新視角看“新基建”下的充電樁 ——發(fā)展趨勢(shì)之智能化
2022-03-07 17:52:34
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今年國(guó)家重磅發(fā)布了“新基建”戰(zhàn)略，充電樁位列七大“新基建”項(xiàng)目之一，同時(shí)另外還有四項(xiàng)是與ICT和AI相關(guān)產(chǎn)業(yè)，包括5G基建、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。可見除了傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以外，智能化與互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)仍是國(guó)家和社會(huì)投資和建設(shè)的重點(diǎn)方向。
隨著信息技術(shù)和智能技術(shù)在各行業(yè)的滲透和應(yīng)用，新基建下的充電樁產(chǎn)業(yè)一方面滿足基本的電動(dòng)車充電功能，一方面更是作為未來能源互聯(lián)網(wǎng)的重要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，智能化也是其建設(shè)和發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。
隨著4G、5G為代表的通信技術(shù)和大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等智能技術(shù)的不斷發(fā)展，并以互聯(lián)網(wǎng)為載體滲透到社會(huì)的方方面面，助力各行業(yè)發(fā)展，也推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，充電樁作為電動(dòng)汽車的配套產(chǎn)業(yè)，其科技導(dǎo)向性和規(guī)?；ㄔO(shè)的行業(yè)屬性將推動(dòng)各種新技術(shù)的快速應(yīng)用、結(jié)合和發(fā)展。
充電樁在智能化方面的發(fā)展主要體現(xiàn)在三個(gè)層面，一是功能層面：智能充電；二是管理層面：智能管理與運(yùn)維；三是能源互聯(lián)網(wǎng)層面：智能大數(shù)據(jù)采集與邊緣計(jì)算。
在智能充電層面
隨著對(duì)電動(dòng)汽車充電時(shí)間要求越來越短，充電功率越來越大，如何保障安全高效的快充需求，充電樁需要不斷提升更加智能化的大功率充電技術(shù)和安全檢測(cè)與保障技術(shù)。
充電樁智能管控系統(tǒng)與電池BMS一同組成電池的“大腦”，實(shí)時(shí)檢測(cè)電池組電壓、充電電流、溫度、動(dòng)態(tài)內(nèi)阻等信息，通過采用智能控制算法實(shí)施對(duì)充電電流脈沖寬度、間歇時(shí)間、放電電流脈沖的分段調(diào)節(jié)，消除充電電池的極化現(xiàn)象，使電池時(shí)刻處于較佳的電流接受狀態(tài)，提高充電速度和充電效率。
同時(shí)充電樁不斷提升對(duì)電池的傳感和安全監(jiān)控保護(hù)性能，提升過流保護(hù)、過壓保護(hù)、過熱保護(hù)、短路保護(hù)、反接保護(hù)、漏電保護(hù)、絕緣保護(hù)等全方位保護(hù)功能，并通過4G\5G等通訊技術(shù)保持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳和終端智能控制，提升充電功率的同時(shí)增強(qiáng)智能安全管控性能。所以選擇技術(shù)領(lǐng)先，質(zhì)量?jī)?yōu)良，性能可靠的主流大品牌充電設(shè)備，如科士達(dá)樁，將是充電安全的重要保障。
隨著電動(dòng)汽車的普及和保有量的快速上升，電動(dòng)汽車充電對(duì)電網(wǎng)的沖擊和影響問題也日益凸顯，特別是同類型的電動(dòng)汽車往往具有類似的使用習(xí)慣和使用時(shí)間，如家用電動(dòng)汽車車主通常晚上6點(diǎn)-8點(diǎn)下班回家后開始充電，形成充電負(fù)荷波峰剛好與社區(qū)晚間用電高峰重合；而通常早上8點(diǎn)-9點(diǎn)上班后在辦公區(qū)域充電，形成的充電負(fù)荷波峰剛好與辦公區(qū)域用電高峰重合。
大量電動(dòng)汽車同時(shí)充電產(chǎn)生的負(fù)荷波動(dòng)疊加電網(wǎng)原有的負(fù)荷峰谷曲線，對(duì)電網(wǎng)造成更大沖擊和影響。所以進(jìn)行群充群控管理，實(shí)行智能化有序充電策略則是充電樁智能化的一個(gè)重要方向。
充電樁管控系統(tǒng)與電網(wǎng)調(diào)度信息系統(tǒng)聯(lián)合，一方面進(jìn)行充電樁側(cè)充電大數(shù)據(jù)計(jì)算，一方面進(jìn)行電網(wǎng)側(cè)日常負(fù)荷大數(shù)據(jù)計(jì)算，模擬和評(píng)估充電負(fù)荷曲線和電網(wǎng)日常負(fù)荷曲線，協(xié)助電網(wǎng)制定相應(yīng)的移峰平谷電價(jià)策略和調(diào)度管控策略，同時(shí)結(jié)合充電車主的使用需求和接入電動(dòng)汽車的電池狀況，通過優(yōu)化算法制定智能有序的充電策略，智能動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)和分配網(wǎng)內(nèi)充電樁的充電時(shí)序和充電功率，在滿足車主充電需求的同時(shí)避免充電負(fù)荷曲線與電網(wǎng)負(fù)荷曲線峰谷疊加，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，進(jìn)而為電網(wǎng)起到削峰填谷，穩(wěn)定電網(wǎng)的作用。
