浅谈多场景有序充电，对公交绿色低碳转型带来的影响
时间：2024-11-14 阅读：41
安科瑞 陈聪
摘要：公共交通是城市的“动脉”，在城市公交车辆逐渐新能源化的当下，对充电桩资源进行集约化一体化管理，实现充电资源的有效利用；根据电池充放电特性及行车作业计划，制定合理的充电策略是保证城市“动脉”畅通的关键所在。在当今全球气候变化和环境保护的大背景下，推动公交绿色低碳转型已成为城市可持续发展的重要任务。多场景有序充电作为一项创新的技术和管理模式，正为公交绿色低碳转型注入强大动力。
关键词：公共交通，一体化管理，充电策略
1 纯电动公交车充电问题及解决
随着新能源公交车辆规模快速，纯电动公交车辆的充电，面临着充电桩平台不同、协议不通和电池容量、充电速度不同等问题。车辆充电过程中缺乏整体有效管理，大多采用人工经验编制作业计划，对车辆充电靠人工开启充电开关。人工经验的充电方式无法很好地考虑车辆排班以及不同车辆、充电桩充电速度的问题，充电桩整体利用效率不高，无法满足车辆运营需求；人工经验充电也无法充分考虑分时电价以及电网波谷压力，在车辆大规模充电过程中易对电网造成压力，并使得整体运营成本上升。
针对纯电动公交车的充电问题，天迈新能源充电整体解决方案打造统一的标准和协议，通过接入不同品牌、型号的充电设施进行统一监管、统一核算，实现统管统算，解决企业充电管理难、充电核算难的问题；依据实际运营作业计划、车辆综合能耗等信息，对充电进行智能调度，提供快充快补、慢充补能等多种充电方式，解决车辆什么时间充电、充多少电的问题，在满足运营的前提下，降低充电成本，实现充电智能调度；通过 APP、小
程序、IC 卡等方式向公众提供快速充电服务，将闲置充电资源提供给社会车辆、出租车使用，以提高设备利用率，增加企业效益，实现充电运营。
2 充电设备集约化管理，提高管理效率
对于公交企业充电桩的建设来说，大多企业面临厂家多、协议杂、平台不兼容等问题，缺乏统一的平台对充电设备进行一站式集约化管理。各平台、各充电桩之间独立运营，无法形成有效联动，造成管理成本增加、运营难度加大、运维效率降低。由于平台不统一，对不同公司、不同经营活动的费用清算和对账十分困难，经营活动受到很大限制。为了进一步提高公交企业对充电桩资源的管理效率，打破设备、平台壁垒势在必行。企业可以通过构建一整套完善的充电桩对接协议，将不同厂家的设备接入统一的管理平台进行管理、运营、维护，对充电桩分布、运营状态、故障问题实时、监控，形成一套有效完善的运营监控体系，提高企业对充电桩运营的管理能力。
3.多场景有序充电的优势
3.1提高充电效率
多场景有序充电可以根据不同的充电需求和场景，智能调整充电功率和时间。在公交场站、停车场等固定场所，可以利用夜间低谷电价进行大功率快充，满足公交车的日常运营需求。而在路边充电桩、商场停车场等临时场所，可以进行小功率慢充，为公交车提供应急充电服务。这种灵活的充电方式可以大大提高充电效率，减少充电时间和成本。
3.2优化电网负荷
公交车的充电需求通常较大，如果无序充电，可能会对电网造成较大的负荷压力。而多场景有序充电可以通过智能控制系统，合理安排充电时间和功率，避免高峰时段充电，从而优化电网负荷，提高电网的稳定性和可靠性。
3.3延长电池寿命
合理的充电方式可以延长电池的使用寿命。多场景有序充电可以根据电池的状态和需求，采用恒流、恒压、涓流等不同的充电模式，避免过充和过放，从而延长电池的使用寿命。此外，多场景有序充电还可以对电池进行智能管理和维护，及时发现和解决电池故障，提高电池的安全性和可靠性。
4.多场景有序充电在公交绿色低碳转型中的应用
4.1公交场站充电
公交场站是公交车的主要充电场所。在公交场站建设大功率快充桩，可以满足公交车的快速充电需求。同时，通过智能控制系统，合理安排公交车的充电时间和顺序，避免高峰时段充电，优化电网负荷。此外，还可以在公交场站建设光伏发电系统，为公交车提供绿色能源，进一步降低碳排放。
4.2路边充电桩充电
在城市道路两侧、商场停车场等场所建设路边充电桩，可以为公交车提供应急充电服务。路边充电桩通常采用小功率慢充模式，不会对电网造成较大的负荷压力。同时，通过智能定位系统，公交车司机可以方便地找到附近的充电桩，提高充电的便捷性。
4.3智能公交系统与有序充电的结合
智能公交系统可以实时监测公交车的位置、电量、运行状态等信息，为多场景有序充电提供数据支持。通过智能公交系统和有序充电的结合，可以实现公交车的智能调度和充电管理，提高公交运营的效率和可靠性。例如，当公交车电量较低时，智能公交系统可以自动安排公交车前往最近的充电桩进行充电，避免因电量不足而影响运营。
5安科瑞充电桩收费运营云平台助力有序充电开展
5.1概述
AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的电动电动自行车充电站以及各个充电整法行不间断地数据采集和监控，实时监控充电桩运行状态，进行充电服务、支付管理，交易结算，资要管理、电能管理，明细查询等。同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压，欠压，绝缘低各类故障进行预警；充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网，用户通过微信、支付宝，云闪付扫码充电。
5.2应用场所
适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、实业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。
5.3系统结构
系统分为四层：
1）即数据采集层、网络传输层、数据层和客户端层。
2）数据采集层：包括电瓶车智能充电桩通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数，并进行电能计量和保护。
3）网络传输层：通过4G网络将数据上传至搭建好的数据库服务器。
4）数据层：包含应用服务器和数据服务器，应用服务器部署数据采集服务、WEB网站，数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。
