安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

 

摘要：伴隨汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為了解決環(huán)境污染的問題，政府出臺了利于新能源汽車發(fā)展的優(yōu)惠政策，在這些政策支持的背景下，推動了新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是，在新能源汽車使用中與之相匹配的基礎(chǔ)充電樁較少，在一定程度上限制新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，為了推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要優(yōu)化充電樁安裝位置選擇方案，以提能源充電的整體效果，滿足行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展需求。

關(guān)鍵詞：充電樁；使用；前景

  近年來，由于溫室效應(yīng)的不斷加劇，降低碳排放已成為各國發(fā)展的重要任務(wù)，作為降低碳排放重要工具的電動汽車再一次收到了重視，在我國，十二五規(guī)劃中，更是把電動汽車產(chǎn)業(yè)作為重點扶持的產(chǎn)業(yè)。而本智能共享充電樁以單片機為核心，充分提供了安全、有效的充電方式。其由4大部分構(gòu)成，主體部分主要由總控模塊構(gòu)成，總控模塊主要進(jìn)行信息處理，信息發(fā)接收等工作?？偟膩碚f，加入單片機的充電樁可以面向更多的場所，不僅是在充電站，還可以放置在街頭、小區(qū)等各個地方，在提供安全充電的同時，更方便了車主自由充電的需求，因此，關(guān)于單片機為核心的智能充電樁的研究非常具有意義。

1.1新能源充電樁的發(fā)展現(xiàn)狀

  在新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，配套性的設(shè)施建設(shè)成為行業(yè)關(guān)注的焦點，在2018年上半年，新能源汽車達(dá)到了199萬輛，但是與之配套的充電樁為60多萬個，這種現(xiàn)象影響了新能源汽車的充電效果。為了更好的提能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式，國家相關(guān)部門將相關(guān)政策與新能源電樁發(fā)展進(jìn)行融合，并提出了“一車一樁”的需求。整個過程需要注意的是，在充電樁建設(shè)中一定要關(guān)注電樁質(zhì)量，通過充電方案的調(diào)整以及方案的落實，提能源充電的有效性，為新能源行業(yè)的持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1.2投資較大，盈利困難

  在2019年之前，國家未對充電樁行業(yè)給予明確的支持政策，充電運營企業(yè)盈利困難。由于該行業(yè)投資高、回報周期長，又缺少有效的盈利模式，整個行業(yè)前期都處于長期虧損狀態(tài)，多家企業(yè)倒閉、退市。但也有部分頭部企業(yè)逐漸進(jìn)入投資回收階段，如特來電在電動汽車行業(yè)高速轉(zhuǎn)暖的大背景下，憑借“自建+托管”模式迅速做大公共充電樁規(guī)模，憑借高額的*****以及多年持續(xù)的高比例研發(fā)投入，于2018年開始扭虧為盈。

1.3盈利能力有待提升，提升盈利率可

  顯著縮短投資回報周期充電樁運營商盈利能力較弱已成為行業(yè)共識，目前僅很少數(shù)充電樁運營商在財務(wù)報告中顯示開始盈利。公共充電樁的盈利能力取決于單樁利用率和充電服務(wù)費兩大因素，目前運營商的收入絕大多數(shù)來源于服務(wù)費的收取，模式較為單一。而激烈的競爭和用戶對充電費用較為敏感導(dǎo)致服務(wù)費短時間難以上升，因此單樁利用率成為目前運營商盈利的重中之重。經(jīng)測算，若充電樁的充電服務(wù)費平均為0.5元的情況下，利用率提升2.5%可以顯著縮短兩年的動態(tài)投資回報周期，而更加合理的選址布局和加大直流樁的投建為提升利用率的關(guān)鍵所在。

2.1純電車充電樁安裝位置的模塊設(shè)計

  在新能源產(chǎn)業(yè)背景下，純電動車的出現(xiàn)滿足了汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展需求。一般情況下，純電車充電口的布置方法分為以下兩種:一是，快慢充電口的分開布置。對于這種充電口而言，主要為單個充電口，內(nèi)部空間接口小。但是，在具體的安裝設(shè)計中，需要預(yù)留兩個位置，增加了使用難度，而且，這種充電樁的安裝成本較高，無法滿足行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展需求。二是，集中布置快慢充電口。對于這種安裝位置確定方法而言，可以提高用戶的使用效率，但是，空間布局較大。

2.2落實國家發(fā)展戰(zhàn)略的必然要求

  充電樁業(yè)務(wù)牽引承載著兩大強國戰(zhàn)略：一是交通強國戰(zhàn)略，充電樁是電動汽車普及的重要保障，也是交通電氣化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施；二是能源安全新戰(zhàn)略，建設(shè)充電樁是推進(jìn)能源消費革命的一項重要戰(zhàn)略舉措，將能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展。發(fā)電企業(yè)開展充電樁運營有利于促進(jìn)能源與交通、電動汽車、信息通信等領(lǐng)域跨界合作，圍繞多元化生產(chǎn)與應(yīng)用需要，構(gòu)建新型產(chǎn)業(yè)生態(tài)，有利于推動能源生產(chǎn)與能源消費的融合，提升發(fā)電產(chǎn)業(yè)核心競爭力。

2.3開展“光儲充放”多功能一體站試點建設(shè)

  發(fā)電企業(yè)**雄厚的工程建設(shè)能力，建議開展“源-樁-車”友好協(xié)同技術(shù)研究和“光儲充放”多功能綜合一體充電站試點建設(shè)，為新能源、充電樁、電動汽車的智能匹配提供全面系統(tǒng)的解決方案，促進(jìn)充電樁與可再生能源高效協(xié)同，實現(xiàn)光伏、儲能、充電高效協(xié)同、能量互補，努力降低能源生產(chǎn)消費對生態(tài)環(huán)境的影響。