無序充電情況下充電負(fù)荷高峰與電網(wǎng)日常負(fù)荷高峰重疊
智能有序充電下充電負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)日常負(fù)荷曲線削峰填谷穩(wěn)定電網(wǎng)
智能管理與運(yùn)維層面
隨著充電樁建設(shè)運(yùn)營(yíng)數(shù)量的迅速上升，運(yùn)維管理工作成為提升充電樁可用性，提升用戶使用體驗(yàn)和粘性，提升運(yùn)營(yíng)盈利能力的重要的保障。這也是以往充電樁行業(yè)快速發(fā)展產(chǎn)生一個(gè)問題所在：由于充電樁布局分散，品牌眾多，質(zhì)量不一，廠家備品備件和售后服務(wù)難以保障，運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)維管理效率低成本高，出現(xiàn)大量壞樁，造成資產(chǎn)浪費(fèi)，也影響用戶充電體驗(yàn)和運(yùn)營(yíng)盈利水平。
隨著充電樁建設(shè)運(yùn)營(yíng)數(shù)量的迅速上升，運(yùn)維管理工作成為提升充電樁可用性，提升用戶使用體驗(yàn)和粘性，提升運(yùn)營(yíng)盈利能力的重要的保障。這也是以往充電樁行業(yè)快速發(fā)展產(chǎn)生一個(gè)問題所在：由于充電樁布局分散，品牌眾多，質(zhì)量不一，廠家備品備件和售后服務(wù)難以保障，運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)維管理效率低成本高，出現(xiàn)大量壞樁，造成資產(chǎn)浪費(fèi)，也影響用戶充電體驗(yàn)和運(yùn)營(yíng)盈利水平。
由于大多數(shù)充電站和充電樁都是無人值守，目前運(yùn)維工作主要以人工巡檢為主，充電站巡檢人員主要依靠站內(nèi)配電柜各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來對(duì)充電樁的電氣參數(shù)進(jìn)行人工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，并采取相應(yīng)的運(yùn)維檢修措施。主要巡檢設(shè)備包括：配電柜中的高壓設(shè)備、低壓設(shè)備、無功補(bǔ)償裝置和電力電纜以及充電樁設(shè)備等。普遍存在巡檢效率低，檢測(cè)維修工作質(zhì)量依賴人工操作水平等問題，傳統(tǒng)的運(yùn)維方式已經(jīng)不能滿足充電樁行業(yè)的建設(shè)和發(fā)展需要，因而高效的智能化管理運(yùn)維體系將是新的建設(shè)與發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。
建立手機(jī)APP＋運(yùn)維云平臺(tái)＋智能充電樁設(shè)備的模式，將是未來智能運(yùn)維管理的發(fā)展方向，實(shí)時(shí)而全面地監(jiān)控充電站的運(yùn)行參數(shù)和動(dòng)環(huán)因素，利用大數(shù)據(jù)和移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)，將配電設(shè)備和充電設(shè)備的電氣參數(shù)與信息上傳至云端，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與運(yùn)算，對(duì)于運(yùn)行異常立即進(jìn)行自動(dòng)應(yīng)對(duì)處理并發(fā)出告警，通過大數(shù)據(jù)智能計(jì)算提供參考解決方案，并進(jìn)行工單派發(fā)和管理，將極大提升充電站的運(yùn)維效率和運(yùn)行的安全性與可靠性。
同時(shí)對(duì)充電站資產(chǎn)進(jìn)行全生命周期智能化管理，根據(jù)采集的充電站運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)智能計(jì)算，提前評(píng)估和預(yù)判故障風(fēng)險(xiǎn)，制定優(yōu)化的運(yùn)維巡檢計(jì)劃，根據(jù)資產(chǎn)全生命周期價(jià)值最大化原則和運(yùn)營(yíng)效益最大化原則提供最優(yōu)的運(yùn)維方案，對(duì)故障提前預(yù)防提前維修，維護(hù)設(shè)備的良好狀態(tài)，從被動(dòng)的應(yīng)對(duì)式運(yùn)維管理轉(zhuǎn)變成主動(dòng)的價(jià)值最大化運(yùn)維管理，通過對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的全生命周期價(jià)值進(jìn)行管理，保障用戶的使用體驗(yàn)同時(shí)實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)價(jià)值最大化。
智能管理運(yùn)維系統(tǒng)架構(gòu)
能源互聯(lián)網(wǎng)層面