5）应客户端层：系统管理员可在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡扫码的方式启动充电。
小区充电平台功能主要涵盖充电设施智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能，同时为运维人员提供运维APP，充电用户提供充电小程序。
5.4安科瑞充电桩云平台系统功能
5.4.1智能化大屏
智能化大屏展示站点分布情况，对设备状态、设备使用率、充电次数、充电时长、充电金额、充电度数、充电桩故障等进行统计显示，同时可查看每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等。统一管理小区充电桩，查看设备使用率，合理分配资源。
5.4.2实时监控
实时监视充电设施运行状况，主要包括充电桩运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压电流，充电桩告警信息等。
5.4.3交易管理
平台管理人员可管理充电用户账户，对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作，可查看小区用户每日的充电交易详细信息。
5.4.4故障管理
设备自动上报故障信息，平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理，同时运维人员可通过运维APP收取故障推送，运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。
5.4.5统计分析
通过系统平台，从充电站点、充电设施、、充电时间、充电方式等不同角度，查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。
5.4.6基础数据管理
在系统平台建立运营商户，运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施，维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动，同时可管理在线卡用户充值、冻结和解绑。
5.4.7运维APP
面向运维人员使用，可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电\充值情况，进行远程参数设置，同时可接收故障推送
5.4.8充电小程序
面向充电用户使用，可查看附近空闲设备，主要包含扫码充电、账户充值，充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。
5.5系统硬件配置
| 类型 | 型号 | 图片 | 功能 |
| 安科瑞充电桩收费运营云平台 | AcrelCloud-9000 |
| 安科瑞响应节能环保、绿色出行的号召，为广大用户提供慢充和快充两种充电方式壁挂式、落地式等多种类型的充电桩，包含智能7kW交流充电桩，30kW壁挂式直流充电桩，智能60kW/120kW直流一体式充电桩等来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求，提供电动汽车充电软件解决方案，可以随时随地享受便捷安全的充电服务，微信扫一扫、微信公众号、支付宝扫一扫、支付宝服务窗，充电方式多样化，为车主用户提供便捷、安全的充电服务。实现对动力电池快速、安全、合理的电量补给，能计时，计电度、计金额作为市民购电终端，同时为提高公共充电桩的效率和实用性。 |
| 互联网版智能交流桩 | AEV-AC007D |
| 额定功率7kW，单相三线制，防护等级IP65，具备防雷 保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用。 通讯方：4G/wifi/蓝牙支持刷卡，扫码、免费充电可选配显示屏 |
| 互联网版智能直流桩 | AEV-DC030D |
| 额定功率30kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远 程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电 |
| 互联网版智能直流桩 | AEV-DC060S |
| 额定功率60kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电 |
| 互联网版智能直流桩 | AEV-DC120S |
| 额定功率120kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电 |
| 10路电瓶车智能充电桩 | ACX10A系列 |
| 10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 ACX10A-TYHN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，扫码、免费充电 ACX10A-TYN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，免费充电 ACX10A-YHW：防护等级IP65，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YW：防护等级IP65，支持刷卡、免费充电 ACX10A-MW：防护等级IP65，仅支持免费充电 |
| 2路智能插座 | ACX2A系列 |
| 2路承载电流20A，单路输出电流10A，单回路功率2200W，总功率4400W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。 ACX2A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡、扫码充电 ACX2A-HN：防护等级IP21，支持扫码充电 ACX2A-YN：防护等级IP21，支持刷卡充电 |
| 20路电瓶车智能充电桩 | ACX20A系列 |
