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王蘭
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：當前全球環境污染日益嚴重，人類的生存和發展面臨著嚴峻考驗，為倡導節能減排，提高能源利用效率，促進低碳經濟和循環經濟發展，電動汽車的發展作為新興產物勢在必行。但因充電 電池存儲能量低，續航時間短，成為發展弊端。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展趨勢進行分析探討。
關鍵詞： 電動汽車；充電站；發展趨勢
1新能源電動汽車充電站發展背景
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電廠提供，相當于“以煤代油"，并非意義上的新能源汽車；在由電廠發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。但隨著電力系統發電側低碳化進程不斷推進，電動汽車的節能減排效益還會繼續增加。所以，如何協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、充電設備(充電器，電池充電平臺)，調度系統(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、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：智能控制與數據采集模塊(PM)，智能電表(SM)、電池管理系統 (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：汽車充電站系統包括充放電、計量計費、安全等相關方面。利用SCADA 監控系統的功能、綜合監控、智能負載調節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：智能電網運行從整體的角度來看，電動汽車充電站區域內統一管理使用，監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。分析大規模電動汽車接入對電網的影響，包括對電網穩定性的影響、接入點系統諧波處理等。
4新能源電動汽車充電站發展趨勢分析
新能源電動汽車是汽車行業未來發展的主要方向，這是能源及環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節之一就是充電設 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將迎來一個新的爆發期。在這之前，受到電動汽車數量及規模的限制，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量較少。根據工信部數據，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量達到了2549個，而計劃建成充電樁的數量更是達到了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，有效促進行業進步發展。
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：智能控制和數據采集模塊(PM)，智能電表(SM)，電池管理系統(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：汽車充電站系統包括充電和放電，計量和計費，安全等相關方面。利用SCADA監測系統的功能，完成綜合監控、智能負載調節和有效的網 絡通信控制和管理功能。第三層次是地區充放電站管理系統：從整體的角度操作的智能電網，在充電站區域內統一管理操作、監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通過物聯網技術對接入系統的汽車充電站、電動自行車充電站以及各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，實時監控充電樁運行狀態，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
適用于住宅小區等物業環境、各類企事業單位、醫院、景區、學校、園區等公建、公共停車場、公路充電站、公交樞紐、購物中心、商業綜合體、商業廣場、地下停車場、高速服務區、公寓寫字樓等場合。
5.3系統結構
現場設備層：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：包含現場智能網關、網絡交換機等設備。智能網關主動采集現場設備層設備的數據，并可進行規約轉換，數據存儲，并通過網絡把數據上傳至搭建好的數據庫服務器，智能網關可在網絡故障時將數據存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務器端數據不丟失。
平臺管理層：包含應用服務器和數據服務器，完成對現場所有智能設備的數據交換，可在PC端或移動端實現實時監測充電站配電系統運行狀態、充電樁的工作狀態、充電過程及人員行為，并完成微信、支付寶在線支付等應用。
5.4平臺功能描述
5.4.1充電服務
充電設施搜索，充電設施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結算，導航等。
5.4.2首頁總覽
總覽當日、當月開戶數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時長，累計的開戶數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時長，以及相應的環比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導航、本月充電統計。
5.4.3交易結算
充電價格策略管理，預收費管理，賬單管理，營收和財務相關報表。
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、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統計分析
統計分析支持運營趨勢分析、收益統計，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勢。
按用戶規定周期分析汽車、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，充電樁運行監測，充電樁異常交易監測。
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，充電樁異常交易監測 (二)交易結算 充電價格策略管理，預收費管理，賬單管理，營收和財務相關報表 (三)用戶管理 用戶注冊，用戶登錄，用戶帳戶管理 (四)充電服務 充電設施搜索，充電設施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結算，導航等 (五)微信小程序 掃碼充電，賬單查詢、充電信息監測等功能 (六)數據服務 數據采集，數據存儲和解析 (七)收益隔天結轉到帳 |
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，充電樁異常交易監測 (二)交易結算 充電價格策略管理，預收費管理，賬單管理，營收和財務相關報 (三)用戶管理 用戶注冊，用戶登錄，用戶帳戶管理 (四)充電服務 充電設施搜索，充電設施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結算，導航等 (五)微信小程序 掃碼充電，賬單查詢、充電信息監測等功能 (六)數據服務 數據采集，數據存儲和解析 (七)收益隔天結轉到帳 |
IC卡汽車充電樁管理系統（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;標配 無線通訊：4G、WIFI、藍牙三選一 （下單備注規格，無備注默認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、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。 可選配 K(進線漏保) C(每回路測溫) J(進線計量，單相電能表) L(進線漏電監測，超限跳開所有回路) ACX10A-TYHN 戶內使(IP21),支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電 ACX10A-TYN 戶內使用(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、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。可選配 K(進線漏保) C(每回路測溫) J(進線計量，單相電能表) L(進線漏電監測，超限跳開所有回路) ACX20A-YHN 戶內使用(IP21),支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX20A-YN 戶內使用(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、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 戶內使用(IP21)，支持刷卡、掃碼充電，單路最大電流10A ACX2A-HN 戶內使用(IP21)，支持掃碼充電，單路最大電流10A ACX2A-YN 戶內使用(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、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、告警上報可選配 K(進線漏保) C(每回路測溫) J(進線計量，單相電能表) L(進線漏電監測，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 |
7KW交流充電樁 | AEV-AC007D |
| 額定功率7kW，單相三線制，防護等級IP65，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方式：4G/WIFI/藍牙 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，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、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 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，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、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 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，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、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 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 | 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器 | ASCP200-40B |
| 壁掛式安裝，可實現短路限流滅弧保護、過載限流保護、內部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監測、線纜溫度監測等功能；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。 |
導軌式電能表 | 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行用電監測計量。 |
導軌式直流電能表 | DJSF1352-RN |
| 直流電壓、電流、功率測量及正反向電能計量，復費率電能統計，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)導軌式安裝，電能精度1級，8位LCD顯示，標配2路開關量輸入，2路開關量輸出，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結語
綜上，發展清潔可再生能源可以解決環境和能源問題之間的矛盾，電動汽車是未來一種發展前景非常廣闊的交通工具，其利用電 能產生動力勢能，基本上為無污染。能源供應是電動汽車發展的重要前提，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展。
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[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，2015.
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