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新能源电动汽车充电站及云平台发展趋势探讨

更新日期:2023-08-08   浏览量:181

吴柯霓

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:当前全球环境污染日益严重,人类的生存和发展面临着严峻考验,为倡导节能减排,提高能源利用效率,促进低碳经济和循环经济发展,电动汽车的发展作为新兴产物势在必行。但因充电 电池存储能量低,续航时间短,成为发展弊端。为解决这一需求,除克服对电池本身研究外,还需大力建设电动汽车充电站作为配套实施,以满足长时间运行的需求。基于此,文章就新能源电动汽车充电站发展趋势进行分析探讨。

关键词: 电动汽车;充电站;发展趋势

1新能源电动汽车充电站发展背景

电动汽车碳减排能力是指电动汽车行驶时消耗电量对应发电侧 排放CO2 相对于同等型号燃油汽车行驶时排放 CO2的减排量。电动汽车所消耗的电力由发电厂提供,相当于“以煤代油",并非意义上的新能源汽车;由电厂发电对电动汽车充电时,电动汽 车行驶每公里排放的CO2与燃油汽车基本相同。但随着电力系统发电侧低碳化进程不断推进,电动汽车的节能减排效益还会继续增加。所以,如何协调投资清洁能源与电动汽车充电站是一个值得研究的问题。

2充电站相关设施以及功能分析

充电站设施:配电系统、充电设备(充电器,电池充电平台),调度系统(存储、更换和维修)。充电桩作为电动汽车智能终端的功能。电动汽车的消费者可以 购买充电桩智能充电卡后,立即将个人信息在智能卡上激活,从而更好的体验的智能充电桩的功能。当汽车进入到充电轨道后,充电桩充电和充电端口可以自主进行车距离分辨率的计算,电源接口通过自动红外传感器和用户汽车充电接口对接,完成充电过程。

智能充电站资源网络共享。需要投入更多的智能充电站信息共享,如每个充电站的当前存储容量、充电桩空闲时间、充电等待时 间等。用户可以通过全球定位系统、实时无线网络的新能源电动汽车充电站、充电站和电动汽车的负载恢复运行,及时反馈给调度中心,以保证电网的安全运行。

新能源电动汽车充电站是未来智能城市、智能电网建设的一部分。充电站的第一个层次是智能充放电控制单元结构:智能控制与数据采集模块(PM),智能电表(SM)、电池管理系统 (BMS),用户终端(UT)和其他相关部件。第二个层次是综合控制和管理系统:汽车充电站系统包括充放电、计量计费、安全等相关方面。利用SCADA 监控系统的功能、综合监控、智能负载调节和有效的网络通信控制和管理功能。第三个层次是在充电和放电的电源管理系统:智能电网运行从整体的角度来看,电动汽车充电站区域内统一管理使用,监督和对运行的微电网能量存储设备进行有效控制。

3运行模式

电动汽车本质动力是储能电池,其充电时可以看作随机性的负荷、放电时可以看作移动电源,即电动汽车运行在V2G模式。电动汽车充电时,由于受控制策略和动力电池特性的限制,电动汽车相当于一个低电压、大电流的负荷。电动汽车对应着三种充电模式:慢充方式、快充方式和快换方式。慢充方式主要针对续航能力大的电动汽车,积极利用晚间停运时间给蓄电池充电;快充方 式针对续航能力适中的电动汽车,由于快速充电电流冲击较大,只能用于标准的充电站;快换方式适合于车辆电池组设计标准化,易更换,电动汽车快速更换模式只适合有人值守的标准充电站。电动 汽车作为移动负荷,需要对其进行随机负荷建模。分析大规模电动汽车接入对电网的影响,包括对电网稳定性的影响、接入点系统谐波处理等。

4新能源电动汽车充电站发展趋势分析

新能源电动汽车是汽车行业未来发展的主要方向,这是能源及环保双重压力下的必然。“十三五"期间,国家将大力普及新能源汽车、多能源混合动力车。电动轿车、氢燃料电池轿车将会在民众普及,这样背景下电动汽车充电站这种配套设备将迎来新的发展。2010 年到 2013 年三年间,我国充电站从原有的90座快速攀升至619座, 增长率达到89%,充电桩数量也从1129增长至22628个,年负荷增长率近 200%。我国新能源汽车示范推广的关键环节之一就是充电设 施的建设,得益于国家对新能源电动汽车的大力推广,新能源电动汽车充电设施建设行业将迎来一个新的爆发期。在这之前,受到电动汽车数量及规模的限制,加上充电设施建设过程中需要大量资金投入,短时间内得不到明显效益回报,因此充电设施建设数量较少。根据工信部数据,截至2014年底,我国共建设完成充电站823个、充电桩3.8万个。而2014 年我国新能源汽车产销量已达9.39万辆,充电设施供需之间的矛盾日益突出。但在2015年,全国计划建成的充电站数量达到了2549个,而计划建成充电桩的数量更是达到了34万个,相比于14年,有了近20倍的增长。这些数据充分说明在未来时间里,新能源电动汽车充电站具有良好的市场空间。相关研究人员应该做好设计及建设水平的研究工作,有效促进行业进步发展。

