既有居住社区电动汽车充电桩安装的困境与破局之策
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摘要：2022 年我国发布的相关政策明确，新建居住社区要确保固定车位百分百建设充电设施或预留安装条件，而既有居住社区的充电桩建设也亟待推进。本文聚焦既有居住社区安装电动汽车充电桩面临的困境，深入探究其解决对策，结合当前充电桩建设实际问题，致力于推动既有居住社区充电桩安装工作，制定完备的应对方案，以期解决充电桩统建统管难题，整合外部助力与内生动力，开创问题解决的新局面，提升社区居民的充电便利性和生活质量，助力电动汽车的进一步普及与交通领域的低碳转型发展。
关键词：既有居住社区；电动汽车；充电桩；困境；对策
0. 引言
2022 年我国出台政策，对新建居住社区的充电设施建设提出明确要求，既有居住社区也需开展充电设施建设工作，如依循合理比例建设公共充电车位，并明确公用与自用充电桩的划分。当前，我国多地居民对社区安装公用充电桩的需求较为迫切，尤其在一线城市，居民改造意愿强烈。据调查，广东、河南等省份已将充电桩建设纳入老旧小区改造范畴。对于既有居住社区而言，加快构建良好的充电设施，既能便利居民生活，满足其绿色出行需求，又能为企业发展提供支持，推动电动汽车的广泛应用。
1. 居住区电动汽车集群充电负荷模型与可调潜力量化方法研究
基于对用户个体行为不确定性的剖析，采用特定方法进行集群电力电量概率预测。通过量化天气类型对用户行为的影响，依据皮尔逊相关系数筛选出日类型、温度、天气类型等用户行为影响因素，构建神经网络概率预测模型。以 2022 年 7 月滨江某小区数据为例，前 21 天数据用于模型训练，后 8 天数据用于测试。在充电时长方面，其范围为 0 - 23.45 小时，其中 1 - 6 小时占比约 73.18%，相较于晚 10 点 - 早 8 点的低谷时段，充电负荷的可调节空间较大。从停止充电时间与停车时间来看，充电弹性为 “高”（即充电弹性系数超 70%）的用户占比达 48.78%，这表明用户实际充电时间远小于电动汽车接入充电桩的时间，有序充电调控潜力可观。
1.1 预测可靠性指标
运用区间覆盖概率预测（PICP）来衡量实际值落在预测区间的概率，以此判断模型预测的可靠性。经测试，80% 和 90% 置信度下的 PICP 分别为 88.93% 和 96.61%，均显著高于对应的置信度水平，这充分说明模型的预测区间能够很好地覆盖实际值，具有较高的可靠性。然而，仅依靠预测可靠性指标并不足以全面反映预测结果的优劣，因为当预测区间过宽时，虽大部分样本点能落入区间内，但这可能掩盖了预测的不准确性。
1.2 预测锐度指标
采用预测区间归一化平均宽度（PINAW）来表征区间预测的集中程度。在 80% 置信度下，总体 PINAW 为 5.59%；在 90% 置信度下，总体 PINAW 为 7.49%。这表明模型给出的预测区间相对较窄，预测锐度良好。综合来看，较高的可靠性与较高的锐度，体现出该概率预测模型具备出色的综合预测性能，为后续的充电负荷调控提供了有力的数据支持和决策依据。
2. 充电桩建设问题研究现状
当前，我国充电桩研究多集中于电力调度领域，用户的充电行为受充电电价等因素影响，常被用作有效的充电管控手段，以实现新能源的消纳和负荷的削峰填谷。在一线城市，如深圳、北京等，已推行电动汽车分时充电电价策略，且随着时间推移，峰谷分时电价措施的应用范围不断扩大，充电桩的投放数量也持续增加。部分学者如李瑞等借助蒙特卡洛算法的排队模型，计算出满足用户充电需求的电动汽车充电桩数量，既能避免用户排队拥堵，又能减轻电网负荷压力，提升私家车充电效率。刘娟娟等学者针对电动汽车民用充电桩展开研究，分析了其建设运营模式，包括汽车厂商主导、电网企业主导等多种模式，并结合我国城市发展实际情况，提出了电网企业与汽车厂商联盟的充电桩建设方案。然而，相较于运营模式和数量优化的研究，既有居住社区安装电动汽车充电桩的研究相对较少，导致其在建设过程中面临诸多困境。
3. 既有居住社区安装公共充电桩的困境分析
在既有居住社区安装电动汽车充电桩时，需由运营商和国家电网提交报批材料，待审核通过后，由专业技术人员进行现场勘察，以确定合适的供电方案。供电企业负责装表接电，物业则需全力配合，提供诸如埋设管线走向、停车场电源位置等信息。施工完成后，供电企业会前往现场验收，验收合格后加装电表封签，之后物业或运营商需定期对充电桩设备进行检查和巡查。由此可见，既有居住社区充电桩的安装涉及多个方面，包括供电方案制定、用地空间规划以及后期运营管理等，涉及主体包括充电桩运营商和社区物业等，这些因素共同构成了充电桩建设的阻力。
3.1 充电桩运营商动力不足
盈利困难是制约充电桩运营商发展的关键因素。公用充电桩的运营能力受充电服务费和设备利用率等多种因素影响，而充电桩故障率高、充电 APP 不兼容等问题又导致其应用率较低。目前，运营商主要依赖收取服务费盈利，盈利模式较为单一。因此，如何提高充电桩的利用率和客户粘性，成为运营商亟待解决的核心问题，也是推动充电桩建设和发展的关键所在。
3.2 公共充电桩使用率偏低
