高速公路服務(wù)區充電樁建設安科瑞充電樁云平臺解決方案

摘要：近年來(lái)，公眾使用新能源汽車(chē)的中長(cháng)途出行比例日益提高，對于高速公路服務(wù)區充電設施的配置提出了更高要求。文章首先介紹了充電樁行業(yè)的發(fā)展概況，然后從建設和運營(yíng)兩個(gè)階段分析了高速公路服務(wù)區充電樁發(fā)展的現狀特征，并剖析了各階段存在的問(wèn)題，提出了推動(dòng)服務(wù)區充電樁良性發(fā)展的對策建議。

關(guān)鍵詞：高速公路；服務(wù)區；充電樁；

1引言

2020年9月，中國提出“力爭2030年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現碳中和”的重大承諾。交通運輸業(yè)作為我國第三大溫室氣體排放源，其脫碳減排對碳達峰、碳中和整體目標至關(guān)重要。在此背景下，大力發(fā)展新能源汽車(chē)已是大勢所趨。近年來(lái)，我國新能源汽車(chē)保有量大幅增長(cháng)，預計2030年新能源汽車(chē)數量將達到6000萬(wàn)輛口，同時(shí)公眾使用新能源汽車(chē)的中長(cháng)途出行比例日益提高，對于高速公路服務(wù)區充電設施的配置提出了更高要求。該文以江蘇省為例，著(zhù)重分析現有高速公路服務(wù)區充電基礎設施建設運營(yíng)情況，以更好推動(dòng)相關(guān)制度體系的制定，助力新能源汽車(chē)行業(yè)健康發(fā)展。

2充電樁行業(yè)發(fā)展情況

2.1觀(guān)望期:2010年及以前

我國基礎設施體系在“十三五”期間實(shí)現了由零到有的突破。形成了涵蓋專(zhuān)用充換電站、城際和城市公共充換電網(wǎng)絡(luò )、單位和個(gè)人充電設施組成的充電基礎設施體系。主要由國家電網(wǎng)進(jìn)行集中式充換電場(chǎng)站建設，用于滿(mǎn)足區域性電動(dòng)用車(chē)需求，截至2010年全國共建設充電站76座，充電樁1122個(gè)，樁車(chē)比僅約10%。

2.2培育期:2011-2014年

充電樁市場(chǎng)由國家主導，國網(wǎng)、南網(wǎng)、普天新能源重點(diǎn)參與，以公交或政府內部用車(chē)為主，每年新增充電樁不到幾千個(gè)，市場(chǎng)規模還很小，主要是在行業(yè)內摸索。

2.3快速增長(cháng)期:2015-2018年

2015年，《電動(dòng)汽車(chē)充電基礎設施發(fā)展指南(2015-2020年)》提出“到2020年車(chē)比達到1:1的發(fā)展目標，基于此，充電設施建設大幅提速，建設主體不局限于國家，更多民間資本加入市場(chǎng)。

2.4新基建時(shí)期:2019年至今

從2019年開(kāi)始，政策補貼從新能源汽車(chē)向充電設施傾斜，產(chǎn)業(yè)逐漸成熟，一些企業(yè)開(kāi)始盈利，而行業(yè)方向則從建設端轉移到更優(yōu)質(zhì)的運營(yíng)端，這將在技術(shù)、市場(chǎng)和盈利模式等方面產(chǎn)生變化。2020年3月充電被正式納入新基建，充電樁發(fā)展迎來(lái)新機遇。

我國充電樁數量在2022年達到521萬(wàn)臺，同比增長(cháng)99.08%，創(chuàng )歷史新高，充電樁累計數量2015-2022年年均復合增長(cháng)率為86.7%,充電樁產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展階段。

3高速公路服務(wù)區充電樁總體情況

3.1建設現狀

近年來(lái)，我國充電基礎設施建設成效顯著(zhù)。截至2023年6月底，全國高速公路服務(wù)區已建成各類(lèi)充電設施5931個(gè)，占全國高速公路服務(wù)區總數的近90%。高速公路充電基礎設施主要集中在東部地區，如京津、長(cháng)三角和珠三角地區，服務(wù)區充電設施在西部和東北地區覆蓋率較低，黑龍江省、甘肅省、遼寧省的覆蓋率分別為6%、12%和15%。

3.2建設模式

通過(guò)對國內部分省份、車(chē)企、企進(jìn)行調研，總體來(lái)看，高速公路服務(wù)區充電樁建設模式主要分為合作共營(yíng)、自建自營(yíng)、他建他營(yíng)以及共享模式等。