| 20路承载电流50A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率11kW。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。 ACX20A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX20A-YN：防护等级IP21，支持刷卡，免费充电 |
| 落地式电瓶车智能充电桩 | ACX10B系列 |
| 10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 ACX10B-YHW：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电,不带广告屏 ACX10B-YHW-LL：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电。液晶屏支持U盘本地投放图片及视频广告 |
| 绝缘监测仪 | AIM-D100-ES |
| AIM-D100-ES系列直流绝缘监测仪可以应用在15~1500V的直流系统中，用于在线监测直流不接地系统正负对地绝缘电阻，当绝缘电阻低于设定值时，发出预警或报警信号。 |
| 绝缘监测仪 | AIM-D100-T |
| AIM-D100-T系列直流绝缘监测仪可以应用在10~1000V的直流系统中，用于在线监测直流不接地系统正负对地绝缘电阻，当绝缘电阻低于设定值时，发出预警或报警信号。 |
| 智能边缘计算网关 | ANet-2E4SM |
| 4路RS485串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC12V～36V。支持4G扩展模块，485扩展模块。 |
| 扩展模块ANet-485 | M485模块：4路光耦隔离RS485 | ||
| 扩展模块ANet-M4G | M4G模块：支持4G全网通 | ||
| 导轨式单相电表 | ADL200 |
| 单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，输入电流：10（80）A； 电能精度：1级 支持Modbus和645协议 证书：MID/CE认证 |
| 导轨式电能计量表 | ADL400 |
| 三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，分相总有功电能，总正反向有功电能统计，总正反向无功电能统计；红外通讯；电流规格：经互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功电能精度0.5S级，无功电能精度2级 证书：MID/CE认证 |
| 无线计量仪表 | ADW300 |
| 三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，有功电能计量（正、反向）、四象限无功电能、总谐波含量、分次谐波含量（2～31次）；A、B、C、N四路测温；1路剩余电流测量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD显示；有功电能精度：0.5S级（改造项目） 证书：CPA/CE认证 |
| 导轨式直流电表 | DJSF1352-RN |
| 直流电压、电流、功率测量，正反向电能计量，复费率电能统计，SOE事件记录:8位LCD显示:红外通讯:电压输入*大1000V，电流外接分流器接入(75mV)或霍尔元件接入(0-5V);电能精度1级，1路485通讯，1路直流电能计量AC/DC85-265V供电 证书：MID/CE认证 |
| 面板直流电表 | PZ72L-DE |
| 直流电压、电流、功率测量，正反向电能计量:红外通讯:电压输入*大1000V，电流外接分流器接入·(75mV)或霍尔元件接入(0-20mA0-5V);电能精度1级 证书：CE认证 |
| 电气防火限流式保护器 | ASCP200-63D |
| 导轨式安装，可实现短路限流灭弧保护、过载限流保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测等功能;1路RS485通讯，1路NB或4G无线通讯(选配);额定电流为0~63A，额定电流菜单可设。 |
| 开口式电流互感器 | AKH-0.66/K |
| AKH-0.66K系列开口式电流互感器安装方便，无须拆一次母线，亦可带电操作，不影响客户正常用电，可与继电器保护、测量以及计量装置配套使用。 |
| 霍尔传感器 | AHKC |
| 霍尔电流传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换，通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种采集装置直接采集和接受，响应时间快，电流测量范围宽精度高，过载能力强，线性好，抗干扰能力强。 |
| 智能剩余电流继电器 | ASJ |
| 该系列继电器可与低压断路器或低压接触器等组成组合式的剩余电流动作保护器，主要适用于交流50Hz，额定电压为400V及以下的TT或TN系统配电线路，防止接地故障电流引起的设备和电气火灾事故，也可用于对人身触电危险提供间接接触保护。 |
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总结
多场景有序充电作为一项创新的技术和管理模式，为公交绿色低碳转型提供了有力支持。在未来的发展中，需要加强技术创新、标准制定、资金投入和安全管理等方面的工作，推动多场景有序充电技术的广泛应用，为城市可持续发展做出更大的贡献。公交充电资源通过平台系统实现了有效的动态调配，不仅仅满足公交内部车辆的充电需求，通过动态调配出的富裕充电资源也能为更多的社会车辆提供服务，以此提高充电场站的利用效率，增加企业运营效益
参考文献：
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王中航.多场景有序充电，助力公交绿色低碳转型
[2] 曾雅文．电动汽车充电基础设施规划
[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版