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胡冠楠
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定
摘要：公共交通是城市的“動脈”，在城市公交車輛逐漸新能源化的當(dāng)下，對充電樁資源進(jìn)行集約化一體化管理，實現(xiàn)充電資源的有效利用；根據(jù)電池充放電特性及行車作業(yè)計劃，制定合理的充電策略是保證城市“動脈”暢通的關(guān)鍵所在。在當(dāng)今全球氣候變化和環(huán)境保護(hù)的大背景下，推動公交綠色低碳轉(zhuǎn)型已成為城市可持續(xù)發(fā)展的重要任務(wù)。多場景有序充電作為一項創(chuàng)新的技術(shù)和管理模式，正為公交綠色低碳轉(zhuǎn)型注入強(qiáng)大動力。
關(guān)鍵詞：公共交通，一體化管理，充電策略
1 純電動公交車充電問題及解決
隨著新能源公交車輛規(guī)?？焖?，純電動公交車輛的充電，面臨著充電樁平臺不同、協(xié)議不通和電池容量、充電速度不同等問題。車輛充電過程中缺乏整體有效管理，大多采用人工經(jīng)驗編制作業(yè)計劃，對車輛充電靠人工開啟充電開關(guān)。人工經(jīng)驗的充電方式無法很好地考慮車輛排班以及不同車輛、充電樁充電速度的問題，充電樁整體利用效率不高，無法滿足車輛運營需求；人工經(jīng)驗充電也無法充分考慮分時電價以及電網(wǎng)波谷壓力，在車輛大規(guī)模充電過程中易對電網(wǎng)造成壓力，并使得整體運營成本上升。
針對純電動公交車的充電問題，天邁新能源充電整體解決方案打造統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，通過接入不同品牌、型號的充電設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)管、統(tǒng)一核算，實現(xiàn)統(tǒng)管統(tǒng)算，解決企業(yè)充電管理難、充電核算難的問題；依據(jù)實際運營作業(yè)計劃、車輛綜合能耗等信息，對充電進(jìn)行智能調(diào)度，提供快充快補(bǔ)、慢充補(bǔ)能等多種充電方式，解決車輛什么時間充電、充多少電的問題，在滿足運營的前提下，降低充電成本，實現(xiàn)充電智能調(diào)度；通過 APP、小
程序、IC 卡等方式向公眾提供快速充電服務(wù)，將閑置充電資源提供給社會車輛、出租車使用，以提高設(shè)備利用率，增加企業(yè)效益，實現(xiàn)充電運營。
2 充電設(shè)備集約化管理，提高管理效率
對于公交企業(yè)充電樁的建設(shè)來說，大多企業(yè)面臨廠家多、協(xié)議雜、平臺不兼容等問題，缺乏統(tǒng)一的平臺對充電設(shè)備進(jìn)行一站式集約化管理。各平臺、各充電樁之間獨立運營，無法形成有效聯(lián)動，造成管理成本增加、運營難度加大、運維效率降低。由于平臺不統(tǒng)一，對不同公司、不同經(jīng)營活動的費用清算和對賬十分困難，經(jīng)營活動受到很大限制。為了進(jìn)一步提高公交企業(yè)對充電樁資源的管理效率，打破設(shè)備、平臺壁壘勢在必行。企業(yè)可以通過構(gòu)建一整套完善的充電樁對接協(xié)議，將不同廠家的設(shè)備接入統(tǒng)一的管理平臺進(jìn)行管理、運營、維護(hù)，對充電樁分布、運營狀態(tài)、故障問題實時、監(jiān)控，形成一套有效完善的運營監(jiān)控體系，提高企業(yè)對充電樁運營的管理能力。
3.多場景有序充電的優(yōu)勢
3.1提高充電效率
多場景有序充電可以根據(jù)不同的充電需求和場景，智能調(diào)整充電功率和時間。在公交場站、停車場等固定場所，可以利用夜間低谷電價進(jìn)行大功率快充，滿足公交車的日常運營需求。而在路邊充電樁、商場停車場等臨時場所，可以進(jìn)行小功率慢充，為公交車提供應(yīng)急充電服務(wù)。這種靈活的充電方式可以大大提高充電效率，減少充電時間和成本。
3.2優(yōu)化電網(wǎng)負(fù)荷
公交車的充電需求通常較大，如果無序充電，可能會對電網(wǎng)造成較大的負(fù)荷壓力。而多場景有序充電可以通過智能控制系統(tǒng)，合理安排充電時間和功率，避免高峰時段充電，從而優(yōu)化電網(wǎng)負(fù)荷，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。
3.3延長電池壽命
合理的充電方式可以延長電池的使用壽命。多場景有序充電可以根據(jù)電池的狀態(tài)和需求，采用恒流、恒壓、涓流等不同的充電模式，避免過充和過放，從而延長電池的使用壽命。此外，多場景有序充電還可以對電池進(jìn)行智能管理和維護(hù)，及時發(fā)現(xiàn)和解決電池故障，提高電池的安全性和可靠性。
4.多場景有序充電在公交綠色低碳轉(zhuǎn)型中的應(yīng)用
4.1公交場站充電
公交場站是公交車的主要充電場所。在公交場站建設(shè)大功率快充樁，可以滿足公交車的快速充電需求。同時，通過智能控制系統(tǒng)，合理安排公交車的充電時間和順序，避免高峰時段充電，優(yōu)化電網(wǎng)負(fù)荷。此外，還可以在公交場站建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，為公交車提供綠色能源，進(jìn)一步降低碳排放。
4.2路邊充電樁充電
在城市道路兩側(cè)、商場停車場等場所建設(shè)路邊充電樁，可以為公交車提供應(yīng)急充電服務(wù)。路邊充電樁通常采用小功率慢充模式，不會對電網(wǎng)造成較大的負(fù)荷壓力。同時，通過智能定位系統(tǒng)，公交車司機(jī)可以方便地找到附近的充電樁，提高充電的便捷性。
4.3智能公交系統(tǒng)與有序充電的結(jié)合
智能公交系統(tǒng)可以實時監(jiān)測公交車的位置、電量、運行狀態(tài)等信息，為多場景有序充電提供數(shù)據(jù)支持。通過智能公交系統(tǒng)和有序充電的結(jié)合，可以實現(xiàn)公交車的智能調(diào)度和充電管理，提高公交運營的效率和可靠性。例如，當(dāng)公交車電量較低時，智能公交系統(tǒng)可以自動安排公交車前往最近的充電樁進(jìn)行充電，避免因電量不足而影響運營。
5安科瑞充電樁收費運營云平臺助力有序充電開展
5.1概述
AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時對充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。
5.2應(yīng)用場所
適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。
5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)分為四層：
1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。
