淺談新能源電動汽車充電站建設與運營模式分析

程瑜 187 0211 2087

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：電動汽車是當前新能源汽車中重要的組成部分，具有廣闊的發(fā)展前景，能夠?qū)崿F(xiàn)“以電代油”，與傳統(tǒng)的燃油汽車相比，電動汽車在噪音及廢氣排放量方面相對較少，具有節(jié)能環(huán)保的顯著特點。而電動汽車充電站則是為電動汽車提供能量補給的重要設施，能促進電動汽車行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。闡述了電動汽車充電站，并探討了其施工建設應遵循的原則，在此基礎上，分別探討了具體的建設方式及運營模式，旨在推進我國電動汽車充電站的健康發(fā)展。

關鍵詞：電動汽車充電站；建設方式；運營模式

0前言

汽車是影響能源問題和環(huán)境問題的重要因素，隨著現(xiàn)代能源危機的日益惡化，人們的環(huán)保意識和節(jié)約意識日益增強，社會各界對于新能源汽車的發(fā)展越來越重視。電動汽車作為新能源汽車重要的組成部分，符合能源安全的要求，同時還能推進我國智能電網(wǎng)的發(fā)展。根據(jù)相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，從2016年開始，我國逐漸成為全球的電動汽車市場，引領電動汽車行業(yè)的發(fā)展。而科學合理地開展電動汽車充電站的建設，并采用適宜的運營模式，對于電動汽車的發(fā)展具有至關重要的作用。

1電動汽車充電站概述

電動汽車充電站就是對電動汽車充電，為其安全運行提供能量的設施。一般來說，電動汽車充電站主要的結(jié)構(gòu)是電動汽車及非車載充電器的三個或者三個以上的交流充電堆。其基本功能是充電并計量，同時進行全面、動態(tài)的監(jiān)控，此外還可細化為電池功能檢測。因此，電動汽車充電站可以為電動汽車提供充電及電池更換的服務，同時還能夠?qū)Τ潆娺^程中的充電器及動力電池進行全面的監(jiān)視。在電動汽車充電站中，一般設有四個系統(tǒng)，分別是：充電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、電池調(diào)度系統(tǒng)以及充電站監(jiān)控系統(tǒng)。

2電動汽車充電站施工應遵循的原則

電動汽車充電站不僅要為電動汽車提供電能，同時還要對整個充電站進行全面、動態(tài)的監(jiān)控，因此，在建設的過程中，需要進行車道、監(jiān)控室、供電設施以及監(jiān)控室等基礎設施的建設。這就要求在進行電動汽車充電站建設的過程中，設計和建設人員充分考慮到待充電車輛的進出及停車充電行為，在設計并建設電動汽車充電站時，與城市整體規(guī)劃相結(jié)合，選擇合適的施工場地。一般來說，施工場地的選擇符合消防安全以及環(huán)保的要求，在場地周邊擁有完善的消防、防洪、排水以及公共交通等公共設施，同時，施工場所還不能處于繁忙的交通路段以及城市主干道的交叉口。而地點則是靠近城市道路，且較為寬闊的地方，此外，該施工地點還應該不具有潛在危險性，沒有灰塵及腐蝕性氣體。在進行電動汽車充電站建設時，還需要科學合理地設計充電站的防洪排水能夠，設置足夠的防洪防澇設施?？茖W設計電源的進出走廊，并合理設計進出充電站的道路。

3電動汽車充電站具體的建設方式

3.1電動汽車充電站建設的規(guī)模和級別

在進行電動汽車充電站的建設時，其建設的規(guī)模和級別大致可分為四個等級，分別是：一級充電站、二級充電站、三級充電站和四級充電站，其具體的級別劃分見表1。

3.2電動汽車充電站的監(jiān)控后臺建設

電動汽車充電站的監(jiān)控后臺建設也是十分重要的內(nèi)容。一般來說，電動汽車充電站的監(jiān)控后臺主要是由兩臺工作站以及一臺服務器所構(gòu)成的。其工作任務主要是對充電站的配電系統(tǒng)、充電機數(shù)據(jù)進行全面、實時的收集、整理和存儲，同時對配電系統(tǒng)及充電機運行的情況進行全面的監(jiān)控管理。在具體建設的過程中，使用單位需要根據(jù)自身實際的使用需要，科學確定服務器及監(jiān)控工作站的數(shù)量，并確保該監(jiān)控系統(tǒng)中所有的計算機設備都采用以太網(wǎng)進行連接，同時還要具備配電站監(jiān)控SCADA的功能一級智能負荷調(diào)控等更高級的應用功能。

