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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:2023-08-15 點擊次數(shù): 364次

劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司   上海嘉定 201801

摘要:當前全球環(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?;诖耍恼戮托履茉措妱悠嚦潆娬景l(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,相當于“以煤代油",并非意義上的新能源汽車;在全由電廠發(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?!笆?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、各類企事業(yè)單位、醫(yī)院、景區(qū)、學校、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、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,導航等。

5.4.2首頁總覽

總覽當日、當月開戶數(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

按用戶規(guī)定周期分析汽車、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。

87e41f07467347fc8e2197f8ae605f7d8d5dc15c2f6f6674fa10ed09f488c6c5967cf7a16aad185bb03490275e520

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。

a2c08d604d10ba478ac2b8ea997666dcc8aa037306b4a2c5f1929b80da2714fa0da7f64729e167fc5c74f7324a77f

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

類型

型號

圖片

功能

安科瑞汽車充電樁收費運營云平臺

AcrelCloud-9000

1663298411731

(一)資源管理

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

(二)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

(三)用戶管理

用戶注冊,用戶登錄,用戶帳戶管理

(四)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,導航等

(五)微信小程序

掃碼充電,賬單查詢、充電信息監(jiān)測等功能

(六)數(shù)據(jù)服務(wù)

數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)存儲和解析

(七)收益隔天結(jié)轉(zhuǎn)到帳

安科瑞電瓶車充電樁收費運營云平臺

AcrelCloud-9500

64d7b38e19da6197071fc14f143ef48

(一)資源管理

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

(二)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

(三)用戶管理

用戶注冊,用戶登錄,用戶帳戶管理

(四)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,導航等

(五)微信小程序

掃碼充電,賬單查詢、充電信息監(jiān)測等功能

(六)數(shù)據(jù)服務(wù)

數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)存儲和解析

(七)收益隔天結(jié)轉(zhuǎn)到帳

IC卡汽車充電樁管理系統(tǒng)(本地單價版)

Acrel-AVMS

 

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輸入輸出:AC220V

1個充電接口,充電線長5米;輸出功率7KW;掃碼刷卡支付;標配

無線通訊:4G、WIFI、藍牙三選一

(下單備注規(guī)格,無備注默認4G通訊)

10路電瓶車智能充電樁

ACX10A系列

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10路最大承載電流25A,單路最大輸出電流3A,單回路最大功率1000W,總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護。故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。

可選配

K(進線漏保)

C(每回路測溫)

J(進線計量,單相電能表)

L(進線漏電監(jiān)測,超限跳開所有回路)

ACX10A-TYHN 戶內(nèi)使(IP21),支持投幣、刷卡,掃碼、免費充電

ACX10A-TYN 戶內(nèi)使用(IP21),支持投幣、刷卡,免費充電

ACX10A-YHW 戶外使用(IP65),支持刷卡,掃碼,免費充電

ACX10A-YHN 戶內(nèi)使用(IP21),支持刷卡,掃碼,免費充電

ACX10A-YW戶外使用(IP65),支持刷卡、免費充電

ACX10A-MW 戶外使用(IP65),僅免費充電,不能刷卡掃碼

20路電瓶車智能充電樁

ACX20A系列

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20路最大承載電流50A,單路最大輸出電流3A,單回路最大功率1000W,總功率11kW。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別,報警上報。可選配

K(進線漏保)

C(每回路測溫)

J(進線計量,單相電能表)

L(進線漏電監(jiān)測,超限跳開所有回路)

ACX20A-YHN 戶內(nèi)使用(IP21),支持刷卡,掃碼,免費充電

ACX20A-YN 戶內(nèi)使用(IP21),支持刷卡,免費充電

2路智能插座

ACX2A系列

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2路最大承載電流20A,單路最大輸出電流10A,單回路最大功率2200W,總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護。故障回路識別、遠程升級、功率識別,報警上報。

