浅谈电动车充电桩的发展及前景

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801

 

摘要：伴随汽车产业的发展，为了解决环境污染的问题，出台了利于新能源汽车发展的优惠政策，在这些政策支持的背景下，推动了新能源汽车产业的发展。但是，在新能源汽车使用中与之相匹配的基础充电桩较少，在一定程度上限制新能源汽车产业的发展。因此，为了推动新能源汽车产业的发展，需要优化充电桩安装位置选择方案，以提高新能源充电的整体效果，满足行业的可持续发展需求。

关键词：充电桩；使用；前景

  近年来，由于温室效应的不断加剧，降低碳排放已成为各国发展的重要任务，作为降低碳排放重要工具的电动汽车再一次收到了重视，在我国，十二五规划中，更是把电动汽车产业作为重点扶持的产业。而本智能共享充电桩以单片机为核心，充分提供了、有效的充电方式。其由4大部分构成，主体部分主要由总控模块构成，总控模块主要进行信息处理，信息发接收等工作。总的来说，加入单片机的充电桩可以面向更多的场所，不仅是在充电站，还可以放置在街头、小区等各个地方，在提供充电的同时，更方便了车主自由充电的需求，因此，关于单片机为核心的智能充电桩的研究非常具有意义。

1.1新能源充电桩的发展现状

  在新能源汽车产业发展中，配套性的设施建设成为行业关注的焦点，在2018年上半年，新能源汽车达到了199万辆，但是与之配套的充电桩为60多万个，这种现象影响了新能源汽车的充电效果。为了更好的提高新能源产业的发展模式，国家相关部门将相关政策与新能源电桩发展进行融合，并提出了“一车一桩"的需求。整个过程需要注意的是，在充电桩建设中一定要关注电桩质量，通过充电方案的调整以及方案的落实，提高新能源充电的有效性，为新能源行业的持续发展奠定基础。

1.2投资较大，盈利困难

  在2019年之前，国家未对充电桩行业给予明确的支持政策，充电运营企业盈利困难。由于该行业投资高、回报周期长，又缺少有效的盈利模式，整个行业前期都处于长期亏损状态，多家企业倒闭、退市。但也有部分头部企业逐渐进入投资回收阶段，如特来电在电动汽车行业高速转暖的大背景下，凭借“自建+托管"模式迅速做大公共充电桩规模，凭借高额的市场以及多年持续的高比例研发投入，于2018年开始扭亏为盈。

1.3盈利能力有待提升，提升盈利率可

  显著缩短投资回报周期充电桩运营商盈利能力较弱已成为行业共识，目前仅很少数充电桩运营商在财务报告中显示开始盈利。公共充电桩的盈利能力取决于单桩利用率和充电服务费两大因素，目前运营商的收入绝大多数来源于服务费的收取，模式较为单一。而激烈的竞争和用户对充电费用较为敏感导致服务费短时间难以上升，因此单桩利用率成为目前运营商盈利的重中之重。经测算，若充电桩的充电服务费平均为0.5元的情况下，利用率提升2.5%可以显著缩短两年的动态投资回报周期，而更加合理的选址布局和加大直流桩的投建为提升利用率的关键所在。

2.1纯电车充电桩安装位置的模块设计

  在新能源产业背景下，纯电动车的出现满足了汽车行业的可持续发展需求。一般情况下，纯电车充电口的布置方法分为以下两种:一是，快慢充电口的分开布置。对于这种充电口而言，主要为单个充电口，内部空间接口小。但是，在具体的安装设计中，需要预留两个位置，增加了使用难度，而且，这种充电桩的安装成本较高，无法满足行业的经济发展需求。二是，集中布置快慢充电口。对于这种安装位置确定方法而言，可以提高用户的使用效率，但是，空间布局较大。

2.2落实国家发展战略的必然要求

  充电桩业务牵引承载着两大强国战略：一是交通强国战略，充电桩是电动汽车普及的重要保障，也是交通电气化转型的关键基础设施；二是能源新战略，建设充电桩是推进能源消费革命的一项重要战略举措，将能源互联网创新发展。发电企业开展充电桩运营有利于促进能源与交通、电动汽车、信息通信等领域跨界合作，围绕多元化生产与应用需要，构建新型产业生态，有利于推动能源生产与能源消费的融合，提升发电产业核心竞争力。