部分社区虽已建设公共电动汽车充电桩，但实际使用率不高，甚至存在车主私拉电线充电的现象。造成这一现象的原因较为复杂，其中电费价格较高是重要因素之一。车主使用充电桩时，除需支付充电服务费外，还可能需缴纳停车费等额外费用，使得整体充电成本较高。此外，同一区域不同时间段的充电费用存在差异，且公共充电桩数量有限，车位常被占用，无法满足用户随时充电的需求，甚至存在已充满电的车辆长时间占用公共充电车位的情况，进一步降低了公共充电桩的使用效率和用户体验。
3.3 物业工作量大幅增加
充电设施的安装空间难以落实是既有老旧小区面临的突出问题之一，这些小区容积率低、建筑密度大、停车位紧张，导致公共管理空间混乱无序。物业熟悉社区空间布局和车位产权情况，若能积极参与公共车位用地规划，将有助于推动充电桩进小区的进程。但在充电桩安装完成后，物业不仅要承担日常检查和巡查工作，监督设备运行状况，还要面对诸多问题。由于充电桩作为公共设施，其采购和安装成本需动用公共维修基金，而这一过程需全体业主表决通过，部分非电动汽车业主可能因对充电桩了解不足，担忧其安全性而反对安装，物业需对此进行调解，这无疑增加了物业的工作量和责任压力，甚至部分物业还需承担相应的安全责任，使得物业在充电桩建设过程中面临较大的阻力和困难。
4. 推进既有居住社区安装电动汽车充电桩的对策
物业、社区用户和充电桩运营商等多方因素相互影响，使得充电桩进小区的进程容易陷入恶性循环。为推动既有居住社区充电桩的安装工作，需充分整合外部力量和内生动力，促进二者协同发展，打破现有僵局。具体而言，应以车主的使用意愿和充电桩供应商的建设意愿为内生动力，以物业参与和政策支持为外部助力，深入剖析用户粘性不足的根源，通过合理确定充电价格等措施，提高用户使用公共充电桩的意愿。同时，政府应制定和完善规划政策及实施细则，明确电力企业和社区物业在项目实施中的职责，加强各方配合与监督管理，降低项目前期成本，加快安装进度，从而有效解决既有居住社区充电桩建设面临的困境，推动电动汽车充电基础设施的完善和发展。
4.1 先易后难推进建设
既有居住社区建设年代久远，不同社区的管线布局和楼间距等存在明显差异，这导致公共充电桩的安装难度各不相同。在开展电动汽车充电桩安装工作时，可优先选择那些条件相对成熟、易于实施的住宅小区进行改造，例如选择物业管理责任心强、信用等级高且拥有一定数量电动汽车用户的社区。通过在这些社区率先加速充电桩建设，形成示范效应，再逐步扩大实施范围，遵循先易后难的原则，以点带面，稳步推进既有居住社区充电桩的建设工作，提高建设效率和成功率。
4.2 明确各方主体责任
明确充电桩进小区过程中各方的工作责任，是解决电动汽车充电桩建设难题的关键。应践行 “政府主导、电网主动、多方协作” 的发展模式，强化各方之间的配合与协同。政府作为主导方，应明确自身的主体责任，制定操作流程简便、清晰明确的充电桩安装办法，最大程度降低项目前期的成本和难度。同时，政府还需综合评估电桩的成本收益比，建立资金引导和工作辅导等激励机制，调动各方参与充电桩建设的积极性和主动性，确保充电桩建设工作的顺利推进和可持续发展。
4.3 推行有序充电模式
既有居住社区公共充电桩使用率低的主要原因之一是充电费用过高，且社区内电动汽车充电时间较为灵活，这为充电负荷的调控提供了可能。通过合理引导，可将充电负荷转移至社区用电负荷的低谷时段，既能降低用户的充电成本，又能保障配电网的稳定运行。与普通充电桩相比，有序充电桩具有显著优势，在不增加变压器容量和无需电网改造的前提下，可依据预约充电等原则，为车主制定科学合理的充电计划，实现有序充电。此外，政府应出台相关政策，如购车补贴政策和充电设施补贴政策，鼓励用户购买电动汽车和建设充电设施；充电桩运营商也应适当降低充电服务费，同时合理调整谷段充电价格，避免价格过高或过低，引导用户形成正确的充电行为习惯，缩短投资回收周期。在充电桩 “时长收费” 模式中，应明确区分充电服务费用和电费成本，分别计价收取，避免混合收费。充电设施运营商还应严格遵守标价规范，确保收费透明，向车主提供清晰明确的充电账单，提高用户对充电桩的满意度和信任度，进而提升用户粘性，促进公共充电桩的广泛应用和可持续发展。
4.4 强化物业参与和保障作用
充电桩运营商应与物业加强沟通协商，建立紧密的合作关系，共同为充电桩项目的建设和实施提供保障。物业熟悉社区的空间布局和车位产权状况，能够为充电桩的选址和规划提供宝贵的建议和支持。例如，在上海虹仙小区，通过充分利用闲置场地建设电动汽车公共充电桩，在不减少停车位的情况下增加了充电桩数量，这一做法得到了居民的认可和支持，为其他社区提供了有益的借鉴和参考。对于没有足够车位安装公共充电桩的社区，可探索邻近社区共建共享的模式，实现资源的优化配置和高效利用。在充电桩的后续维修养护过程中，运营商和物业应保持密切沟通，遵循即修即用、快速响应的原则，确保充电桩始终处于良好的运行状态，提高充电桩的使用效率和可靠性，为居民提供更加便捷、高效的充电服务，推动既有居住社区电动汽车充电桩建设和运营的良性发展。
5. 安科瑞充电桩收费运营云平台系统选型方案
5.1 概述