2.4布置方案

  結(jié)合純電車充電樁的安裝特點，在安裝位置布置中應(yīng)該做到以下幾點。第一，確定純電車充電口的布置特點。在充電樁安裝位置確定中，需要結(jié)合以往經(jīng)驗，在集中布置快慢充電口插座時，雖然占用的空間較大，但是在實際的使用中，需要利用原有的充電位置，稍微增加布置空間，以滿足用戶對充電樁安裝位置的選擇需求，降低成本開發(fā)難度，提能源充電樁安裝位置選擇的整體效率，為新能源產(chǎn)業(yè)的持續(xù)運行提供支持。第二，純電動車充電口方案布置中，一定要降低充電口的承載力，可以使用橡膠密封圈進(jìn)行固定。如三段式充電中，應(yīng)該采用限流充電的方法，其充電過程。通過純電車充電樁安裝位置的確定，滿足用戶的使用需求，并科學(xué)確定插座位置，實現(xiàn)充電樁位置安裝及確定的有效性。

  目前，國內(nèi)一些廠商既是充電設(shè)備制造商，也是充電設(shè)施運營商，如珠海泰坦能源科技股份有限公司、青島特銳德電氣股份有限公司等；另外一些電力企業(yè)則僅僅作為充電設(shè)施運營商，不自己生產(chǎn)充電設(shè)備而是通過采購的形式進(jìn)行運營，比如國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)等；最后一部分廠商既是充電設(shè)施運營商也是運營方案的解決商，如深圳充電網(wǎng)科技有限公司。由于各個廠商之間設(shè)備及運營領(lǐng)域商業(yè)模式差別大，設(shè)備生產(chǎn)的企業(yè)基本上已實現(xiàn)盈利，運營的企業(yè)平均仍需5-7年才能回收成本，為了縮短成本回收時間，亟待探索多元的盈利模式。由于充電設(shè)備的領(lǐng)域廠商較多，且充電設(shè)備大多是都是依照國標(biāo)生產(chǎn)的零件，所以充電設(shè)備領(lǐng)域已成為紅海，部分原來僅是充電設(shè)備生產(chǎn)商的公司逐漸開始向下游運營領(lǐng)域延伸，充電設(shè)備商由于發(fā)展較早，進(jìn)入門檻較低，利潤空間有限、存在同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，故開始向充電設(shè)施運營布局，并開始積極探索多元的盈利模式，已達(dá)到回收設(shè)施運營成本。區(qū)別與傳統(tǒng)的運營模式——主要依靠收取充電服務(wù)費的方式，如今，充電服務(wù)費+個別增值服務(wù)費和充電服務(wù)費+充電APP運營費用也成為盈利的主流模式。其中充電服務(wù)費+個人增值服務(wù)費的意思是依靠收取充電服務(wù)費和新能源汽車租賃、車位經(jīng)營、新能源汽車銷售等組成的個別增值服務(wù)；充電APP運營主要是指大量的用戶的充電數(shù)據(jù)形成的汽車大數(shù)據(jù)費用。

 

4.1概述

  AcrelCloud-9000安科瑞充電柱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)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時對充電機過溫保護(hù)、漏電、充電機輸入/輸出過壓，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)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應(yīng)用場所

  適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 

系統(tǒng)分為五層：

  1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)中心層和客戶端層。

  2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計量和保護(hù)。

  3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

  4）數(shù)據(jù)中心層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

  5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。 

4.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

1）智能化大屏 

  智能化大屏展示站點分布情況，對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

 

2）實時監(jiān)控 

  實時監(jiān)視充電設(shè)施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓/電流，充電樁告警信息等。 

3）交易管理 

  平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。 

4）故障管理

  設(shè)備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結(jié)果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

5）統(tǒng)計分析 

  通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設(shè)施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

6）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理 

  在系統(tǒng)平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、 凍結(jié)和解綁。

7）運維APP

  面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時可接收故障推送

 

8）充電小程序

  面向充電用戶使用，可查看附近空閑設(shè)備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

 

4.5系統(tǒng)硬件配置

 

  新能源汽車的發(fā)展，離不開充電設(shè)施的發(fā)展。目前，國內(nèi)充電設(shè)施運營領(lǐng)域尚處于一片藍(lán)海，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)正紛紛搶占這塊蛋糕，然而，各大廠商的之間的產(chǎn)品差異巨大，難以兼容，設(shè)備利用率不高。只有規(guī)范市場充電設(shè)施，統(tǒng)一接口，統(tǒng)一管理，才能進(jìn)一步推動新能源汽車的發(fā)展。

 

 

 

 

  [1]李洪萍.關(guān)于充電樁的使用和前景[J]。

  [2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊 .2022.05版

  [3]吳恒飛.新能源汽車主流充電樁和充電樁建設(shè)難題的分析[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息,2019(23):325.

  [4]鞏碩.結(jié)合區(qū)塊鏈的充電樁電池診斷系統(tǒng)及共享策略研究[D].上海工程技術(shù)大學(xué),2020.

  [5]張杰.電動汽車充電樁的設(shè)計與研究[D].吉林大學(xué),2019.

  [6]沈成,徐文慧.電動汽車充電樁現(xiàn)場檢測方法的探討[J].四川水泥,2019(11):179.

  [7]**,蔣璐璐,吳圣沖.電動汽車充電樁遠(yuǎn)程實時監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].南方農(nóng)機,2019,50(21):43.

 

李明君，女，安科瑞電氣股份有限公司，從事電氣相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)研發(fā)工作