2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計量和保護(hù)。
3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。
4）數(shù)據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。
5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。
小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。
5.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能
5.4.1智能化大屏
智能化大屏展示站點分布情況，對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。
5.4.2實時監(jiān)控
實時監(jiān)視充電設(shè)施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。
5.4.3交易管理
平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。
5.4.4故障管理
設(shè)備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結(jié)果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。
5.4.5統(tǒng)計分析
通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設(shè)施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。
5.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理
在系統(tǒng)平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。
5.4.7運維APP
面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時可接收故障推送
5.4.8充電小程序
面向充電用戶使用，可查看附近空閑設(shè)備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。
5.5系統(tǒng)硬件配置
類型 | 型號 | 圖片 | 功能 |
安科瑞充電樁收費運營云平臺 | AcrelCloud-9000 | 安科瑞響應(yīng)節(jié)能環(huán)保、綠色出行的號召，為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kW交流充電樁，30kW壁掛式直流充電樁，智能60kW/120kW直流一體式充電樁等來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟(jì)、智能運營管理的市場需求，提供電動汽車充電軟件解決方案，可以隨時隨地享受便捷安全的充電服務(wù)，微信掃一掃、微信公眾號、支付寶掃一掃、支付寶服務(wù)窗，充電方式多樣化，為車主用戶提供便捷、安全的充電服務(wù)。實現(xiàn)對動力電池快速、安全、合理的電量補(bǔ)給，能計時，計電度、計金額作為市民購電終端，同時為提高公共充電樁的效率和實用性。 | |
互聯(lián)網(wǎng)版智能交流樁 | AEV-AC007D | 額定功率7kW，單相三線制，防護(hù)等級IP65，具備防雷 保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計量、遠(yuǎn)程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方：4G/wifi/藍(lán)牙支持刷卡，掃碼、免費充電可選配顯示屏 | |
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | AEV-DC030D | 額定功率30kW，三相五線制，防護(hù)等級IP54，具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn) 程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費充電 | |
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | AEV-DC060S | 額定功率60kW，三相五線制，防護(hù)等級IP54，具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費充電 | |
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | AEV-DC120S | 額定功率120kW，三相五線制，防護(hù)等級IP54，具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費充電 | |
10路電瓶車智能充電樁 | ACX10A系列 | 10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10A-TYHN：防護(hù)等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電 ACX10A-TYN：防護(hù)等級IP21，支持投幣、刷卡，免費充電 ACX10A-YHW：防護(hù)等級IP65，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YHN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YW：防護(hù)等級IP65，支持刷卡、免費充電 ACX10A-MW：防護(hù)等級IP65，僅支持免費充電 | |
2路智能插座 | ACX2A系列 | 2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率2200W，總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別，報警上報。 ACX2A-YHN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護(hù)等級IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡充電 | |
20路電瓶車智能充電樁 | ACX20A系列 | 20路承載電流50A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率11kW。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別，報警上報。 ACX20A-YHN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX20A-YN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡，免費充電 | |