AcrelCloud - 9000 安科瑞充电桩收费运营云平台系统借助物联网技术，对电动自行车充电站及各个充电桩进行持续的数据采集与监控，实时掌握充电桩的运行状态，实现充电服务、支付管理、交易结算、资产管理、电能管理、明细查询等功能。同时，该系统能够对充电机的过温保护、漏电、输入 / 输出过压、欠压、绝缘低等各类故障进行实时预警，确保充电过程的安全可靠。充电桩支持以太网、4G 或 WIFI 等多种方式接入互联网，用户可通过微信、支付宝、云闪付等便捷的扫码方式进行充电，为用户提供了多样化、智能化的充电体验，满足不同用户的需求。
5.2 应用场所
该系统广泛适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、事业单位、商业综合体、学校、园区等各类场所的充电桩基础设施设计，具有较强的通用性和适应性，能够为不同场景下的电动汽车充电提供高效、稳定的运营管理支持，推动电动汽车充电设施的普及和应用，促进新能源汽车产业的发展。
5.3系统结构
系统架构分为四层，包括数据采集层、网络传输层、数据层和客户端层。数据采集层主要由电瓶车智能充电桩组成，其通讯协议遵循标准 modbus - rtu，能够精准采集充电回路的电力参数，并实现电能计量和保护功能，为后续的数据分析和管理提供准确的数据基础。网络传输层通过 4G 网络将采集到的数据上传至搭建好的数据库服务器，确保数据的及时传输和存储，以便系统进行实时监控和管理决策。数据层包含应用服务器和数据服务器，其中应用服务器负责部署数据采集服务、WEB 网站等应用程序，数据服务器则用于存储实时数据库、历史数据库和基础数据库，为系统的稳定运行和数据管理提供强大的支持。客户端层为系统管理员提供了便捷的管理入口，可通过浏览器访问电瓶车充电桩收费平台，实现对充电桩的远程监控和管理；终端充电用户则可通过刷卡或扫码的方式轻松启动充电过程，操作简单、方便快捷，提高了用户的充电体验和满意度。
5.4安科瑞充电桩云平台系统功能
5.4.1智能化大屏
智能化大屏能够直观地展示站点分布情况，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、充电桩故障等关键信息进行全面、详细的统计和显示。同时，用户还可以通过大屏查看每个站点的具体信息，包括充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等，方便管理人员对小区充电桩进行统一管理和资源合理分配，及时了解充电桩的运行状况和使用情况，做出科学合理的决策，提高充电桩的运营效率和管理水平。
5.4.2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。
5.4.3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。
5.4.4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。
5.4.5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。
5.4.6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。
5.4.7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
5.4.8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。
5.5系统硬件配置
| 类型 | 型号 | 图片 | 功能 |
| 安科瑞充电桩收费运营云平台 | AcrelCloud-9000 |
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安科瑞响应节能环保、绿色出行的号召，为广大用户提供慢充和快充两种充电方式壁挂式、落地式等多种类型的充电桩，包含智能7kW交流充电桩，30kW壁挂式直流充电桩，智能60kW/120kW直流一体式充电桩等来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求，提供电动汽车充电软件解决方案，可以随时随地享受便捷安全的充电服务，微信扫一扫、微信公众号、支付宝扫一扫、支付宝服务窗，充电方式多样化，为车主用户提供便捷、安全的充电服务。实现对动力电池快速、安全、合理的电量补给，能计时，计电度、计金额作为市民购电终端，同时为提高公共充电桩的效率和实用性。 |
| 互联网版智能交流桩 | AEV-AC007D |
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额定功率7kW，单相三线制，防护等级IP65，具备防雷 保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用。 通讯方：4G/wifi/蓝牙支持刷卡，扫码、免费充电可选配显示屏 |
| 互联网版智能直流桩 | AEV-DC030D |