2.3开展“光储充放"多功能一体站试点建设

  发电企业拥有雄厚的工程建设能力，建议开展“源-桩-车"友好协同技术研究和“光储充放"多功能综合一体充电站试点建设，为新能源、充电桩、电动汽车的智能匹配提供系统的解决方案，促进充电桩与可再生能源高效协同，实现光伏、储能、充电高效协同、能量互补，努力降低能源生产消费对生态环境的影响。

2.4布置方案

  结合纯电车充电桩的安装特点，在安装位置布置中应该做到以下几点。第一，确定纯电车充电口的布置特点。在充电桩安装位置确定中，需要结合以往经验，在集中布置快慢充电口插座时，虽然占用的空间较大，但是在实际的使用中，需要利用原有的充电位置，稍微增加布置空间，以满足用户对充电桩安装位置的选择需求，降低成本开发难度，提高新能源充电桩安装位置选择的整体效率，为新能源产业的持续运行提供支持。第二，纯电动车充电口方案布置中，一定要降低充电口的承载力，可以使用橡胶密封圈进行固定。如三段式充电中，应该采用限流充电的方法，其充电过程。通过纯电车充电桩安装位置的确定，满足用户的使用需求，并科学确定插座位置，实现充电桩位置安装及确定的有效性。

  目前，国内一些厂商既是充电设备制造商，也是充电设施运营商，如珠海泰坦能源科技股份有限公司、青岛特锐德电气股份有限公司等；另外一些电力企业则仅仅作为充电设施运营商，不自己生产充电设备而是通过采购的形式进行运营，比如国家电网、南方电网等；最后一部分厂商既是充电设施运营商也是运营方案的解决商，如深圳充电网科技有限公司。由于各个厂商之间设备及运营领域商业模式差别大，设备生产的企业基本上已实现盈利，运营的企业平均仍需5-7年才能回收成本，为了缩短成本回收时间，亟待探索多元的盈利模式。由于充电设备的领域厂商较多，且充电设备大多是都是依照国标生产的零件，所以充电设备领域已成为红海，部分原来仅是充电设备生产商的公司逐渐开始向下游运营领域延伸，充电设备商由于发展较早，进入门槛较低，利润空间有限、存在同质化现象严重，故开始向充电设施运营布局，并开始积极探索多元的盈利模式，已达到回收设施运营成本。区别与传统的运营模式——主要依靠收取充电服务费的方式，如今，充电服务费+个别增值服务费和充电服务费+充电APP运营费用也成为盈利的主流模式。其中充电服务费+个人增值服务费的意思是依靠收取充电服务费和新能源汽车租赁、车位经营、新能源汽车销售等组成的个别增值服务；充电APP运营主要是指大量的用户的充电数据形成的汽车大数据费用。

 

4.1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。

4.2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。

4.3系统结构

 

系统分为五层：

  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。 

4.4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。

 

4.5系统硬件配置

 

  新能源汽车的发展，离不开充电设施的发展。目前，国内充电设施运营领域尚处于一片蓝海，产业链各环节正纷纷抢占这块蛋糕，然而，各大厂商的之间的产品差异巨大，难以兼容，设备利用率不高。只有规范市场充电设施，统一接口，统一管理，才能进一步推动新能源汽车的发展。

 

 

 

 

  [1]李洪萍.关于充电桩的使用和前景[J]。

  [2]安科瑞企业微电网设计与应用手册 .2022.05版

  [3]吴恒飞.新能源汽车主流充电桩和充电桩建设难题的分析[J].现代经济信息,2019(23):325.

  [4]巩硕.结合区块链的充电桩电池诊断系统及共享策略研究[D].上海工程技术大学,2020.

  [5]张杰.电动汽车充电桩的设计与研究[D].吉林大学,2019.

  [6]沈成,徐文慧.电动汽车充电桩现场检测方法的探讨[J].四川水泥,2019(11):179.

  [7]王洋,蒋璐璐,吴圣冲.电动汽车充电桩远程实时监控系统的研究与设计[J].南方农机,2019,50(21):43.

 

刘细凤，女，安科瑞电气股份有限公司