能源互聯(lián)網(wǎng)思維在充電樁行業(yè)的應(yīng)用

姬海臣 上海聯(lián)臣能源環(huán)?？萍加邢薰?/p>

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能源互聯(lián)網(wǎng)思維在充電樁行業(yè)的應(yīng)用

姬海臣 上海聯(lián)臣能源環(huán)?？萍加邢薰?/p>

摘要：簡單扼要的介紹了能源互聯(lián)網(wǎng)思維的特點(diǎn)和充電樁行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，然后提出了如何用能源互聯(lián)網(wǎng)思維來解決充電樁行業(yè)的遇到的問題和困難，并提供一種高效的解決方案并介紹相關(guān)的應(yīng)用案例。

關(guān)鍵字：能源互聯(lián)網(wǎng) 充電樁 運(yùn)營管理

1　能源互聯(lián)網(wǎng)的概述

能源互聯(lián)網(wǎng)可理解是綜合運(yùn)用先進(jìn)的電力電子技術(shù)，信息技術(shù)和智能管理技術(shù)，將大量由分布式能量采集裝置，分布式能量儲存裝置和各種類型負(fù)載構(gòu)成的新型電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)起來，以實(shí)現(xiàn)能量雙向流動的能量對等交換與共享網(wǎng)絡(luò)。從政府管理者視角來看，能源互聯(lián)網(wǎng)是兼容傳統(tǒng)電網(wǎng)的，可以充分、廣泛和有效地利用分布式可再生能源的、滿足用戶多樣化電力需求的一種新型能源體系結(jié)構(gòu)；從運(yùn)營者視角來看，能源互聯(lián)網(wǎng)是能夠與消費(fèi)者互動的、存在競爭的一個能源消費(fèi)市場，只有提高能源服務(wù)質(zhì)量，才能贏得市場競爭；從消費(fèi)者視角來看，能源互聯(lián)網(wǎng)不僅具備傳統(tǒng)電網(wǎng)所具備的供電功能，還為各類消費(fèi)者提供了一個公共的能源交換與共享平臺。能源互聯(lián)網(wǎng)具備如下5大特征［1-2］。

（1）可再生

可再生能源是能源互聯(lián)網(wǎng)的主要能量供應(yīng)來源?？稍偕茉窗l(fā)電具有間歇性、波動性，其大規(guī)模接入對電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生沖擊，從而促使傳統(tǒng)的能源網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型為能源互聯(lián)網(wǎng)。

（2）分布式

由于可再生能源的分散特性，為了最大效率的收集和使用可再生能源，需要建立就地收集、存儲和使用能源的網(wǎng)絡(luò)，這些能源網(wǎng)絡(luò)單個規(guī)模小，分布范圍廣，每個微型能源網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成能源互聯(lián)網(wǎng)的一個節(jié)點(diǎn)。

（3）互聯(lián)性

大范圍分布式的微型能源網(wǎng)絡(luò)并不能全部保證自給自足，需要聯(lián)起來進(jìn)行能量交換才能平衡能量的供給與需求。能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)注將分布式發(fā)電裝置、儲能裝置和負(fù)載組成的微型能源網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來，而傳統(tǒng)電網(wǎng)更關(guān)注如何將這些要素“接進(jìn)來”。

（4）開放性

能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該是一個對等、扁平和能量雙向流動的能源共享網(wǎng)絡(luò)，發(fā)電裝置、儲能裝置和負(fù)載能夠“即插即用”，只要符合互操作標(biāo)準(zhǔn)，這種接入是自主的，從能量交換的角度看沒有一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)比其它節(jié)點(diǎn)更重要。

（5）智能化

能源互聯(lián)網(wǎng)中能源的產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換和使用都應(yīng)該具備一定的智能。

2　目前充電樁行業(yè)的現(xiàn)狀

隨著全球能源危機(jī)的不斷加深，石油資源的日益枯竭以及大氣污染、全球氣溫上升的危害加劇，各國政府和汽車企業(yè)普遍認(rèn)識到節(jié)能和減排是汽車行業(yè)發(fā)展的方向，發(fā)展電動汽車是解決這兩個難題的最佳途徑。

電動汽車具有環(huán)保特性，代表著汽車產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展方向。目前動力電池作為電動汽車的動力源為汽車提供動力，是電動汽車一次充電最大行駛里程可達(dá)200 km，但動力電池電力快要耗盡時必須補(bǔ)充電能量。目前電動汽車補(bǔ)充電能量主要靠更換動力電池或者給動力電池充電的方式，相對于更換動力電池的不便利特性，用充電樁則具備方便和快捷的特性。所以充電樁已成為動力電池補(bǔ)充能量的最佳方式，近年來得到了迅速發(fā)展，在發(fā)展過程中同樣也遇到許多問題。主要為以下幾點(diǎn)。