4高速公路服務(wù)區充電樁運營(yíng)特征

4.1服務(wù)區新能源汽車(chē)流量特征

盡管全國近90%的高速公路服務(wù)區已經(jīng)實(shí)現充電基礎設施建設，但是充電樁數量明顯不足，遇到國慶長(cháng)假等充電高峰期難以滿(mǎn)足服務(wù)需求?；诖?，該節以江蘇省為例，分析高速公路服務(wù)區充電樁運營(yíng)特征，以期為高速服務(wù)區充電設施可持續發(fā)展提供參考。據統計，2022年江蘇省高速公路日均新能源汽車(chē)流量約10萬(wàn)輛，占全網(wǎng)流量約4.5%。通過(guò)統計部分服務(wù)區斷面流量和入區車(chē)輛數，可以得出斷面車(chē)輛入區率約15%，新能源汽車(chē)入區率約4%。。

4.2服務(wù)區充電樁運營(yíng)情況

截至2021年，江蘇交控集團共有服務(wù)區97對，除在建的5對服務(wù)區外，其余92對服務(wù)區共建設充電站179座，實(shí)現100%蓋。建設充電樁790個(gè)，平均每對服務(wù)區約9個(gè);預留充電樁724個(gè)，平均每對服務(wù)區約8個(gè);全部建設完成后充電樁將達到1514個(gè)。全系統790個(gè)充電樁中，37.5kW以上的快充充電比例達到100%，120kW及以上超快充充電樁比例達到70%以上。充電量，2021年江蘇交控所轄服務(wù)區每座充電站目均充電車(chē)輛16輛，單目最多充電車(chē)輛為梅村服務(wù)區60輛，平均充電時(shí)間為35min，平均每座充電站利用率為9.7%，能夠滿(mǎn)足高速公路新能源車(chē)的充電需求。

5存在問(wèn)題

5.1充電站電力容量與發(fā)展需求不匹配

大多服務(wù)區充電樁多以大功率快速充電樁為主，對服務(wù)區電力供給提出了更高要求，而現有服務(wù)區在建設之初公共配電網(wǎng)建設時(shí)并未考慮充電樁的大功率用電需求，未來(lái)隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的普及，服務(wù)區的充電樁用電需求將越來(lái)越大，服務(wù)區電力容量與充電樁電力需求不四配的矛盾將更加突出。

5.2充電場(chǎng)站建設規劃落后于服務(wù)區總體規劃

無(wú)論是對國家還是產(chǎn)業(yè)發(fā)展，充電站的建設都具有突破性意義。但國家、各省交通廳對于充電場(chǎng)站的相關(guān)要求基本是2018年以后制定發(fā)布，在已建成的舊服務(wù)區改造實(shí)施過(guò)程中，由于沒(méi)有新能源基礎設施規劃的用地，現有停車(chē)位或其他相對集中場(chǎng)地距配電房距離較遠，不但基礎設施建設工程周期長(cháng)，而且新增加了建設成本，電損大也影響了新能源汽車(chē)的充電效率。從當前建設方式來(lái)看，包括國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)等央企，以及汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)和部分社會(huì )運營(yíng)商，如特斯拉、小鵬汽車(chē)等在內，高速公路充電設施的運營(yíng)主體眾多。各自打造了自己的運營(yíng)平臺，但這些平臺之間并沒(méi)有共享數據，也沒(méi)有實(shí)現互聯(lián)互通。在實(shí)際使用中，查詢(xún)充電站點(diǎn)，進(jìn)行充電操作，通常需要用戶(hù)下載多款APP，用戶(hù)體驗受到極大影響。

6安科瑞充電樁云平臺具體功能

系統結構

系統分為四層：

1）即數據采集層、網(wǎng)絡(luò )傳輸層、數據層和客戶(hù)端層。

2）數據采集層：包括電瓶車(chē)智能充電樁通訊協(xié)議為標準modbus-rtu。電瓶車(chē)智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進(jìn)行電能計量和保護。

3）網(wǎng)絡(luò )傳輸層：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )將數據上傳至搭建好的數據庫服務(wù)器。

4）數據層：包含應用服務(wù)器和數據服務(wù)器，應用服務(wù)器部署數據采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數據服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶(hù)端層：系統管理員可在瀏覽器中訪(fǎng)問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費平臺。終端充電用戶(hù)通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

大屏顯示：展示充電站設備統計、使用率排行、運營(yíng)統計圖表、節碳量統計等數據。

圖1 大屏展示界面

站點(diǎn)監控：顯示設備實(shí)時(shí)狀態(tài)、設備列表、設備日志、設備狀態(tài)統計等功能。

圖2 站點(diǎn)監控界面

設備監控：顯示設備實(shí)時(shí)信息、配套設備狀態(tài)、設備實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、關(guān)聯(lián)訂單信息、充電功率曲線(xiàn)等。

