新能源汽车充电桩建设技术路线及发展趋势

摘要：

在全球积极应对气候变化、推动低碳减排的背景下，新能源汽车产业蓬勃发展，成为全球能源转型的重要方向。传统燃油汽车不仅排放大量温室气体，加剧全球变暖，还面临化石能源日益枯竭的挑战，这为新能源汽车的发展提供了强劲动力。目前，新能源汽车以电动汽车为主，其动力来源或主要依赖电能，摆脱了对传统燃油的依赖。充电作为电动汽车的主要能量补充方式，使得充电桩成为的配套基础设施。尽管我国充电桩建设已初具规模，但随着新能源汽车保有量的快速增长，现有充电桩的数量和服务质量已无法满足用户需求。充电桩分布不均、充电效率低下、安全隐患等问题日益凸显，严重制约了用户体验和行业发展。因此，加快推进充电桩建设优化，提升充电设施的安全性、便捷性和智能化水平，对于促进新能源汽车普及、推动绿色交通发展具有重要意义。

关键词:新能源 充电桩 电网 技术

1 引言

在开展新能源汽车充电桩建设与优化工作之前，首先需要对现阶段新能源汽车充电桩建设背景进行分析，包括国际背景、国内背景、使用需求背景。在对新能源汽车充电桩现有问题进行分析，包括运维缺失、安全隐患、分布不均、费用偏高、充电速度。随后在此基础上制定相应的措施，从而更好的满足用户需求并提升充电桩的利用效率，包括从硬件与保护层面出发提升充电桩质量、优惠充电费用、统一充电桩充电速度、充电桩信息线上发布管理，推进新能源汽车快速、持续、稳定发展。

2 新能源充电桩建设的背景

2.1 国际背景

经济全球化大背景下，全球的生产力水平呈现持续增长趋势，化石能源的消耗量显着增加，而日益紧缺的化石能源难以支撑快速增长的社会生产力水平。确保生产能源稳定持续才是确保生产稳固提升的关键所在，由此探求新能源并确保其持续发展成为全球共同关注的问题。

2.2 国内背景

我国长期以来高度重视生态环境建设与生产能源可持续发展建设，尤其在“十四五"规划当中重点提出要做好新能源基础设施建设工作推动我国进一步充分发挥资源节约型、环境友好型社会的积极作用。

随着机动车保有量的持续增加，汽车排放成为威胁生态环境建设与能源持续发展的一大主要原因，因此在新时代背景下我国致力于推进新能源汽车发展，新能源汽车将有效减少气体排放并最大限度上降低对化石能源的消耗。截至目前为止国际上所推出的新能源汽车主要以电力为主，按照动力类型划分可分为纯电动、油电混合，即现阶段的新能源汽车需要将电力作为主要的驱动能源，新能源汽车充电桩产业由此应运而生。

2.3 使用需求背景

在我国新能源汽车诞生初期，新能源汽车充电桩建设几乎处于空白状态，但是随着新阶段新能源汽车保有量的持续增长，关于新能源汽车充电桩的建设理念、技术、规模随之不断提升。我国“十三五"规划期间以在全国范围内建成500万座新能源汽车充电桩，满足了新能源汽车的能源供应需求“十四五"规划预计在全国范围内再建设充电桩1000万座。但是现阶段的新能源汽车充电桩存在一些质量问题，如触摸屏失灵、界面复杂、起火、爆炸等，对人身财产安全造成严重威胁。

为了确保我国新能源汽车事业可以长期稳定持续发展，充电桩建设工作不能单纯追求数量，更要注重提升质量，因此在建设充电桩的过程中需要同时兼顾规划与优化工作。

3 新能源充电桩建设存在的问题

3.1 运维缺失

充电桩投入使用后需要定期维护与保养，从而确保充电桩的正常使用。而现阶段许多地区的充电桩之所以被闲置，是因为充电桩没有进行及时运维造成充电桩损坏。

在一些国道、高速公路服务区都配备新能源汽车专用充电桩，但是其中大部分充电桩已经无法使用，这种现象也是因为充电桩运维缺失造成的。充电桩运维缺失不仅给新能源汽车用户带来不便，还造成了严重的资源浪费。

3.2 安全隐患

我国的公共充电桩多为室外充电桩，室外充电桩与加油站的加油机不同，并没有配备专业的管理人员。并且室外充电桩通常情况下处于开放的环境中，因此受到自然环境因素的影响较大，在室外环境的长期影响下容易造成充电桩线路老化、漏电、机体材料氧化等。部分室内充电桩由于处于封闭空间，当出现故障的情况下很容易在短时间内造成人员伤亡。截至目前为止新能源汽车充电桩的安全隐患主要存在以下几类:

(1)绝缘异常:新能源汽车充电桩出现绝缘异常的部位，通常在外壳、刷卡位置、金属按键，当充电桩漏电以后，用户触碰这些位置就会发生触电:

(2)充电枪未锁紧:新能源汽车充电需要通过充电枪与充电桩连接，用户在充电枪使用完毕后在一定概率上会存在充电枪未锁紧的情况充电枪未锁紧就会造成漏电，此时如果下一个用户直接使用就会与高压电直接借助，造成安全事故:

(3)充电桩锈蚀:公用充电柱的金属配件的漆面破损以后容易造成锈蚀，随后锈蚀面积会不断扩大，进而影响充电桩的实际使用性能，严重时甚至会导致充电桩出现穿孔，导致漏电造成人员触电。

3.3 分布不均

通过分析已有调查结果表明，许多新能源汽车用户都会选择用地图寻找充电桩，但是这种寻找充电桩的方式会浪费许多时间，而最显着的问题就表现在充电桩分布不均，具体表现在或部分地区过于密集或过于稀疏，甚至部分区域存在大范围内没有充电桩，这种现象在郊区展现的尤为明显。

新能源汽车充电桩市场竞争尤为激烈，即便是这种情况下充电桩依然存在严重的分布不均的问题依然得不到解决，导致充电效率无法得到提升，不仅为用户带来不便，还会导致较为严重的资源浪费现象。

3.4 费用偏高

之所以许多用户选择使用新能源汽车，是因为新能源汽车相比燃油汽车价格更加低廉，可以节省车辆使用成本。然而现实情况是，新能源汽车充电的费用普遍偏高，且充电桩分布不均会进一步增加车辆使用成本，结果导致新能源汽车的成本消耗大于燃油汽车。部分城市中心地区的充电桩的充电价格会普遍偏高，且车辆在进行充电时还会收取相应的停车费，综合计算车辆的充电成本超出预算范围。

3.5 充电速度

我国的新能源汽车发展尚处于初级阶段，新能源汽车充电桩企业数量极其有限，由此导致新能源汽车充电市场处于垄断状态。充电桩企业数量稀少，且竞争激烈程度日益增加，而新能源汽车充电桩的行业性质决定了低盈利水平，这就使得各充电桩企业抢占的现象更加显着，这对于新能源汽车充电行业而言极为不利。

事实上新能源汽车充电难的问题都是技术竞争的结果，不同企业所研制的充电桩使用的技术水平不同，因而给用户带来的实际体验不同,根据许多新能源汽车用户反映，不同企业的充电桩最显着的技术差异就在于充电速度不同。充电速度不仅关系到用户的时间使用成本，还关系到对车辆的养护效果，过快或过慢的充电速度都会对车辆电池造成直接影响。

4 解决方案

图1 有序充电管理系统示意图

图2 平台结构图

充电运营管理平台是基于物联网和大数据技术的充电设施管理系统，可以实现对充电桩的监控、调度和管理，提高充电桩的利用率和充电效率，提升用户的充电体验和服务质量。用户可以通过APP或小程序提前预约充电，避免在充电站排队等待的情况，同时也能为充电站提供更准确的充电需求数据，方便后续的调度和管理。通过平台可对充电桩的功率、电压、电流等参数进行实时监控，及时发现和处理充电桩故障和异常情况对充电桩的功率进行控制和管理，确保充电桩在合理的功率范围内充电，避免对电网造成过大的负荷。

5 安科瑞充电桩云平台功能

平台除了对充电桩的监控外，还对充电站的光伏发电系统、储能系统以及供电系统进行集中监控和统一协调管理，提高充电站的运行可靠性，降低运营成本，平台系统架构如图3所示。

图3 充电桩运营管理平台系统架构

大屏显示：展示充电站设备统计、使用率排行、运营统计图表、节碳量统计等数据。

图4 大屏展示界面

站点监控：显示设备实时状态、设备列表、设备日志、设备状态统计等功能。

图5 站点监控界面

设备监控：显示设备实时信息、配套设备状态、设备实时曲线、关联订单信息、充电功率曲线等。

图6 设备监控界面

运营趋势统计：显示运营信息查询、站点对比曲线、日月年报表、站点对比列表等功能。

图7 运营趋势界面

收益查询：提供收益汇总、实际收益报表、收益变化曲线、支付方式占比等功能。

图8 收益查询界面

故障分析：提供故障汇总、故障状态饼图、故障趋势分析、故障类型饼图等功能。

图9 故障分析界面

订单记录：提供实时/历史订单查询、订单终止、订单详情、订单导出、运营商应收信息、充电明细、交易流水查询、充值余额明细等功能。

图10 订单查询界面

6 总结

新能源汽车以其显著的环保优势，吸引了众多消费者的目光。相较于传统燃油汽车，新能源汽车在使用成本上更具吸引力，尤其是充电费用远低于燃油费用，这成为许多用户选择新能源汽车的重要原因。然而，充电桩建设和管理中存在的问题，却为新能源汽车的实际使用带来了诸多不便。不同企业充电桩收费标准不统一、充电速度参差不齐等问题，严重影响了用户体验，成为制约新能源汽车普及的重要因素。因此，推动新能源汽车大规模普及，着力提升充电桩的质量和效率。充电桩的优化应紧密围绕用户实际需求和电网承载能力，科学规划充电桩布局，制定合理的收费标准，简化充电流程，为用户提供便捷的充电服务。这不仅关乎用户体验的提升，更对我国新能源汽车产业的健康发展具有深远意义。