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新能源電動汽車充電站及云平臺發(fā)展趨勢探討

更新時間：2023-08-08

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吳柯霓

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：當(dāng)前全球環(huán)境污染日益嚴重，人類的生存和發(fā)展面臨著嚴峻考驗，為倡導(dǎo)節(jié)能減排，提高能源利用效率，促進低碳經(jīng)濟和循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展，電動汽車的發(fā)展作為新興產(chǎn)物勢在必行。但因充電電池存儲能量低，續(xù)航時間短，成為發(fā)展弊端。為解決這一需求，除克服對電池本身研究外，還需大力建設(shè)電動汽車充電站作為配套實施，以滿足長時間運行的需求。基于此，文章就新能源電動汽車充電站發(fā)展趨勢進行分析探討。

關(guān)鍵詞：電動汽車；充電站；發(fā)展趨勢

1新能源電動汽車充電站發(fā)展背景

電動汽車碳減排能力是指電動汽車行駛時消耗電量對應(yīng)發(fā)電側(cè) 排放CO2 相對于同等型號燃油汽車行駛時排放 CO2的減排量。電動汽車所消耗的電力由發(fā)電廠提供，相當(dāng)于“以煤代油"，并非意義上的新能源汽車；由電廠發(fā)電對電動汽車充電時，電動汽車行駛每公里排放的CO2與燃油汽車基本相同。但隨著電力系統(tǒng)發(fā)電側(cè)低碳化進程不斷推進，電動汽車的節(jié)能減排效益還會繼續(xù)增加。所以，如何協(xié)調(diào)投資清潔能源與電動汽車充電站是一個值得研究的問題。

2充電站相關(guān)設(shè)施以及功能分析

充電站設(shè)施：配電系統(tǒng)、充電設(shè)備(充電器，電池充電平臺)，調(diào)度系統(tǒng)(存儲、更換和維修)。充電樁作為電動汽車智能終端的功能。電動汽車的消費者可以購買充電樁智能充電卡后，立即將個人信息在智能卡上激活，從而更好的體驗的智能充電樁的功能。當(dāng)汽車進入到充電軌道后，充電樁充電和充電端口可以自主進行車距離分辨率的計算，電源接口通過自動紅外傳感器和用戶汽車充電接口對接，完成充電過程。

智能充電站資源網(wǎng)絡(luò)共享。需要投入更多的智能充電站信息共享，如每個充電站的當(dāng)前存儲容量、充電樁空閑時間、充電等待時間等。用戶可以通過全球定位系統(tǒng)、實時無線網(wǎng)絡(luò)的新能源電動汽車充電站、充電站和電動汽車的負載恢復(fù)運行，及時反饋給調(diào)度中心，以保證電網(wǎng)的安全運行。

新能源電動汽車充電站是未來智能城市、智能電網(wǎng)建設(shè)的一部分。充電站的第一個層次是智能充放電控制單元結(jié)構(gòu)：智能控制與數(shù)據(jù)采集模塊(PM)，智能電表(SM)、電池管理系統(tǒng) (BMS)，用戶終端(UT)和其他相關(guān)部件。第二個層次是綜合控制和管理系統(tǒng)：汽車充電站系統(tǒng)包括充放電、計量計費、安全等相關(guān)方面。利用SCADA 監(jiān)控系統(tǒng)的功能、綜合監(jiān)控、智能負載調(diào)節(jié)和有效的網(wǎng)絡(luò)通信控制和管理功能。第三個層次是在充電和放電的電源管理系統(tǒng)：智能電網(wǎng)運行從整體的角度來看，電動汽車充電站區(qū)域內(nèi)統(tǒng)一管理使用，監(jiān)督和對運行的微電網(wǎng)能量存儲設(shè)備進行有效控制。

3運行模式

電動汽車本質(zhì)動力是儲能電池，其充電時可以看作隨機性的負荷、放電時可以看作移動電源，即電動汽車運行在V2G模式。電動汽車充電時，由于受控制策略和動力電池特性的限制，電動汽車相當(dāng)于一個低電壓、大電流的負荷。電動汽車對應(yīng)著三種充電模式：慢充方式、快充方式和快換方式。慢充方式主要針對續(xù)航能力大的電動汽車，積極利用晚間停運時間給蓄電池充電；快充方式針對續(xù)航能力適中的電動汽車，由于快速充電電流沖擊較大，只能用于標準的充電站；快換方式適合于車輛電池組設(shè)計標準化，易更換，電動汽車快速更換模式只適合有人值守的標準充電站。電動汽車作為移動負荷，需要對其進行隨機負荷建模。分析大規(guī)模電動汽車接入對電網(wǎng)的影響，包括對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響、接入點系統(tǒng)諧波處理等。

