浅谈高速公路充电设施建设与运营管理策略研究

摘　要：近年来,我国电动汽车保有量迅速增长,催生了对*速公路路网沿线充电设施的需求。文章分析了当前高速路网电动汽车充电设备的建设现状、关键技术、建设选址因素以及运营管理策略,认为未来*速公路服务区充电站应积极探索利用太阳能、风能等可再生能源,通过“光储充"一体化系统,降低对传统电网的依赖,推动绿色能源的应用和发展。

关键词：高速公路；电动汽车；充电设备；建设布局；运营管理

1 *速公路充电设施运营现状

1.1 充电站数量及分布

近年来,随着新能源汽车市场的快速发展,大力推动充电基础设施建设,*速公路沿线电动车充电设备建设步伐不断加快。截至2023年,我国*速公路服务区数量达到7348个,已建及预留的充电停车位达5.8万个口。从整体覆盖率来看,东部沿海地区电动车充电设备建设相对完善,服务区电动车充电设备覆盖率超过80%。这些地区经济活跃,交通流量大,持有电动汽车的需求更为迫切,充电设备布局密集,可以满足用户长途出行需求。我国西部地区和东北地区电动车充电设备覆盖率相对较低,充电设备分布稀疏,部分*速公路服务区未配置充电设施,如黑龙江、甘肃等省份的覆盖率分别仅为6%和12%日。这种区域性的不平衡导致电动汽车在长途出行时面临较大的续航压力，进一步加剧“里程焦虑”,成为制约电动汽车发展的主要因素之一。

1.2 充电设施类型与应用体验

目前，电动汽车充电设备的类型主要有交流慢充桩和直流快充桩。交流慢充桩一般适用于长时间停车场景,通常需要6~8 小时才能充满一辆电动车,适合需要长时间休息的车主,而直流快充桩逐渐成为*速公路服务区主流充电设备，其通常可在1小时内将电量从 20%充至 80%。

目前，120kw和180kw 的直流快充桩已广泛应用于高速公路充电网络,部分地区甚至引入了 350kw 及以上的超快充技术。

1.3 运营维护常见问题

尽管*速公路充电设备的数量和功率逐年提升,但运行过程中仍然面临挑战,特别是*峰期和节假日期间,设施利用率不均衡的问题尤为突出。如2021年国庆节期间,部分*速公路服务区出现了电动汽车排队4小时却仅能充电1小时的情况，充电设施数量无法满足假期车流激增的需求,特别是*功率快充桩的短缺,使得电动汽车车主在长途出行时不得不面临长时间的等待。而在非*峰时段或交通流量较小的地区，充电设备的利用率却处于较低水平。部分*速服务区的充电站点全年利用率不足10%，部分地区甚至出现闲置情况。这种利用率不均衡的现象增加了设备运营维护成本,也制约着经济效益。

此外,设备故障、维护不及时和兼容性差等问题也普遍存在,影响车主充电体验。

2 关键技术及标准

在*速公路充电设备的建设运营过程中,技术创新是核*驱动力。充电技术的更新使充电速度、能源利用效率和用户体验得到显著提升，而统一的充电标准则保证了不同品牌、类型电动汽车的兼容性和操作便利性。

2.1 快速充电与超快充技术

当前,快速充电技术(DC 快充)已成为*速公路电动车充电设备的主流。120kW和180kW快充桩已经普及,而350kW及以上的超快充桩也开始在部分主要*速路段投入使用。这些*功率快充桩可在15 ~30 分钟内为电动汽车补充80%左右的电量，大幅提升长途出行充电效率。

同时,快充技术也在向智能化方向发展。例如，部分超快充桩已经具备集成智能电流调节功能，能够根据电池状态自动调节充电功率,既保证电池安全，又延长了电池寿命。同时，智能充电技术与大数据平台的结合可以为车主提供充电规划和建议,提前预判*佳充电时间与地点,避免*峰期拥堵。

2.2 电动车充电设备标准化

标准化是推动*速公路电动汽车充电设备应用普及的基础性工作。我国现行电动汽车充电标准主要遵循《电动汽车传导充电用连接装置》(GB/T20234.1-2023)系列标准。该标准给出了不同类型充电设备和电动车辆接口、电压等技术参数的统一规范,确保了充电设备与电动汽车之间的互联互通。

然而,充电标准的统一过程仍面临一些挑战，不同汽车品牌和车型在电池规格、电压需求和充电协议上存在差异。特别是在换电模式方面,如某车企正在推广换电站技术,但电池规格不统一导致换电技术的推广受限。此外,超快充技术的逐步应用也使充电站和电动汽车的兼容性问题变得更加复杂。