圖3 設備監控界面

運營(yíng)趨勢統計：顯示運營(yíng)信息查詢(xún)、站點(diǎn)對比曲線(xiàn)、日月年報表、站點(diǎn)對比列表等功能。

圖4 運營(yíng)趨勢界面

收益查詢(xún)：提供收益匯總、實(shí)際收益報表、收益變化曲線(xiàn)、支付方式占比等功能。

圖5 收益查詢(xún)界面

故障分析：提供故障匯總、故障狀態(tài)餅圖、故障趨勢分析、故障類(lèi)型餅圖等功能。

圖6 故障分析界面

訂單記錄：提供實(shí)時(shí)/歷史訂單查詢(xún)、訂單終止、訂單詳情、訂單導出、運營(yíng)商應收信息、充電明細、交易流水查詢(xún)、充值余額明細等功能。

圖7 訂單查詢(xún)界面

7產(chǎn)品選型

安科瑞為廣大用戶(hù)提供慢充和快充兩種充電方式，便攜式、壁掛式、落地式等多種類(lèi)型的充電樁，包含智能7kw/21kw交流充電樁，30kw直流充電樁，60kw/80kw/120kw/180kw直流一體式充電樁來(lái)滿(mǎn)足新能源汽車(chē)行業(yè)快速、經(jīng)濟、智能運營(yíng)管理的市場(chǎng)需求。實(shí)現對動(dòng)力電池快速、高效、安全、合理的電量補給，同時(shí)為提高公共充電樁的效率和實(shí)用性，具有有智能監測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能；智能計量：輸出配置智能電能表，進(jìn)行充電計量，具備完善的通信功能；云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實(shí)現實(shí)時(shí)監控，財務(wù)報表分析等等；遠程升級：具備完善的通訊功能，可遠程對設備軟件進(jìn)行升級；保護功能：具備防雷保護、過(guò)載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能；適配車(chē)型：滿(mǎn)足國標充電接口，適配所有符合國標的電動(dòng)汽車(chē)，適應不同車(chē)型的不同功率。下面是具體產(chǎn)品的型號和技術(shù)參數。

產(chǎn)品圖

AEV200-AC007D

額定功率：7kW

輸出電壓：AV220V

充電槍?zhuān)簡(jiǎn)螛?/p>

充電操作：掃碼/刷卡

防護等級：IP65

通訊方式：4G、Wifi

安裝方式：立柱式/壁掛式

AEV210-AC007D

額定功率：7kW

輸出電壓：AV220V

充電槍?zhuān)簡(jiǎn)螛?/p>

人機交互：3.5寸顯示屏

充電操作：掃碼/刷卡

防護等級：IP54

通訊方式：4G、Wifi

安裝方式：立柱式/壁掛式

AEV300-AC021D

額定功率：21kW

輸出電壓：AV220V

充電槍?zhuān)簡(jiǎn)螛?/p>

人機交互：3.5寸顯示屏

充電操作：掃碼/刷卡

防護等級：IP54

通訊方式：4G、Wifi

安裝方式：立柱式/壁掛式

AEV200-DC030D

額定功率：30kW

輸出電壓：DC200V-750V

充電槍?zhuān)簡(jiǎn)螛?/p>

人機交互：7寸觸摸屏

充電操作：掃碼/刷卡

防護等級：IP54

通訊方式：以太網(wǎng)、4G（二選一）

AEV200-DC060D/

AEV200-DC080D

額定功率：60kW/80kW

輸出電壓：DC200V-1000V

充電槍?zhuān)簡(jiǎn)螛?/p>

人機交互：7寸觸摸屏

充電操作：掃碼/刷卡

防護等級：IP54

通訊方式：以太網(wǎng)、4G（二選一）

AEV200-DC060S/

AEV200-DC080S

額定功率：60kW/80kW

輸出電壓：DC200V-1000V

充電槍?zhuān)弘p槍

人機交互：7寸觸摸屏

充電操作：掃碼/刷卡

防護等級：IP54

通訊方式：以太網(wǎng)、4G（二選一）

AEV200-DC120S/

AEV200-DC180S

額定功率：120kW/180kW

輸出電壓：DC200V-1000V

充電槍?zhuān)弘p槍

人機交互：7寸觸摸屏

充電操作：掃碼/刷卡

防護等級：IP54

通訊方式：以太網(wǎng)、4G（二選一）

AEV200-DC240M4/

AEV200-DC480M8/

AEV200-DC720M12

額定功率：240kW/480kW/720kw

輸出電壓：DC150V-1000V

充電終端支持:常規單雙槍終端

防護等級:IP54

AEV200-DC250AD

最大輸出：250A

1個(gè)充電接口；

支持掃碼、刷卡支付；

4G、以太網(wǎng)通訊（二選一）

AEV200-DC250AS

最大輸出：250A

2個(gè)充電接口；

支持掃碼、刷卡支付；

4G、以太網(wǎng)通訊（二選一）

8總結

在新能源車(chē)輛大力普及的背景下，高速服務(wù)區充電樁的配置必須與之相適應。下階段要進(jìn)一步強化高速服務(wù)區充電樁規劃設計及科學(xué)管理，形成布局合理、智慧高效、規范有序的充電設施網(wǎng)絡(luò )，以滿(mǎn)足公眾高品質(zhì)出行的需要。