（1）分布不明

雖然在國內(nèi)許多大都市都在公共場所都興建了許多充電樁，以上海為例，2015年度新增充電樁數(shù)量超過6 000個。但是大多分布在學(xué)校、醫(yī)院、體育中心等公共場所，讓車主找起來相當(dāng)困難，甚至有時候費(fèi)了很大周折找到充電樁位置，卻發(fā)現(xiàn)已被占用。

（2）使用情況不明

大多數(shù)充電樁目前的運(yùn)營采用就地管理的措施，只有運(yùn)營人員到就地才能了解設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和使用情況。這大大增加了充電樁的運(yùn)營和維護(hù)成本，并且在出現(xiàn)異常和故障時，不能得到及時的干預(yù)和保障。

（3）與用戶互動性差

大多數(shù)充電樁運(yùn)營公司對外的信息發(fā)布還是主要通過社會媒體向社會大眾宣傳。這樣成本費(fèi)用高昂，并且還無法向有效用戶聚焦，卻缺乏運(yùn)營公司與車主用戶之間有效密切的信息互動。［3］

3　需求分析和方案設(shè)計

充電樁已成為新型電動汽車能源的重要補(bǔ)充渠道，符合新型能源結(jié)構(gòu)的特征。結(jié)合上文充電樁運(yùn)營的現(xiàn)狀可以分析得出，目前充電樁的發(fā)展還處于初級和低效的階段。如何最大程度充分發(fā)揮供能的效率，在下文我們介紹用能源互聯(lián)網(wǎng)思維來設(shè)計一套智能化的充電樁云管理信息化平臺系統(tǒng)。

信息化平臺系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)）的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1。

整個系統(tǒng)以大數(shù)據(jù)處理為中心，面向?qū)ο笤O(shè)計。系統(tǒng)包括：充電樁、互聯(lián)網(wǎng)用戶、后臺管理以及數(shù)據(jù)中心服務(wù)器等。

3.1充電樁特性與功能簡介

充電樁是實(shí)現(xiàn)為電動汽車補(bǔ)給能量的裝置，我們結(jié)合能源互聯(lián)網(wǎng)可再生、分布式、互聯(lián)性和開放性的特征，設(shè)計充電樁的功能如下［4］。

圖1　系統(tǒng)架構(gòu)圖

（1）交流充電樁采用單樁單充式結(jié)構(gòu)，前端連接城市供電網(wǎng)絡(luò)，后端充電接口提供AC 220 V/7kW的交流供電能力，可以24 h不間斷地為電動汽車充電；

（2）具備對充電樁運(yùn)營狀態(tài)的綜合測控保護(hù)能力。如運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電計量和充電過程的聯(lián)動控制、短路保護(hù)、過流保護(hù)等；

（3）有設(shè)置指示燈、數(shù)碼管顯示器或觸摸屏，可以顯示充電樁各個參數(shù)的運(yùn)營狀態(tài)；

（4）有設(shè)置急停開關(guān)、操作按鍵等必需的操作接口；

（5）安裝有交流三相四線電子式多功能電能表，能進(jìn)行交流充電計量；

（6）可以設(shè)置刷卡機(jī)，支持IC卡付費(fèi)方式，并配置打印機(jī)，提供票據(jù)打印功能；

（7）具備過/欠壓報警、充電接口的連接狀態(tài)判斷與聯(lián)鎖等功能；

（8）提供完善的通訊功能，可以提供多種方式連接Internet的通道，可根據(jù)需要實(shí)時上傳充電樁的全面運(yùn)營狀態(tài)及工作參數(shù)，還可以接受遠(yuǎn)程控制命令和維護(hù)操作。

3.2互聯(lián)網(wǎng)用戶介紹

在這里互聯(lián)網(wǎng)用戶是指有需要通過互聯(lián)網(wǎng)途徑來實(shí)現(xiàn)提供各種充電服務(wù)的電動車主。由于接入互聯(lián)網(wǎng)的入口不一樣，我們在系統(tǒng)設(shè)計時支持市面主流以蘋果手機(jī)、安卓手機(jī)、IPAD、個人電腦等多種方式接入Internet?；ヂ?lián)網(wǎng)可以與互聯(lián)網(wǎng)能源運(yùn)營方進(jìn)行多維度信息溝通和互動，讓相互之間的服務(wù)更緊密和更高效。