2.3 智能充电与负荷管理系统

随着智能电网技术的发展,智能充电与负荷管理系统在*速公路电动汽车充电设备中的应用越来越广泛。智能充电系统借助云计算、大数据和物联网技术,实现对充电站点的实时监控和对电力负荷的动态调节。通过智能调度系统，电动汽车充电设备能够自动识别电网负荷情况,选择*佳充电时间段,确保充电安全和电力系统的稳定性。

智能充电系统不仅提*了电动汽车充电设备的运营效率,还能为用户提供个性化服务。用户可以通过手机 APP实时查询附近服务区充电车位的使用情况、电价及充电时长等信息，做出充电规划安排。此外,智能充电系统还可以预测充电需求,在节假日期间提前调整充电站点的运行状态，以应对集中充电需求。

3 选址与建设考虑因素

*速公路充电设备的选址和建设是保障车主长途出行的重要环节。合理的选址既提*了充电设备的使用效率,也避免了站点的闲置或过度使用。因此,各地区应根据*速路网地理条件、交通流量和经济发展水平平衡充电站选址建设与运营使用问题。

3.1 交通流量与用户需求分析

*速公路电动汽车充电设备的布局应优先考虑交通流量和充电需求。我国*速路网分布广泛且复杂,不同路段和时段车流量差异显著。经济发达地区交通流量集中,电动汽车保有量较大,对充电设备的需求旺盛。因此,这类路段充电设备布局应更加密集,以满足*峰时段需求。

与东部地区相比,西部和东北部*速公路车流量较小,交通压力较低,电动汽车普及较慢。因此在选址时应考虑充电站点的经济效益和使用频率避免过度建设导致资源浪费。

3.2 地理条件与电力接入

地理条件和电力接入问题直接影响*速路网充电设备的选址。*速公路沿线复杂的地理环境增加了基础设施建设的难度,特别是在西部地区,服务区往往距离城市中*较远,供电设施不完善,给充电站点的建设带来了巨大挑战。许多偏远服务区无法供应大功率充电所需的电力，导致建设和运营成本显菩增加。

在此类地区，电动汽车充电设备的选址规划需考虑地理环境和当地电力基础设施的接入条件。此外,服务区士地资源紧张也是充电设备建设面临的重要问题，*须统筹考虑服务区的整体功能布局，合理配置空间。

4 运营管理策略

充电设备的运营和管理是确保其长期稳定运行,提升使用体验的关键环节。电动汽车保有量日益增长,仅依靠增加设施远远不够。合理的运营模式、完善的管理体系和持续的技术创新是提升充电设备利用率的重要手段。

4.1 不同运营模式对比

当前,我国*速公路服务区电动汽车充电设备的运营模式主要有三种:租赁经营、合作经营和自主经营。模式的选择取决于各地区的经济发展水平交通流量以及政策支持和企业投资意愿。每种模式在实际运营中的优劣势各不相同。

(1)租赁经营模式:服务区的运营管理单位与相关企业签订租赁合同，允许企业在服务区内建设并运营充电站。此模式下,服务区仅需提供场地，充电设备的建设、运营和维护由租赁方负责。该模式风险低,但也存在管理难度较大的问题。

(2)合作经营模式:服务区运营管理单位与相关企业合作,共同出资建设并运营充电设备,产权归双方共同所有。这种模式在河北等省份的*速公路服务区应用较为广泛。合作经营的优势在于充分发挥了各方资源和专业优势。

(3)自主经营模式:服务区自行投资建设电动车充电设备,并负责运营和维护,通过自主经营保障服务。该模式面临的*大挑战是资金压力和运营风险日

4.2 提升用户体验的管理策略

(1)实时信息共享与智能管理:运营商可通过手机 APP 和车载系统为车主提供实时信息，如附近服务区的站点车位数量、使用状态、价格等。

(2)*峰期应急管理措施:可试点部署移动充电车,在*峰期提供快速充电服务，此外改进双向车流管理也可以缓解服务区充电压力。

(3)运维机制的完善与故障处理:运营方需建立完善的设备维护和故障报告机制,确保充电设备正常运行。

5 未来发展建议

未来，应在现有基础上继续推进电动汽车充电设备的改进布局、技术创新和政策支持,以确保*速充电网络能够满足不断增长的电动汽车市场需求。基于此,提出以下建议:

5.1 提升充电设备覆盖率,缩小区域发展差距

为了实现充电网络的均衡发展，建议加大对欠发达地区的投资,推动社会资金的引入，以支持基础设施建设。例如,可以通过补贴政策与社会资本合作(PPP)模式,鼓励相关企业参与西部和东北部充电站建设，推动全国范围内*速路网电动车充电设备覆盖率增长。

5.2 推动技术创新,提升设备使用效率和用户体验

持续支持大功率充电技术的研发与应用,特别是在交通繁忙的*速公路服务区推动换电站和智能充电管理系统建设。换电模式作为快速补能的有效替代方案,具有缩短充电时间、提*能源利用效率的潜力,建议推动不同品牌电动车辆电池的互换兼容加快换电技术普及。

5.3 加强运营管理与智能化平台建设

建议建立全国统一的电动车充电设备智能管理平台,整合不同充电运营商的数据,方便用户通过一个平台查询全国范围内充电站点的实时信息、使用情况及价格等,简化操作流程,提升使用便利性。加快制定相关政策,鼓励充电运营商与车企共享数据推动充电设备互联互通，避免因平台割裂导致用户需要下载多个 APP 的情况。

5.4 完善政策支持体系,促进市场化运作

建议进一步完善电动汽车充电设备建设和运营的政策支持体系,出台专项资金补贴政策,特别是针对中西部及偏远地区的建设政策。同时，可以通过税收优惠、贷款利息补贴等措施,鼓励相关企业参与到*速公路充电网络的建设中。在运营模式上,建议推广 PPP模式，政策引导与市场化运作相结合,发挥市场机制作用,提*电动车充电设备的运营效率。

5.5 加强环保与可持续发展技术的应用

*速公路服务区充电站应积极探索利用太阳能、风能等可再生能源,通过“光储充”一体化系统,降低对传统电网的依赖，推动绿色能源的应用和发展。同时,利用储能系统和智能电网技术,可以调节电力负荷,改善能源分配,进一步提升电动汽车充电设备的可持续发展能力。

未来,*速公路电动汽车充电设备的发展*须依靠企业和用户的协同,通过政策支持、技术推动和市场化运作,构建智能、可持续的充电网络，以推动我国新能源汽车产业的健康发展，实现交通领域绿色转型。

6 安科瑞充电桩收费运营云平台系统选型方案

6.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的电动电动自行车充电站以及各个充电整法行不间断地数据采集和监控，实时监控充电桩运行状态，进行充电服务、支付管理，交易结算，资要管理、电能管理，明细查询等。同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压，欠压，绝缘低各类故障进行预警；充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网，用户通过微信、支付宝，云闪付扫码充电。

6.2应用场所

适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、实业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。

6.3系统结构

系统分为四层：

1）即数据采集层、网络传输层、数据中*层和客户端层。

2）数据采集层：包括电瓶车智能充电桩通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数，并进行电能计量和保护。

3）网络传输层：通过4G网络将数据上传至搭建好的数据库服务器。

4）数据中*层：包含应用服务器和数据服务器，应用服务器部署数据采集服务、WEB网站，数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。

5）应客户端层：系统管理员可在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡扫码的方式启动充电。

小区充电平台功能主要涵盖充电设施智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能，同时为运维人员提供运维APP，充电用户提供充电小程序。

6.4安科瑞充电桩云平台系统功能

6.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站点分布情况，对设备状态、设备使用率、充电次数、充电时长、充电金额、充电度数、充电桩故障等进行统计显示，同时可查看每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等。统一管理小区充电桩，查看设备使用率，合理分配资源。

6.4.2实时监控

实时监视充电设施运行状况，主要包括充电桩运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压/电流，充电桩告警信息等。

6.4.3交易管理

平台管理人员可管理充电用户账户，对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作，可查看小区用户每日的充电交易详细信息。

6.4.4故障管理

设备自动上报故障信息，平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理，同时运维人员可通过运维APP收取故障推送，运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。

6.4.5统计分析

通过系统平台，从充电站点、充电设施、、充电时间、充电方式等不同角度，查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。

6.4.6基础数据管理

在系统平台建立运营商户，运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施，维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动，同时可管理在线卡用户充值、冻结和解绑。

6.4.7运维APP

面向运维人员使用，可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电充值情况，进行远程参数设置，同时可接收故障推送。

6.4.8充电小程序

面向充电用户使用，可查看附近空闲设备，主要包含扫码充电、账户充值，充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。

6.5系统硬件配置