张继冬
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要： 随着全球对环境保护和可持续发展的关注度不断提高，公交领域的绿色低碳转型成为重要发展方向。多场景有序充电作为一种创新的充电管理模式，对于公交绿色低碳转型具有多方面的重要影响。本文深入探讨了多场景有序充电的内涵及特点，分析了其在公交领域应用时对能源利用效率提升、电网负荷调节、电池寿命延长以及公交运营成本降低等方面带来的积极影响，同时也指出了实施过程中可能面临的挑战，并提出了相应的应对策略，旨在为推动公交绿色低碳转型提供有益的参考。
一、引言
城市公共交通是城市运行的重要基础设施，在满足居民出行需求方面发挥着关键作用。传统燃油公交带来的能源消耗和环境污染问题日益突出，促使公交行业加快向绿色低碳转型，电动公交车凭借其低噪音等优势成为主流发展趋势。然而，电动公交车的大规模普及也带来了充电管理等一系列新问题，多场景有序充电模式的出现为解决这些问题、推动公交绿色低碳转型提供了新的思路和有效途径。
二、多场景有序充电的内涵及特点
（一）内涵
多场景有序充电是指根据不同的应用场景，如公交停车场、公交枢纽、运营途中的充电站等，结合电动公交车的运营规律、电网负荷情况以及用户需求等因素，通过智能控制技术对充电过程进行合理安排和优化，实现充电时间、充电功率等参数的有序调节。
（二）特点
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灵活性：能够适应不同场景下电动公交车的充电需求，无论是夜间集中充电还是日间运营间隙充电，都可进行针对性的充电计划制定。
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智能化：依靠先进的通信技术和智能控制系统，实时监测电网状态、车辆电池状态等信息，自动调整充电策略，确保充电过程的高效与安全。
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协调性：注重与电网的协调互动，通过合理安排充电时间和功率，避免大量电动公交车同时充电对电网造成的冲击，实现电网负荷的平滑调节。
三、多场景有序充电对公交绿色低碳转型的积极影响
（一）提升能源利用效率
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优化充电时间：通过分析公交运营时间表和电网低谷时段，将电动公交车的充电安排在电网负荷较低的时间段，如夜间谷电时段。此时电价相对较低，且电网供电充足，可充分利用低价电能为车辆充电，减少能源成本的同时提高了能源的整体利用效率。
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精准控制充电功率：根据电池的剩余电量、充电状态以及车辆下次运营时间等因素，智能调整充电功率。避免了过度充电和快速充电对电池造成的能量损失，确保电能能够最大限度地转化为车辆行驶的有效动力，进一步提升能源利用效率。
（二）调节电网负荷
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削峰填谷：在公交运营高峰时段，大量电动公交车集中在停车场或枢纽等待充电，如果无序充电，可能会导致电网负荷峰值过高。而多场景有序充电可以将部分充电任务分散到电网负荷低谷时段，起到削峰填谷的作用，减轻电网在高峰时段的供电压力，提高电网的稳定性和可靠性。
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响应电网需求：在电网出现紧急情况，如电力供应紧张时，有序充电系统可以根据电网的调控指令，及时调整电动公交车的充电策略，如暂停充电或降低充电功率，实现电动公交车与电网的灵活互动，保障电网的安全运行。
（三）延长电池寿命
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避免过充过放：多场景有序充电能够实时监测电池状态，严格控制充电和放电的限度。避免电池长时间处于过充或过放状态，这两种情况都会对电池的性能和寿命造成严重损害。通过合理的充电管理，可有效延长电池的使用寿命，降低电池更换成本。
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控制充电速率：根据电池的类型和健康状况，有序充电系统可以选择合适的充电速率。对于新电池，可以采用相对较快的充电速率以提高充电效率；而对于老化电池，则适当降低充电速率，减少电池内部的化学反应压力，从而延长电池的使用寿命。
（四）降低公交运营成本
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节约能源成本：如前文所述，利用电网低谷时段充电可享受较低的电价，大幅降低了电动公交车的充电费用。以一个拥有大量电动公交车的城市为例，通过有序充电每年可节约可观的能源成本。
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减少电池更换成本：延长电池寿命意味着减少了电池更换的频率，电池作为电动公交车的重要部件，其更换成本较高。多场景有序充电通过科学的充电管理有效保护电池，从而降低了公交运营企业在电池更换方面的支出。
四、多场景有序充电实施过程中面临的挑战及应对策略
（一）面临的挑战
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技术兼容性：不同品牌和型号的电动公交车以及充电站设备可能存在技术标准不一致的情况，这会影响多场景有序充电系统的兼容性和通用性，导致充电管理出现困难。
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数据安全与隐私：有序充电过程涉及大量车辆和电网的相关数据，如电池状态数据、电网负荷数据等。这些数据的安全和隐私保护至关重要，一旦泄露可能会带来严重后果。
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运营管理协调：需要协调公交运营企业、充电站运营商、电网企业等多个主体之间的关系，确保各方在充电时间、充电功率等方面达成共识，实现有序充电的有效实施。
（二）应对策略
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制定统一标准：相关部门应加快制定电动公交车及充电站设备的统一技术标准，促进不同品牌和型号产品之间的兼容性，为多场景有序充电系统的广泛应用奠定基础。
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加强数据管理：建立完善的数据安全防护体系，采用加密技术、访问控制等手段保护数据的安全和隐私。同时，规范数据的采集、传输和使用流程，确保数据的合法合规。
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建立协同机制：由政府牵头，组织公交运营企业、充电站运营商、电网企业等相关主体建立定期沟通和协同工作机制，明确各方的责任和义务，共同制定充电计划和策略，解决运营管理协调过程中出现的问题。
五、安科瑞充电桩收费运营云平台助力有序充电开展
（一）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。
（二）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。
（三）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。
（四）安科瑞充电桩云平台系统功能
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。
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。
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。
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.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。
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。
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
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。
（五）系统硬件配置
六、结论
多场景有序充电模式作为公交绿色低碳转型中的一项重要举措，对提升能源利用效率、调节电网负荷、延长电池寿命以及降低公交运营成本等方面都有着显著的积极影响。尽管在实施过程中面临着技术兼容性、数据安全与隐私、运营管理协调等挑战，但通过制定统一标准、加强数据管理以及建立协同机制等应对策略，可以有效克服这些困难。随着技术的不断进步和相关政策的持续支持，多场景有序充电必将在公交绿色低碳转型中发挥更加重要的作用，推动城市公共交通向更加绿色、低碳、可持续的方向发展。
参考文献：
[1]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
作者介绍：
张继冬，任职安科瑞电气股份有限公司。
