王蘭

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(yán)重，人類的生存和發(fā)展面臨著嚴(yán)峻考驗(yàn)，為倡導(dǎo)節(jié)能減排，提高能源利用效率，促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電動(dòng)汽車的發(fā)展作為新興產(chǎn)物勢(shì)在必行。但因充電 電池存儲(chǔ)能量低，續(xù)航時(shí)間短，成為發(fā)展弊端。為解決這一需求，除克服對(duì)電池本身研究外，還需大力建設(shè)電動(dòng)汽車充電站作為配套實(shí)施，以滿足長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的需求?；诖?，文章就新能源電動(dòng)汽車充電站發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞： 電動(dòng)汽車；充電站；發(fā)展趨勢(shì)

1新能源電動(dòng)汽車充電站發(fā)展背景

電動(dòng)汽車碳減排能力是指電動(dòng)汽車行駛時(shí)消耗電量對(duì)應(yīng)發(fā)電側(cè) 排放CO2 相對(duì)于同等型號(hào)燃油汽車行駛時(shí)排放 CO2的減排量。電動(dòng)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；在由電廠發(fā)電對(duì)電動(dòng)汽車充電時(shí)，電動(dòng)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(jìn)程不斷推進(jìn)，電動(dòng)汽車的節(jié)能減排效益還會(huì)繼續(xù)增加。所以，如何協(xié)調(diào)投資清潔能源與電動(dòng)汽車充電站是一個(gè)值得研究的問(wèn)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(tái))，調(diào)度系統(tǒng)(存儲(chǔ)、更換和維修)。充電樁作為電動(dòng)汽車智能終端的功能。電動(dòng)汽車的消費(fèi)者可以 購(gòu)買充電樁智能充電卡后，立即將個(gè)人信息在智能卡上激活，從而更好的體驗(yàn)的智能充電樁的功能。當(dāng)汽車進(jìn)入到充電軌道后，充電樁充電和充電端口可以自主進(jìn)行車距離分辨率的計(jì)算，電源接口通過(guò)自動(dòng)紅外傳感器和用戶汽車充電接口對(duì)接，完成充電過(guò)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(gè)充電站的當(dāng)前存儲(chǔ)容量、充電樁空閑時(shí)間、充電等待時(shí) 間等。用戶可以通過(guò)全球定位系統(tǒng)、實(shí)時(shí)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的新能源電動(dòng)汽車充電站、充電站和電動(dòng)汽車的負(fù)載恢復(fù)運(yùn)行，及時(shí)反饋給調(diào)度中心，以保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

新能源電動(dòng)汽車充電站是未來(lái)智能城市、智能電網(wǎng)建設(shè)的一部分。充電站的第一個(gè)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(gè)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(jì)量計(jì)費(fèi)、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(fù)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(gè)層次是在充電和放電的電源管理系統(tǒng)：智能電網(wǎng)運(yùn)行從整體的角度來(lái)看，電動(dòng)汽車充電站區(qū)域內(nèi)統(tǒng)一管理使用，監(jiān)督和對(duì)運(yùn)行的微電網(wǎng)能量存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行有效控制。

3運(yùn)行模式

電動(dòng)汽車本質(zhì)動(dòng)力是儲(chǔ)能電池，其充電時(shí)可以看作隨機(jī)性的負(fù)荷、放電時(shí)可以看作移動(dòng)電源，即電動(dòng)汽車運(yùn)行在V2G模式。電動(dòng)汽車充電時(shí)，由于受控制策略和動(dòng)力電池特性的限制，電動(dòng)汽車相當(dāng)于一個(gè)低電壓、大電流的負(fù)荷。電動(dòng)汽車對(duì)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(duì)續(xù)航能力大的電動(dòng)汽車，積極利用晚間停運(yùn)時(shí)間給蓄電池充電；快充方 式針對(duì)續(xù)航能力適中的電動(dòng)汽車，由于快速充電電流沖擊較大，只能用于標(biāo)準(zhǔn)的充電站；快換方式適合于車輛電池組設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，易更換，電動(dòng)汽車快速更換模式只適合有人值守的標(biāo)準(zhǔn)充電站。電動(dòng) 汽車作為移動(dòng)負(fù)荷，需要對(duì)其進(jìn)行隨機(jī)負(fù)荷建模。分析大規(guī)模電動(dòng)汽車接入對(duì)電網(wǎng)的影響，包括對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響、接入點(diǎn)系統(tǒng)諧波處理等。