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额定功率30kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远 程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电 |
| 互联网版智能直流桩 | AEV-DC060S |
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额定功率60kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电 |
| 互联网版智能直流桩 | AEV-DC120S |
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额定功率120kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电 |
| 10路电瓶车智能充电桩 | ACX10A系列 |
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10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 ACX10A-TYHN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，扫码、免费充电 ACX10A-TYN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，免费充电 ACX10A-YHW：防护等级IP65，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YW：防护等级IP65，支持刷卡、免费充电 ACX10A-MW：防护等级IP65，仅支持免费充电 |
| 2路智能插座 | ACX2A系列 |
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2路承载电流20A，单路输出电流10A，单回路功率2200W，总功率4400W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。 ACX2A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡、扫码充电 ACX2A-HN：防护等级IP21，支持扫码充电 ACX2A-YN：防护等级IP21，支持刷卡充电 |
| 20路电瓶车智能充电桩 | ACX20A系列 |
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20路承载电流50A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率11kW。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。 ACX20A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX20A-YN：防护等级IP21，支持刷卡，免费充电 |
| 落地式电瓶车智能充电桩 | ACX10B系列 |
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10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 ACX10B-YHW：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电,不带广告屏 ACX10B-YHW-LL：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电。液晶屏支持U盘本地投放图片及视频广告 |
| 智能边缘计算网关 | ANet-2E4SM |
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4路RS485串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC12V～36V。支持4G扩展模块，485扩展模块。 |
| 扩展模块ANet-485 | M485模块：4路光耦隔离RS485 | ||
| 扩展模块ANet-M4G | M4G模块：支持4G全网通 | ||
| 导轨式单相电表 | ADL200 |
 |
单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，输入电流：10（80）A； 电能精度：1级 支持Modbus和645协议 证书：MID/CE认证 |
| 导轨式电能计量表 | ADL400 |