3.3電動汽車充電站的配電系統(tǒng)監(jiān)控建設

電動汽車充電站的配電系統(tǒng)監(jiān)控建設也是施工建設的重要內(nèi)容。一般來說，配電系統(tǒng)監(jiān)控建設的內(nèi)容主要是用于測控及保護，即對充電站的配電系統(tǒng)進行全面的監(jiān)控及保護管理。在實際應用中，使用單位可以利用充電站的后臺系統(tǒng)及通信管理機，實現(xiàn)對相關數(shù)據(jù)的雙向交換，同時還可以借助相應的儀器設備對配電系統(tǒng)的電壓電流、重要開關及其位置進行測控，實現(xiàn)遠距離遙控管理。

3.4電動汽車充電站的安防監(jiān)控系統(tǒng)建設

電動汽車充電站的安防監(jiān)控系統(tǒng)也是建設的重要內(nèi)容，其主要是由電動汽車充電站的門禁及周界安全所組成的。一般來說，充電站內(nèi)部的視頻監(jiān)控設備都需要安裝在安防系統(tǒng)當中在具體的建設中，安防監(jiān)控系統(tǒng)主要包括紅外報警裝置、攝像機以及監(jiān)控屏柜等設施的建設，而在應用的過程中，使用單位可以借助通信管理機，準確獲取該充電站內(nèi)部的充電機及配電系統(tǒng)監(jiān)控的告警信息，從而為視頻聯(lián)動監(jiān)控管理工作提供準確、可靠的數(shù)據(jù)。

4電動汽車充電站的運營模式分析

目前，我國各地電動汽車充電站的運營模式大致可分為四種，分別是獨立運營模式、電子公司運營模式、專業(yè)運營公司運營模式以及三方運營機構(gòu)運營模式。

4.1獨立運營模式

獨立運營模式是當前我國電動汽車充電站常見的運營模式，這種運營模式是以電網(wǎng)公司的資產(chǎn)管理模式作為依據(jù)，應用區(qū)域運行維護的方式，根據(jù)區(qū)域進行計費的一種運營模式。在實際運營中，這種運營模式雖然應用范圍較廣，但也存在著一定的弊端，具體表現(xiàn)為：①需要組建具有專業(yè)功能的充電站運行維護隊伍，這樣一來，就會導致各人力資源被嚴重占用，導致其主要業(yè)務受到一定的影響；②在運營管理的過程中，因為涉及到電費收取以及充電服務費等費用問題，會對各地現(xiàn)行的信息系統(tǒng)、收費體系以及人員等造成一定的影響和沖擊，從而促使積極轉(zhuǎn)型，構(gòu)建新型的組織結(jié)構(gòu)，從而更積極地參與到市場的競爭當中，實現(xiàn)服務費的靈活定價，提高服務的質(zhì)量。

4.2電子公司運營模式

電子公司運營模式也是當前電動汽車充電站常見的運營模式，這種運營模式是由當?shù)氐碾娮庸矩撠煶潆娬镜倪\營和管理工作，負責對電動汽車提供充電和更換電池等服務，并進行相應費用的收取，同時還要向當?shù)氐闹Ц峨娰M以及協(xié)議中的承包費用等。采用電子公司運營模式，主要具有如下的優(yōu)勢：通過電網(wǎng)公司構(gòu)建電動汽車充電站的基礎設施、運營監(jiān)控平臺以及服務管理平臺。在管理模式逐漸成熟后，交給子公司進行運營管理，在子公司運行管理的同時，還可根據(jù)實際的需求情況，開展電動汽車租賃等相關的服務，從而不斷擴展自身的規(guī)模。但這種運營模式也存在著一定的不足，因為電子公司在業(yè)務方面較為復雜，很難對充電站進行專業(yè)化的管理。而且，在當前電動汽車充電站運營的過程中，因為各地電動汽車數(shù)量不同，部分電動汽車數(shù)量較少的地區(qū)，在短時間內(nèi)很難實現(xiàn)扭虧為盈，獲得較高的利潤。因此，這種運營模式很容易導致子公司出現(xiàn)資金周轉(zhuǎn)不靈的問題。