ACX2A-YHN 戶內(nèi)使用(IP21),支持刷卡、掃碼充電,單路最大電流10A

ACX2A-HN 戶內(nèi)使用(IP21),支持掃碼充電,單路最大電流10A

ACX2A-YN 戶內(nèi)使用(IP21),支持刷卡充電,單路最大電流10A

落地式電瓶車智能充電樁

ACX10B系列

10路最大承載電流25A,單路最大輸出電流3A,單回路最大功率1000W總功率5500W,充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護。故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報可選配

K(進線漏保)

C(每回路測溫)

J(進線計量,單相電能表)

L(進線漏電監(jiān)測,超限跳開所有回路)

ACX10B-YHW 戶外使用,落地式安裝,包含1臺主機及5根立柱,支持刷卡、掃碼充電,不帶廣告屏

ACX10B-YHW-LL 戶外使用,落地式安裝,包含1臺主機及5根立柱,支持刷卡、掃碼充電。液晶屏支持U盤本地投放圖片及視頻廣告

7KW交流充電樁

AEV-AC007D

額定功率7kW,單相三線制,防護等級IP65,具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、遠程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用。

通訊方式:4G/WIFI/藍牙

支持刷卡,掃碼、免費充電

可選配觸摸顯示屏(LCD)

30KW直流樁

AEV-DC030D

額定功率30kW,三相五線制,防護等級IP54,具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用

通訊方式:4G/以太網(wǎng)

支持刷卡,掃碼、免費充電

60KW直流樁

AEV-DC060S

額定功率60kW,三相五線制,防護等級IP54,具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用

通訊方式:4G/以太網(wǎng)

支持刷卡,掃碼、免費充電

120KW直流樁

AEV-DC120S

額定功率120kW,三相五線制,防護等級IP54,具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用

通訊方式:4G/以太網(wǎng)

支持刷卡,掃碼、免費充電

IC充值卡

ACX10A-IC02

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充電樁配套購電卡

充值機

ACX10A-CZJ01

電瓶車充電樁開卡讀卡器

7kw交流充電樁立柱

AEV-AC007LZ

用于AEV-AC007D立柱安裝

30kw直流充電樁立柱

AEV-DC030LZ

用于30kw充電樁AEV-DC030D專用立柱套件,可實現(xiàn)落地式安裝安裝

汽車充電樁IC卡

 

M1射屏卡

購電卡 - 副本

通過刷卡控制電動汽車充電樁的啟停并扣費

汽車充電樁讀卡器

 

讀卡器

汽車充電樁開卡讀卡器

電氣防火限流式保護器

ASCP200-40B

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壁掛式安裝,可實現(xiàn)短路限流滅弧保護、過載限流保護、內(nèi)部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測等功能;1路RS485通訊,1路NB 無線通訊(選配);額定電流為0~40A,額定電流菜單可設(shè)。

 

導軌式電能表

ADL200

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單相U、I 、P、Q、S、PF、F 等全電參量測量, 有功無功電能統(tǒng)計;LCD顯示;可選配 RS485 通訊功能,方便用戶電瓶車充電樁汽車充電樁進行用電監(jiān)測計量。

導軌式直流電能表

DJSF1352-RN

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直流電壓、電流、功率測量及正反向電能計量,復費率電能統(tǒng)計,SOE事件記錄;紅外通訊,電壓最大輸入1000V,電流外接分流器接入(75mV)或霍爾元件接入(0-5V)導軌式安裝,電能精度1級,8位LCD顯示,標配2路開關(guān)量輸入,2路開關(guān)量輸出,1路 RS485 通訊,1路直流電能計量,AC/DC85-265V,供充電樁直流計量。

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,基本上為污染很低。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。

參考文獻

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

[2] 周文峰,李珍萍,崔曉潔,馮卉妍.電動汽車充電站選址問題研究 [J].數(shù)學的實踐與認識,2016,11:187-194.

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

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

[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:劉細鳳,女,現(xiàn)就職于安科瑞電氣股份有限公司


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