隨著互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，在能源行業(yè)的發(fā)展方向?qū)⑹侵鸩浇ㄔO(shè)實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)。能源互聯(lián)網(wǎng)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)，將各種集中式及分布式能源、儲(chǔ)能系統(tǒng)和各種類型負(fù)載互聯(lián)起來，形成智能化信息化新型電力網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)和對(duì)等交換與共享的能量網(wǎng)絡(luò)。
能源互聯(lián)網(wǎng)基本組成部分
能源互聯(lián)網(wǎng)是新能源技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合的全新能源生態(tài)系統(tǒng)。依托能源物理網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)相融合的開放平臺(tái)，進(jìn)行能源相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)的平等、靈活的多邊交易，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)效率最優(yōu)和能源價(jià)值的最大化利用，是能源結(jié)構(gòu)生態(tài)化、產(chǎn)能用能一體化、資源配置高效化的全新能源生態(tài)系統(tǒng)。
能源互聯(lián)網(wǎng)典型架構(gòu)
電動(dòng)汽車作為關(guān)系著社會(huì)生產(chǎn)生活的關(guān)鍵設(shè)施，不僅是未來社會(huì)能源結(jié)構(gòu)中最大的用電單元也是最大的分布式儲(chǔ)能單元，無疑將是未來能源互聯(lián)網(wǎng)中最重要的組成部分之一。充電樁是電動(dòng)汽車與能源互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)節(jié)點(diǎn)，在完成電能在電動(dòng)汽車和電網(wǎng)之間雙向流動(dòng)功能的同時(shí)也是電動(dòng)汽車使用與運(yùn)行大數(shù)據(jù)的主要采集節(jié)點(diǎn)。
隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展，充電樁將是未來能源互聯(lián)網(wǎng)的核心終端之一，如同手機(jī)終端一樣將成為未來為數(shù)不多的，與人們生活緊密結(jié)合的，高頻剛需的用戶接口，是未來人們出行、交通運(yùn)輸和社會(huì)能源等核心數(shù)據(jù)資源的采集匯聚節(jié)點(diǎn)和邊緣計(jì)算中心，其大數(shù)據(jù)和云計(jì)算價(jià)值將越來越重要，將來諸多出行、交通運(yùn)輸、社會(huì)能源等方面的增值服務(wù)將有賴于充電樁的大數(shù)據(jù)支持。
能源互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)作模型
智能化將是充電樁產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，其中在智能充電、智能運(yùn)維管理、能源互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)智能計(jì)算等方面更是期待有更好的發(fā)展。未來的能源互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中充電樁不僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的為電動(dòng)車充電的電能傳輸裝置，而是一個(gè)滿足安全可靠的大功率快速充放電，充電負(fù)荷曲線智能優(yōu)化控制，充放電能量雙向流動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)智能友好型的智能控制系統(tǒng)。
智能化的運(yùn)維管理也使充電樁的可用性更強(qiáng)，增加運(yùn)營(yíng)盈利能力。隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，充電樁將成為未來出行、交通運(yùn)輸、社會(huì)能源服務(wù)的重要大數(shù)據(jù)采集與計(jì)算節(jié)點(diǎn)，發(fā)揮能源互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的功能和價(jià)值將遠(yuǎn)超越其充電的基本功能。
科士達(dá)作為國(guó)內(nèi)主流充電樁產(chǎn)品及方案提供商，有著雄厚的研發(fā)生產(chǎn)能力、齊全的產(chǎn)品系列、豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，在充電樁智能化方面也走在行業(yè)前列，已經(jīng)研發(fā)出一系列智能化充電樁產(chǎn)品同時(shí)也在進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)品智能化的研發(fā)，未來科士達(dá)將有更多智能化充電樁產(chǎn)品提供給客戶，科士達(dá)將和行業(yè)共同推動(dòng)充電樁智能化的發(fā)展。