基于智能汽车的充电设施存在的问题和解决方法

陆伟　徐涵祺　于欣阳　陆溢帆　张世琪

摘要：随着近几年新能源汽车数量大幅度增加，汽车充电需求逐渐成为生活中的基本需求。但是目前智能汽车配套充电设施建设的速度和数量却落后于智能汽车的增长。本文对现有智能汽车充电存在的问题进行阐述分析，并提出了制定价格机制、合理规划科学选择和加强充电设施维护的解决方案。

关键词：实时价格;削峰填谷;充电桩;智能汽车

一. 引言

自2001年起，新能源汽车被纳入国家“十五”期间的“863”重大科技课题开始，我国新能源汽车市场不断增长。据中国汽车工业协会数据，2018年11月，新能源汽车产销分别完成17.3万辆和16.9万辆，比上年同期分别增长36.9%和37.6%。公安部交管局发布数据显示，截至2018年6月底，新能源汽车保有量达199万辆，其中纯电动汽车162万辆，占新能源汽车总量的81.4%，新能源货车24万辆，占新能源汽车总量的12.1%。在销量与市场占有量不断增大的前提下，电动汽车充电却带来了一系列的新问题。例如充电桩的位置对于部分居民来说距离远，充电桩资费高等。本文针对目前智能汽车充电面临的问题进行了分析，并提出了利用价格调节用户充电时间和用量的解决方案。

二.智能汽车充电存在的困难

（一）充电桩资标准不统一

充电桩的收费标准由两部分组成，第1部分就是基本电费，第2部分就是服务费，而服务费各地的标准不统一。此外，充电存在不低于20%的耗损，充电的停车费常常需要另算，这些因素造成了充电的价格不统一，且费用偏高。

（二）充电设施分布位置不均衡

我国的新能源汽车行业东部、西部和中部地区发展并不均衡，各个地区的政策导向和扶持力度也不尽相同，东部和西部地区的政策扶持力度明显优于中部地区，这样的中部地区新能源汽车产业落后的重要原因之一。

（三）电设施数量不足与闲置状况并存

2021年5月12日，中国电动汽车充电基础设施促进联盟发布了2021年4月份我国充电基础设施保有量数据。截至2021年4月，全国充电基础设施累计数量为182.7万台，同比增长42.0%。充电桩保有量：截至4月公共充电桩86.8万台2021年1-4月，我国充电基础设施增量为14.6万台，公共充电基础设施增量同比上涨100.3%，随车配建充电设施增量持续上升，同比增长129.8%。其中，2021年4月比2021年3月公共充电桩增加1.76万台，4月同比增长58.8% ，可谓是增速迅猛。我国新能源汽车发展迅猛的同时，充电桩行业却没有能够跟上发展的脚步，造成了有车但却难充电的情况。另一方面，由于充电设施信息不能及时反馈给用户，造成了充电高峰期电用户集中充电，充电需求过大无法满足所有用户，而闲时存在大量充电桩闲置的情况。

三.解决方法

（一）建立智能实时定价机制

1供应商的盈利模式

供应方的利润是由成本和总收入两部分组成的。成本一般可以分为两部分。第一部分成本是从发电厂购买电量的成本，即电量的总数乘以单位价格。第二部分成本是供电、人工及设施成本。因此，供应方的利润函数为。

其中，P是供应方购买电能的成本，是供应方出售电能的价格，是供应方售出电能的数量。模型中假设供应方不具有储电功能，即供应方购买电能和出售电能数量相等，由此上述公式进行进一步简化得出 。

2 用户需求模型

衡量用户满意度高低，可以采用分段效用函数

效用函数，假设消费者的满意度随着电能消费量增加持续上升，最终达到饱和。根据社会效用模型，定义函数

x代表用户该时段电能消费量。a和w是根据用户每个用电时段对电量的不同要求和满意度选取的两个非负参数。a是预先给的。n个用户的总体效益最大化模型为：

3价格调节机制

假设通过app等软件和智能设备用户和和供电方可以预先交流信息，在每个时段开始前，可以根据该时段的需求量和供应量进行调节。根据供应商利润模型和用户总效益最大化模型计算本时段和空闲时段（充电桩有闲置的情况）的最优价格和保证用户最低需求下的最优电能使用量。价格調节要求如下：

奖励机制：1. 当本时段电能需求大于供应量时，如果用户选择推荐消费最优电能使用量，享受价格优惠;

2. 如果用户选择预约推荐的闲时段充电，给予相应价格优惠。

利用价格奖励机制，鼓励用户选择在空闲时完成充电，可以有效地解决充电设施闲置问题;同时由于价格奖励，用户在不影响用户效益的情况下，鼓励用户减少在高峰期的充电量和时间，从而在降低高峰时段用户拥挤排队方面具有很好的调节作用。

（二）合理规划，科学选址。

首先，结合居民区和办公区分布情况、智能汽车分布情况，充电设施需求情况、消费、交通等多方面因素合理科学规划充电设施数量和建设地点。

其次，充电设施建设要交流充电桩与充电站相结合，公用与专用充电站相结合。例如，在高密度住宅区、停车场密集區可以优先建充电桩;在商业中心区周围、长途、高速公路沿线等地球可以优先建充电站。

最后，加强和规范智能充电相关APP的统一管理，及时发布充电实施使用情况和实时价格，同时采集用户电能需求情况，并给出充电相关建议。

（三）加强充电设施的维护

目前充电桩的供应依然是小于所求的，为了改善这一点，提高充电桩的维护水平这一措施是必不可少的。因为充电桩的数量再多，维护水平跟不上，那么实际可使用的充电桩只会更少。所以，如何提高充电桩的维护水平，做好充电桩的维护工作，以及一些基础设施的跟进，包括充电车位的管理等等，都是充电设施管理者需要着重注意的问题。

四.结论

本文对智能汽车充电面临的主要问题进行分析，并提出了使用双重规划来协调用户与充电桩商家之间的供需矛盾，社会满意度模型考虑了用户的满意度，可以有效解决用户充电的无序性所造成的资源浪费，起到了提高社会满意度，实现了双方双赢的局面。

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作者简介：陆伟，2002年4月，男，民族汉，籍贯（省市）上海，本科在读。