落地式電瓶車智能充電樁 | ACX10B系列 | 10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10B-YHW：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機(jī)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(jī)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 | |
絕緣監(jiān)測儀 | AIM-D100-ES | AIM-D100-ES系列直流絕緣監(jiān)測儀可以應(yīng)用在15~1500V的直流系統(tǒng)中，用于在線監(jiān)測直流不接地系統(tǒng)正負(fù)對地絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定值時，發(fā)出預(yù)警或報警信號。 | |
絕緣監(jiān)測儀 | AIM-D100-T | AIM-D100-T系列直流絕緣監(jiān)測儀可以應(yīng)用在10~1000V的直流系統(tǒng)中，用于在線監(jiān)測直流不接地系統(tǒng)正負(fù)對地絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定值時，發(fā)出預(yù)警或報警信號。 | |
智能邊緣計算網(wǎng)關(guān) | ANet-2E4SM | 4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴(kuò)展模塊，485擴(kuò)展模塊。 | |
擴(kuò)展模塊ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
擴(kuò)展模塊ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通 | ||
導(dǎo)軌式單相電表 | ADL200 | 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，輸入電流：10（80）A； 電能精度：1級 支持Modbus和645協(xié)議 證書：MID/CE認(rèn)證 | |
導(dǎo)軌式電能計量表 | ADL400 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計；紅外通訊；電流規(guī)格：經(jīng)互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 證書：MID/CE認(rèn)證 | |
無線計量儀表 | ADW300 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目） 證書：CPA/CE認(rèn)證 | |
導(dǎo)軌式直流電表 | DJSF1352-RN | 直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量，復(fù)費率電能統(tǒng)計，SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入*大1000V，電流外接分流器接入(75mV)或霍爾元件接入(0-5V);電能精度1級，1路485通訊，1路直流電能計量AC/DC85-265V供電 證書：MID/CE認(rèn)證 | |
面板直流電表 | PZ72L-DE | 直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量:紅外通訊:電壓輸入*大1000V，電流外接分流器接入·(75mV)或霍爾元件接入(0-20mA0-5V);電能精度1級 證書：CE認(rèn)證 | |
電氣防火限流式保護(hù)器 | ASCP200-63D | 導(dǎo)軌式安裝，可實現(xiàn)短路限流滅弧保護(hù)、過載限流保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過欠壓保護(hù)、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測等功能;1路RS485通訊，1路NB或4G無線通訊(選配);額定電流為0~63A，額定電流菜單可設(shè)。 | |
開口式電流互感器 | AKH-0.66/K | AKH-0.66K系列開口式電流互感器安裝方便，無須拆一次母線，亦可帶電操作，不影響客戶正常用電，可與繼電器保護(hù)、測量以及計量裝置配套使用。 | |
霍爾傳感器 | AHKC | 霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復(fù)雜信號的隔離轉(zhuǎn)換，通過霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受，響應(yīng)時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強(qiáng)，線性好，抗干擾能力強(qiáng)。 | |
智能剩余電流繼電器 | ASJ | 該系列繼電器可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式的剩余電流動作保護(hù)器，主要適用于交流50Hz，額定電壓為400V及以下的TT或TN系統(tǒng)配電線路，防止接地故障電流引起的設(shè)備和電氣火災(zāi)事故，也可用于對人身觸電危險提供間接接觸保護(hù)。 |
總結(jié)
多場景有序充電作為一項創(chuàng)新的技術(shù)和管理模式，為公交綠色低碳轉(zhuǎn)型提供了有力支持。在未來的發(fā)展中，需要加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)制定、資金投入和安全管理等方面的工作，推動多場景有序充電技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為城市可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。公交充電資源通過平臺系統(tǒng)實現(xiàn)了有效的動態(tài)調(diào)配，不僅僅滿足公交內(nèi)部車輛的充電需求，通過動態(tài)調(diào)配出的富裕充電資源也能為更多的社會車輛提供服務(wù)，以此提高充電場站的利用效率，增加企業(yè)運營效益
參考文獻(xiàn)：
王中航.多場景有序充電，助力公交綠色低碳轉(zhuǎn)型
[2] 曾雅文．電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃
[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版
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