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劉細(xì)鳳
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,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(jìn)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;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(jìn)程不斷推進(jìn),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(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(fù)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(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(jìn)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(jī)性的負(fù)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(fù)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(biāo)準(zhǔn)的充電站;快換方式適合于車輛電池組設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化,易更換,電動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 汽車作為移動負(fù)荷,需要對其進(jìn)行隨機(jī)負(fù)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(dá)到89%,充電樁數(shù)量也從1129增長至22628個,年負(fù)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(dá)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(dá)到了2549個,而計劃建成充電樁的數(shù)量更是達(dá)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(jìn)行業(yè)進(jìn)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(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(jìn)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,資源管理、電能管理、明細(xì)查詢等,同時對充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)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。
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(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、限流式保護(hù)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(jī)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(jìn)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(rèn)、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。
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。
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(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 | (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(dǎo)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 | (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(dǎo)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 |
/ | 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(biāo)配 無線通訊:4G、WIFI、藍(lán)牙三選一 (下單備注規(guī)格,無備注默認(rèn)4G通訊) |
10路電瓶車智能充電樁 | ACX10A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(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)。故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 可選配 K(進(jìn)線漏保) C(每回路測溫) J(進(jìn)線計量,單相電能表) L(進(jìn)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 | 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(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別,報警上報。可選配 K(進(jìn)線漏保) C(每回路測溫) J(進(jìn)線計量,單相電能表) L(進(jìn)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 | 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(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)。故障回路識別、遠(yuǎn)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(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)。故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別、獨立計量、告警上報可選配 K(進(jìn)線漏保) C(每回路測溫) J(進(jìn)線計量,單相電能表) L(進(jìn)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(jī)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(jī)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(hù)等級IP65,具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計量、遠(yuǎn)程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方式:4G/WIFI/藍(lán)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(hù)等級IP54,具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)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(hù)等級IP54,具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)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(hù)等級IP54,具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)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 | 充電樁配套購電卡 | |
充值機(jī) | 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 | 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(hù)器 | ASCP200-40B | 壁掛式安裝,可實現(xiàn)短路限流滅弧保護(hù)、過載限流保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過欠壓保護(hù)、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(dǎo)軌式電能表 | ADL200 | 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(jìn)行用電監(jiān)測計量。 | |
導(dǎo)軌式直流電能表 | DJSF1352-RN | 直流電壓、電流、功率測量及正反向電能計量,復(fù)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(dǎo)軌式安裝,電能精度1級,8位LCD顯示,標(biāo)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(jìn)電動汽車的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1] 宋陽.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.電動汽車充電站選址問題研究 [J].數(shù)學(xué)的實踐與認(rèn)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(xué),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(xì)鳳,女,現(xiàn)就職于安科瑞電氣股份有限公司