新能源电动汽车充电站是未来智慧城市、智能电网建设的一部分。充电站中的第一层次是智能充放电控制单元建设:智能控制和数据采集模块(PM),智能电表(SM),电池管理系统(BMS),用户终端(UT)和其他相关部分。第二层次是综合控制和管理系统:汽车充电站系统包括充电和放电,计量和计费,安全等相关方面。利用SCADA监测系统的功能,完成综合监控、智能负载调节和有效的网 络通信控制和管理功能。第三层次是地区充放电站管理系统:从整体的角度操作的智能电网,在充电站区域内统一管理操作、监管大量的电动汽车电池的使用和有效地控制微电网储能设备。

5安科瑞充电桩收费运营云平台

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充电桩收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的汽车充电站、电动自行车充电站以及各个充电桩进行不间断地数据采集和监控,实时监控充电桩运行状态,进行充电服务、支付管理,交易结算,资源管理、电能管理、明细查询等,同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压、欠压、绝缘低各类故障进行预警;充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网,用户通过微信、支付宝、云闪付扫码充电。

5.2应用场合

适用于住宅小区等物业环境、各类、医院、景区、学校、园区等公建、公共停车场、公路充电站、公交枢纽、购物中心、商业综合体、商业广场、地下停车场、高速服务区、公寓写字楼等场合。

5.3系统结构

现场设备层:连接于网络中的各类传感器,包括多功能电力仪表、汽车充电桩、电瓶车充电桩、电能质量分析仪表、电气火灾探测器、限流式保护器、烟雾传感器、测温装置、智能插座、摄像头等。

网络通讯层:包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据,并可进行规约转换,数据存储,并通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器,智能网关可在网络故障时将数据存储在本地,待网络恢复时从中断的位置继续上传数据,保证服务器端数据不丢失。

平台管理层:包含应用服务器和数据服务器,完成对现场所有智能设备的数据交换,可在PC端或移动端实现实时监测充电站配电系统运行状态、充电桩的工作状态、充电过程及人员行为,并完成微信、支付宝在线支付等应用。

5.4平台功能描述

5.4.1充电服务

充电设施搜索,充电设施查看,地图寻址,在线自助支付充电,充电结算,导航等。

5.4.2首页总览

总览当日、当月开户数、充值金额、充电金额、充电度数、充电次数、充电时长,累计的开户数、充值金额、充电金额、充电度数、充电次数、充电时长,以及相应的环比增长和同比增长以及桩、站分布地图导航、本月充电统计。

5.4.3交易结算

充电价格策略管理,预收费管理,账单管理,营收和财务相关报表。

5.4.4故障管理

故障管理故障记录查询、故障处理、故障确认、故障分析等管理项,为用户管理故障和查询提供方便。

5.4.5统计分析

统计分析支持运营趋势分析、收益统计,方便用户以曲线、能耗分析等分析工具,浏览桩的充电运营态势。


5.4.6运营报告

按用户需要的周期分析汽车、电瓶车充电站、桩运行、交易、充值、充电及报警、故障情况,形成分析报告。

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5.4.7APP、小程序移动端支持

通过模糊搜索和地图搜索的功能,可查询可用的电桩和电站等详细信息。扫码充电,在线支付:扫描充电桩二维码,完成支付,微信支付完成后,即可进行充电。

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5.4.8 资源管理

充电站档案管理,充电桩档案管理,用户档案管理,充电桩运行监测,充电桩异常交易监测。

5.5选型配置


6结语

综上,发展清洁可再生能源可以解决环境和能源问题之间的矛盾,电动汽车是未来一种发展前景非常广阔的交通工具,其利用电 能产生动力势能,基本上0污染。能源供应是电动汽车发展的重要前提,电动汽车充电站基础设施供给电动汽车能源,从而更好的促进电动汽车的发展。


参考文献

[1] 宋阳.汽车充电站布局优化研究[D].西南交通大学,2016.

[2] 周文峰,李珍萍,崔晓洁,冯卉妍.电动汽车充电站选址问题研究 [J].数学的实践与认识,2016,11:187-194.

[3]刘娟娟,曹胜兰.电动汽车充电桩运营模式研究[J].科技管理研究,2015 (19): 202-206.

[4]卢芳.基于排队论的电动汽车充电站选址定容研究[D].北京交通大学,2015.

[5]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06.


作者简介:

吴柯霓,女,就职于安科瑞电气股份有限公司

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