新能源電動汽車充電站及云平臺發(fā)展趨勢探討

安科瑞 顧城

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，促進低碳經濟和循環(huán)經濟發(fā)展，電動汽車的發(fā)展作為新興產物勢在必行。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，還需大力建設電動汽車充電站作為配套實施，以滿足長時間運行的需求。基于此，文章就新能源電動汽車充電站發(fā)展趨勢進行分析探討。

關鍵詞： 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發(fā)電側 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wq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充電站相關設施以及功能分析

充電站設施：配電系統(tǒng)、充電設備(充電器，電池充電平臺)，調度系統(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。

智能充電站資源網絡共享。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)、實時無線網絡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，及時反饋給調度中心，以保證電網的安全運行。

新能源電動汽車充電站是未來智能城市、智能電網建設的一部分。充電站的第一個層次是智能充放電控制單元結構：智能控制與數(shù)據采集模塊(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、安全等相關方面。利用SCADA 監(jiān)控系統(tǒng)的功能、綜合監(jiān)控、智能負載調節(jié)和有效的網絡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)：智能電網運行從整體的角度來看，電動汽車充電站區(qū)域內統(tǒng)一管理使用，監(jiān)督和對運行的微電網能量存儲設備進行有效控制。

3運行模式

電動汽車本質動力是儲能電池，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的影響，包括對電網穩(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鍵環(huán)節(jié)之一就是充電設 施的建設，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施建設行業(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，加上充電設施建設過程中需要大量資金投入，短時間內得不到明顯效益回報，因此充電設施建設數(shù)量較少。根據工信部數(shù)據，截至2014年底，我國共建設完成充電站823個、充電樁3.8萬個。而2014 年我國新能源汽車產銷量已達9.39萬輛，充電設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。相關研究人員應該做好設計及建設水平的研究工作，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、智能電網建設的一部分。充電站中的第一層次是智能充放電控制單元建設：智能控制和數(shù)據采集模塊(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、智能負載調節(jié)和有效的網 絡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，在充電站區(qū)域內統(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儲能設備。

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)網技術對接入系統(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、支付管理，交易結算，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警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網，用戶通過微信、支付寶、云閃付掃碼充電。

5.2應用場合

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、高速服務區(qū)、公寓寫字樓等場合。

5.3系統(tǒng)結構

現(xiàn)場設備層：連接于網絡中的各類傳感器，包括多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電能質量分析儀表、電氣火災探測器、限流式保護器、煙霧傳感器、測溫裝置、智能插座、攝像頭等。

網絡通訊層：包含現(xiàn)場智能網關、網絡交換機等設備。智能網關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據，并可進行規(guī)約轉換，數(shù)據存儲，并通過網絡把數(shù)據上傳至搭建好的數(shù)據庫服務器，智能網關可在網絡故障時將數(shù)據存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據，保證服務器端數(shù)據不丟失。

平臺管理層：包含應用服務器和數(shù)據服務器，完成對現(xiàn)場所有智能設備的數(shù)據交換，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用。

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 能產生動力勢能，基本上為零wr。能源供應是電動汽車發(fā)展的重要前提，電動汽車充電站基礎設施供給電動汽車能源，從而更好的促進電動汽車的發(fā)展。