4新能源電動(dòng)汽車充電站發(fā)展趨勢(shì)分析

新能源電動(dòng)汽車是汽車行業(yè)未來(lái)發(fā)展的主要方向，這是能源及環(huán)保雙重壓力下的必然?！笆?期間，國(guó)家將大力普及新能源汽車、多能源混合動(dòng)力車。電動(dòng)轎車、氫燃料電池轎車將會(huì)在民眾普及，這樣背景下電動(dòng)汽車充電站這種配套設(shè)備將迎來(lái)新的發(fā)展。2010 年到 2013 年三年間，我國(guó)充電站從原有的90座快速攀升至619座， 增長(zhǎng)率達(dá)到89%，充電樁數(shù)量也從1129增長(zhǎng)至22628個(gè)，年負(fù)荷增長(zhǎng)率近 200%。我國(guó)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(guó)家對(duì)新能源電動(dòng)汽車的大力推廣，新能源電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)行業(yè)將迎來(lái)一個(gè)新的爆發(fā)期。在這之前，受到電動(dòng)汽車數(shù)量及規(guī)模的限制，加上充電設(shè)施建設(shè)過(guò)程中需要大量資金投入，短時(shí)間內(nèi)得不到明顯效益回報(bào)，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(guó)共建設(shè)完成充電站823個(gè)、充電樁3.8萬(wàn)個(gè)。而2014 年我國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量已達(dá)9.39萬(wàn)輛，充電設(shè)施供需之間的矛盾日益突出。但在2015年，全國(guó)計(jì)劃建成的充電站數(shù)量達(dá)到了2549個(gè)，而計(jì)劃建成充電樁的數(shù)量更是達(dá)到了34萬(wàn)個(gè)，相比于14年，有了近20倍的增長(zhǎng)。這些數(shù)據(jù)充分說(shuō)明在未來(lái)時(shí)間里，新能源電動(dòng)汽車充電站具有良好的市場(chǎng)空間。相關(guān)研究人員應(yīng)該做好設(shè)計(jì)及建設(shè)水平的研究工作，有效促進(jìn)行業(yè)進(jìn)步發(fā)展。

新能源電動(dòng)汽車充電站是未來(lái)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(jì)量和計(jì)費(fèi)，安全等相關(guān)方面。利用SCADA監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能，完成綜合監(jiān)控、智能負(fù)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(dòng)汽車電池的使用和有效地控制微電網(wǎng)儲(chǔ)能設(shè)備。

5安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的汽車充電站、電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)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(xì)查詢等，同時(shí)對(duì)充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣低各類故障進(jìn)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(guò)微信、支付寶、云閃付掃碼充電。

5.2應(yīng)用場(chǎng)合

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

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場(chǎng)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(cè)器、限流式保護(hù)器、煙霧傳感器、測(cè)溫裝置、智能插座、攝像頭等。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)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(tái)管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有智能設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，可在PC端或移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電站配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過(guò)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(tái)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(yè)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(shí)長(zhǎng)，累計(jì)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(shí)長(zhǎng)，以及相應(yīng)的環(huán)比增長(zhǎng)和同比增長(zhǎng)以及樁、站分布地圖導(dǎo)航、本月充電統(tǒng)計(jì)。

5.4.3交易結(jié)算

充電價(jià)格策略管理，預(yù)收費(fèi)管理，賬單管理，營(yíng)收和財(cái)務(wù)相關(guān)報(bào)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(rèn)、故障分析等管理項(xiàng)，為用戶管理故障和查詢提供方便。

5.4.5統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析支持運(yùn)營(yíng)趨勢(shì)分析、收益統(tǒng)計(jì)，方便用戶以曲線、能耗分析等分析工具，瀏覽樁的充電運(yùn)營(yíng)態(tài)勢(shì)。

5.4.6運(yùn)營(yíng)報(bào)告

按用戶規(guī)定周期分析汽車、電瓶車充電站、樁運(yùn)行、交易、充值、充電及報(bào)警、故障情況，形成分析報(bào)告。

5.4.7APP、小程序移動(dòng)端支持

通過(guò)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(xì)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(jìn)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(yùn)行監(jiān)測(cè)，充電樁異常交易監(jiān)測(cè)。

5.5選型配置

6結(jié)語(yǔ)

綜上，發(fā)展清潔可再生能源可以解決環(huán)境和能源問(wèn)題之間的矛盾，電動(dòng)汽車是未來(lái)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(dòng)力勢(shì)能，基本上為無(wú)污染。能源供應(yīng)是電動(dòng)汽車發(fā)展的重要前提，電動(dòng)汽車充電站基礎(chǔ)設(shè)施供給電動(dòng)汽車能源，從而更好的促進(jìn)電動(dòng)汽車的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋陽(yáng).汽車充電站布局優(yōu)化研究[D].西南交通大學(xué)，2016.

[2] 周文峰，李珍萍，崔曉潔，馮卉妍.電動(dòng)汽車充電站選址問(wèn)題研究 [J].數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，2016，11：187-194.

[3]劉娟娟，曹勝蘭.電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)營(yíng)模式研究[J].科技管理研究，2015 (19)： 202-206.

[4]盧芳.基于排隊(duì)論的電動(dòng)汽車充電站選址定容研究[D].北京交通大學(xué)，2015.

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