4新能源電動汽車充電站發(fā)展趨勢分析

新能源電動汽車是汽車行業(yè)未來發(fā)展的主要方向，這是能源及環(huán)保雙重壓力下的必然。“十三五"期間，國家將大力普及新能源汽車、多能源混合動力車。電動轎車、氫燃料電池轎車將會在民眾普及，這樣背景下電動汽車充電站這種配套設(shè)備將迎來新的發(fā)展。2010 年到 2013 年三年間，我國充電站從原有的90座快速攀升至619座，增長率達到89%，充電樁數(shù)量也從1129增長至22628個，年負荷增長率近 200%。我國新能源汽車示范推廣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一就是充電設(shè) 施的建設(shè)，得益于國家對新能源電動汽車的大力推廣，新能源電動汽車充電設(shè)施建設(shè)行業(yè)將迎來一個新的爆發(fā)期。在這之前，受到電動汽車數(shù)量及規(guī)模的限制，加上充電設(shè)施建設(shè)過程中需要大量資金投入，短時間內(nèi)得不到明顯效益回報，因此充電設(shè)施建設(shè)數(shù)量較少。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，截至2014年底，我國共建設(shè)完成充電站823個、充電樁3.8萬個。而2014 年我國新能源汽車產(chǎn)銷量已達9.39萬輛，充電設(shè)施供需之間的矛盾日益突出。但在2015年，全國計劃建成的充電站數(shù)量達到了2549個，而計劃建成充電樁的數(shù)量更是達到了34萬個，相比于14年，有了近20倍的增長。這些數(shù)據(jù)充分說明在未來時間里，新能源電動汽車充電站具有良好的市場空間。相關(guān)研究人員應(yīng)該做好設(shè)計及建設(shè)水平的研究工作，有效促進行業(yè)進步發(fā)展。

新能源電動汽車充電站是未來智慧城市、智能電網(wǎng)建設(shè)的一部分。充電站中的第一層次是智能充放電控制單元建設(shè)：智能控制和數(shù)據(jù)采集模塊(PM)，智能電表(SM)，電池管理系統(tǒng)(BMS)，用戶終端(UT)和其他相關(guān)部分。第二層次是綜合控制和管理系統(tǒng)：汽車充電站系統(tǒng)包括充電和放電，計量和計費，安全等相關(guān)方面。利用SCADA監(jiān)測系統(tǒng)的功能，完成綜合監(jiān)控、智能負載調(diào)節(jié)和有效的網(wǎng) 絡(luò)通信控制和管理功能。第三層次是地區(qū)充放電站管理系統(tǒng)：從整體的角度操作的智能電網(wǎng)，在充電站區(qū)域內(nèi)統(tǒng)一管理操作、監(jiān)管大量的電動汽車電池的使用和有效地控制微電網(wǎng)儲能設(shè)備。

5安科瑞充電樁收費運營云平臺

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的汽車充電站、電動自行車充電站以及各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資源管理、電能管理、明細查詢等，同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓、欠壓、絕緣低各類故障進行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶、云閃付掃碼充電。

5.2應(yīng)用場合

適用于住宅小區(qū)等物業(yè)環(huán)境、各類、醫(yī)院、景區(qū)、學(xué)校、園區(qū)等公建、公共停車場、公路充電站、公交樞紐、購物中心、商業(yè)綜合體、商業(yè)廣場、地下停車場、高速服務(wù)區(qū)、公寓寫字樓等場合。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場設(shè)備層：連接于網(wǎng)絡(luò)中的各類傳感器，包括多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電能質(zhì)量分析儀表、電氣火災(zāi)探測器、限流式保護器、煙霧傳感器、測溫裝置、智能插座、攝像頭等。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

平臺管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，完成對現(xiàn)場所有智能設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，可在PC端或移動端實現(xiàn)實時監(jiān)測充電站配電系統(tǒng)運行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過程及人員行為，并完成微信、支付寶在線支付等應(yīng)用。

5.4平臺功能描述

5.4.1充電服務(wù)

充電設(shè)施搜索，充電設(shè)施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結(jié)算，導(dǎo)航等。

5.4.2首頁總覽

總覽當(dāng)日、當(dāng)月開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，累計的開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，以及相應(yīng)的環(huán)比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導(dǎo)航、本月充電統(tǒng)計。

5.4.3交易結(jié)算

充電價格策略管理，預(yù)收費管理，賬單管理，營收和財務(wù)相關(guān)報表。

5.4.4故障管理

故障管理故障記錄查詢、故障處理、故障確認、故障分析等管理項，為用戶管理故障和查詢提供方便。

5.4.5統(tǒng)計分析

統(tǒng)計分析支持運營趨勢分析、收益統(tǒng)計，方便用戶以曲線、能耗分析等分析工具，瀏覽樁的充電運營態(tài)勢。

5.4.6運營報告

按用戶需要的周期分析汽車、電瓶車充電站、樁運行、交易、充值、充電及報警、故障情況，形成分析報告。

5.4.7APP、小程序移動端支持

通過模糊搜索和地圖搜索的功能，可查詢可用的電樁和電站等詳細信息。掃碼充電，在線支付:掃描充電樁二維碼，完成支付，微信支付完成后，即可進行充電。

5.4.8 資源管理

充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁運行監(jiān)測，充電樁異常交易監(jiān)測。

5.5選型配置

6結(jié)語

綜上，發(fā)展清潔可再生能源可以解決環(huán)境和能源問題之間的矛盾，電動汽車是未來一種發(fā)展前景非常廣闊的交通工具，其利用電能產(chǎn)生動力勢能，基本上為 0污染。能源供應(yīng)是電動汽車發(fā)展的重要前提，電動汽車充電站基礎(chǔ)設(shè)施供給電動汽車能源，從而更好的促進電動汽車的發(fā)展。

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[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06.

作者簡介：

吳柯霓，女，就職于安科瑞電氣股份有限公司