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三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，分相总有功电能，总正反向有功电能统计，总正反向无功电能统计；红外通讯；电流规格：经互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功电能精度0.5S级，无功电能精度2级 证书：MID/CE认证 |
| 无线计量仪表 | ADW300 |
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三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，有功电能计量（正、反向）、四象限无功电能、总谐波含量、分次谐波含量（2～31次）；A、B、C、N四路测温；1路剩余电流测量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD显示；有功电能精度：0.5S级（改造项目） 证书：CPA/CE认证 |
| 导轨式直流电表 | DJSF1352-RN |
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直流电压、电流、功率测量，正反向电能计量，复费率电能统计，SOE事件记录:8位LCD显示:红外通讯:电压输入*大1000V，电流外接分流器接入(75mV)或霍尔元件接入(0-5V);电能精度1级，1路485通讯，1路直流电能计量AC/DC85-265V供电 证书：MID/CE认证 |
| 面板直流电表 | PZ72L-DE |
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直流电压、电流、功率测量，正反向电能计量:红外通讯:电压输入*大1000V，电流外接分流器接入·(75mV)或霍尔元件接入(0-20mA0-5V);电能精度1级 证书：CE认证 |
| 电气防火限流式保护器 | ASCP200-63D |
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导轨式安装，可实现短路限流灭弧保护、过载限流保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测等功能;1路RS485通讯，1路NB或4G无线通讯(选配);额定电流为0~63A，额定电流菜单可设。 |
| 开口式电流互感器 | AKH-0.66/K |
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AKH-0.66K系列开口式电流互感器安装方便，无须拆一次母线，亦可带电操作，不影响客户正常用电，可与继电器保护、测量以及计量装置配套使用。 |
| 霍尔传感器 | AHKC |
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霍尔电流传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换，通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种采集装置直接采集和接受，响应时间快，电流测量范围宽精度高，过载能力强，线性好，抗干扰能力强。 |
| 智能剩余电流继电器 | ASJ |
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该系列继电器可与低压断路器或低压接触器等组成组合式的剩余电流动作保护器，主要适用于交流50Hz，额定电压为400V及以下的TT或TN系统配电线路，防止接地故障电流引起的设备和电气火灾事故，也可用于对人身触电危险提供间接接触保护。 |
6结语
电动汽车的推广离不开充电基础设施的完善，这对交通领域向低碳转型发展意义重大。充电便捷与否会影响消费者购买电动汽车的意愿，在既有居住社区安装充电桩，既能方便居民为电动汽车充电，又有助于解决统建统管方面的问题。故而，要制定有效的解决方案，在安装充电桩前明确各方的责任与权利，确定参与项目的各方主体，充分考虑物业等方面的意见，让充电桩建设成为满足新时代群众美好生活需求的重要举措，推动电动汽车的广泛普及和交通领域的可持续发展。
参考文献：
[1]黄威,丁海华,沈恺,等.集约共享型有序充电网络布局方案[J].电力与能源,2022,43(1):10-12.
[2]爱士惟科技股份有限公司.社区内电动汽车充电桩系统的控制方法及充电桩系统:CN202310519145.1[P].2023-08-08.
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.
[4]徐立，徐川子，柴丽萍，夏霖，赵颖.既有居住社区安装电动汽车充电桩的困境与对策.
审核编辑 黄宇
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