3.3后臺管理簡介

如何維護(hù)一個大區(qū)域范圍內(nèi)1 000臺及以上充電樁安全穩(wěn)定的運(yùn)營，如何來實(shí)現(xiàn)成千上萬的有充電需求用戶與充電樁之間在短時間內(nèi)高效的進(jìn)行資源對接，需要有專門的管理服務(wù)角色來完成相應(yīng)的工作，這就是我們系統(tǒng)中后臺管理的內(nèi)容。

3.4數(shù)據(jù)中心簡介

數(shù)據(jù)中心就是采集充電樁的所有參數(shù)信息和互聯(lián)網(wǎng)用戶的所有參數(shù)信息，然后在互聯(lián)網(wǎng)云端建立大數(shù)據(jù)處理中心。在能源互聯(lián)網(wǎng)時代，信息和數(shù)據(jù)的經(jīng)營是充電樁運(yùn)營企業(yè)的核心競爭力之一。數(shù)據(jù)挖掘和分析能力至關(guān)重要，基于大數(shù)據(jù)分析，運(yùn)營企業(yè)可以做到對消費(fèi)者的深入洞察、提供精準(zhǔn)的服務(wù)和營銷、獲得科學(xué)的管理決策能力、最大化資產(chǎn)效能、最小化污染和溫室氣體排放。系統(tǒng)軟件主要功能。

（1）充電樁預(yù)約功能。

當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)用戶需要充電服務(wù)時，可以通過身邊移動設(shè)備如安卓手機(jī)打開充電樁運(yùn)營管理的App軟件，首先查找周邊可以使用的充電樁，然后在備選清單選中其中一個充電樁。則該充電樁對應(yīng)的相關(guān)參數(shù)全部顯示出來，如：設(shè)備地址，設(shè)備性能，預(yù)約時間等參數(shù)。

用戶可以在界面進(jìn)行預(yù)約操作，預(yù)約成功后顯示畫面如圖2。

圖2　軟件畫面1

（2）充電過程管理功能

互聯(lián)網(wǎng)用戶在充電前，先可以進(jìn)行能源塊購買管理。在用戶運(yùn)營管理APP界面上還可以看到當(dāng)前剩余能源塊以及充電過程中消耗的信息。界面如圖3。

（3）節(jié)能信息管理

用戶可以查詢到指定一個時間段內(nèi)行駛里程數(shù)、以及電能消耗量。還可以查詢到相應(yīng)的節(jié)能環(huán)保指標(biāo)，如使用電動汽車減少CO2的排放量。還有設(shè)備遠(yuǎn)程管理功能、用戶汽車與賬戶管理功能、能源使用歷史信息查詢功能。

圖3　軟件畫面2

4　結(jié)語

從本文利用能源互聯(lián)網(wǎng)思維設(shè)計的充電樁電樁云管理信息化方案可以看到，能源互聯(lián)網(wǎng)思維的運(yùn)用打破了過去使用中的信息不對稱，極大提高了充電樁的使用效率和運(yùn)行性能，并且降低了運(yùn)營成本。不過能源互聯(lián)網(wǎng)的價值遠(yuǎn)不止于此，更深遠(yuǎn)影響了來自思維方式的革命，帶來一種全新的思維模式。它的核心是“互聯(lián)性、開放性”來重構(gòu)能源企業(yè)的思維模式，充電樁、運(yùn)營方、電動汽車、用戶等多種角色之間全是互聯(lián)和開放，基于此來重構(gòu)商業(yè)模式、運(yùn)營模式和服務(wù)模式。這樣才能保證能源運(yùn)營企業(yè)更好的貼近用戶，更好的為社會服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

［1］查亞兵，張濤等．關(guān)于能源互聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識與思考［J］國防科技，2012年：2012年

［2］沈洲 周建華等 能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀［J］ 江蘇電機(jī)工程 2014年1期81～82

［3］辛鳳影 電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀與商業(yè)化前景分析［J］ 國際石油經(jīng)濟(jì) 2010 年7期 20～24

［4］魯莽 國內(nèi)外電動汽車充電設(shè)施發(fā)展?fàn)顩r研究［J］ 華中電力 2010年5期16～20

Energy Internet Thinking Application in Charging Piles Industry

Ji Haichen Shanghai Lianchen Energy Environment Protection Technology Co.，Ltd

Abstract：The article briefly introduces energy internet thinking and current situation of charging piles industry development.Then it puts forward how to use energy internet thinking to deal with problems and difficulties confronting charging piles industry.Finally it presents one kind effective solution and introduces relevant application cases.

Key words：Energy Internet，Charging Piles，Operation Management

［作者簡介］

姬海臣：（1958-），男，碩士。長期從事能源互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及節(jié)能環(huán)保研究工作。

DOI：10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.04.007