4.3專業(yè)運營公司運營模式

專業(yè)運營公司運營模式也是當前一種較為常見的模式，這種運營模式是指電網(wǎng)公司另外構(gòu)建電動汽車的運營公司，由新建公司進行電動汽車的租賃、充電站建設、監(jiān)控、服務以及運營等相關的事宜。這種運營模式因為采用了專業(yè)機構(gòu)進行負責，能更好地對充電設施進行協(xié)調(diào)，實現(xiàn)對充電設施的集中管理，從而提升了電動汽車充電服務的專業(yè)化，提高了服務的質(zhì)量。

4.4三方機構(gòu)運行模式

三方機構(gòu)運營也是當前電動汽車充電站常見的運行模式，這種運營模式是電網(wǎng)公司委托市場中具有專業(yè)資質(zhì)的三方組織來負責充電站的運營和管理工作。隨著發(fā)展，目前我國各地逐漸涌現(xiàn)出很多電動汽車充電站運營公司，特別是充電樁生產(chǎn)企業(yè)，由這些企業(yè)衍生出來的運營公司，在專業(yè)領域方面具備十分豐富的工作經(jīng)驗，但在實際運營中，三方運營機構(gòu)在充電站發(fā)展方面可能會與電網(wǎng)公司的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃產(chǎn)生一定的沖突。

5安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)選型方案

5.1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)，進行充電服務、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、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(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、學校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎設施設計。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡傳輸層、數(shù)據(jù)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)議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進行電能計量和保護。

3）網(wǎng)絡傳輸層：通過4G網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器。

4）數(shù)據(jù)層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，應用服務器部署數(shù)據(jù)采集服務、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎數(shù)據(jù)庫。

5）應客戶端層：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。

5.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、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，查看設備使用率，合理分配資源。

5.4.2實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設施運行狀況，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。

5.4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進行賬戶進行充值、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信息。

5.4.4故障管理

設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。

5.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設施、、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。

5.4.6基礎數(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施，維護充電設施信息、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。

5.4.7運維APP

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

5.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設備，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。

5.5系統(tǒng)硬件配置

	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
10路電瓶車智能充電樁	ACX10A系列		10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率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。 ACX10A-TYHN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電 ACX10A-TYN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，免費充電 ACX10A-YHW：防護等級IP65，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YW：防護等級IP65，支持刷卡、免費充電 ACX10A-MW：防護等級IP65，僅支持免費充電
2路智能插座	ACX2A系列		2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率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：防護等級IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護等級IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護等級IP21，支持刷卡充電
20路電瓶車智能充電樁	ACX20A系列		20路承載電流50A，單路輸出電流3A，單回路功率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。 ACX20A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX20A-YN：防護等級IP21，支持刷卡，免費充電
落地式電瓶車智能充電樁	ACX10B系列		10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率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。 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
智能邊緣計算網(wǎng)關	ANet-2E4SM

6結(jié)束語

電動汽車具有零排放和零污染的顯著特點，日益成為汽車市場上的寵兒，受到人們的廣泛關注，具有十分廣闊的發(fā)展前景。而電動汽車充電站作為電動汽車推廣中不可或缺的重要設施，其建設和運營模式選擇，對于電動汽車的發(fā)展具有十分深遠的影響。探討了電動汽車充電站的建設和運營模式，希望能對推進我國電動汽車行業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展提供參考。

參考文獻

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審核編輯 黃宇