能源互联网思维在充电桩行业的应用

姬海臣 上海联臣能源环保科技有限公司



能源互联网思维在充电桩行业的应用

姬海臣 上海联臣能源环保科技有限公司

摘要：简单扼要的介绍了能源互联网思维的特点和充电桩行业发展的现状，然后提出了如何用能源互联网思维来解决充电桩行业的遇到的问题和困难，并提供一种高效的解决方案并介绍相关的应用案例。

关键字：能源互联网 充电桩 运营管理

1　能源互联网的概述

能源互联网可理解是综合运用先进的电力电子技术，信息技术和智能管理技术，将大量由分布式能量采集装置，分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型电力网络节点互联起来，以实现能量双向流动的能量对等交换与共享网络。从政府管理者视角来看，能源互联网是兼容传统电网的，可以充分、广泛和有效地利用分布式可再生能源的、满足用户多样化电力需求的一种新型能源体系结构；从运营者视角来看，能源互联网是能够与消费者互动的、存在竞争的一个能源消费市场，只有提高能源服务质量，才能赢得市场竞争；从消费者视角来看，能源互联网不仅具备传统电网所具备的供电功能，还为各类消费者提供了一个公共的能源交换与共享平台。能源互联网具备如下5大特征［1-2］。

（1）可再生

可再生能源是能源互联网的主要能量供应来源。可再生能源发电具有间歇性、波动性，其大规模接入对电网的稳定性产生冲击，从而促使传统的能源网络转型为能源互联网。

（2）分布式

由于可再生能源的分散特性，为了最大效率的收集和使用可再生能源，需要建立就地收集、存储和使用能源的网络，这些能源网络单个规模小，分布范围广，每个微型能源网络构成能源互联网的一个节点。

（3）互联性

大范围分布式的微型能源网络并不能全部保证自给自足，需要联起来进行能量交换才能平衡能量的供给与需求。能源互联网关注将分布式发电装置、储能装置和负载组成的微型能源网络互联起来，而传统电网更关注如何将这些要素“接进来”。

（4）开放性

能源互联网应该是一个对等、扁平和能量双向流动的能源共享网络，发电装置、储能装置和负载能够“即插即用”，只要符合互操作标准，这种接入是自主的，从能量交换的角度看没有一个网络节点比其它节点更重要。

（5）智能化

能源互联网中能源的产生、传输、转换和使用都应该具备一定的智能。

2　目前充电桩行业的现状

随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日益枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府和汽车企业普遍认识到节能和减排是汽车行业发展的方向，发展电动汽车是解决这两个难题的最佳途径。

电动汽车具有环保特性，代表着汽车产业未来的发展方向。目前动力电池作为电动汽车的动力源为汽车提供动力，是电动汽车一次充电最大行驶里程可达200 km，但动力电池电力快要耗尽时必须补充电能量。目前电动汽车补充电能量主要靠更换动力电池或者给动力电池充电的方式，相对于更换动力电池的不便利特性，用充电桩则具备方便和快捷的特性。所以充电桩已成为动力电池补充能量的最佳方式，近年来得到了迅速发展，在发展过程中同样也遇到许多问题。主要为以下几点。

（1）分布不明

虽然在国内许多大都市都在公共场所都兴建了许多充电桩，以上海为例，2015年度新增充电桩数量超过6 000个。但是大多分布在学校、医院、体育中心等公共场所，让车主找起来相当困难，甚至有时候费了很大周折找到充电桩位置，却发现已被占用。

（2）使用情况不明

大多数充电桩目前的运营采用就地管理的措施，只有运营人员到就地才能了解设备的运行参数和使用情况。这大大增加了充电桩的运营和维护成本，并且在出现异常和故障时，不能得到及时的干预和保障。

（3）与用户互动性差

大多数充电桩运营公司对外的信息发布还是主要通过社会媒体向社会大众宣传。这样成本费用高昂，并且还无法向有效用户聚焦，却缺乏运营公司与车主用户之间有效密切的信息互动。［3］

3　需求分析和方案设计

充电桩已成为新型电动汽车能源的重要补充渠道，符合新型能源结构的特征。结合上文充电桩运营的现状可以分析得出，目前充电桩的发展还处于初级和低效的阶段。如何最大程度充分发挥供能的效率，在下文我们介绍用能源互联网思维来设计一套智能化的充电桩云管理信息化平台系统。

信息化平台系统（以下简称系统）的网络架构如图1。

整个系统以大数据处理为中心，面向对象设计。系统包括：充电桩、互联网用户、后台管理以及数据中心服务器等。

3.1充电桩特性与功能简介

充电桩是实现为电动汽车补给能量的装置，我们结合能源互联网可再生、分布式、互联性和开放性的特征，设计充电桩的功能如下［4］。

图1　系统架构图

（1）交流充电桩采用单桩单充式结构，前端连接城市供电网络，后端充电接口提供AC 220 V/7kW的交流供电能力，可以24 h不间断地为电动汽车充电；

（2）具备对充电桩运营状态的综合测控保护能力。如运行状态监测、故障状态监测、充电计量和充电过程的联动控制、短路保护、过流保护等；

（3）有设置指示灯、数码管显示器或触摸屏，可以显示充电桩各个参数的运营状态；

（4）有设置急停开关、操作按键等必需的操作接口；

（5）安装有交流三相四线电子式多功能电能表，能进行交流充电计量；

（6）可以设置刷卡机，支持IC卡付费方式，并配置打印机，提供票据打印功能；

（7）具备过/欠压报警、充电接口的连接状态判断与联锁等功能；

（8）提供完善的通讯功能，可以提供多种方式连接Internet的通道，可根据需要实时上传充电桩的全面运营状态及工作参数，还可以接受远程控制命令和维护操作。

3.2互联网用户介绍

在这里互联网用户是指有需要通过互联网途径来实现提供各种充电服务的电动车主。由于接入互联网的入口不一样，我们在系统设计时支持市面主流以苹果手机、安卓手机、IPAD、个人电脑等多种方式接入Internet。互联网可以与互联网能源运营方进行多维度信息沟通和互动，让相互之间的服务更紧密和更高效。

3.3后台管理简介

如何维护一个大区域范围内1 000台及以上充电桩安全稳定的运营，如何来实现成千上万的有充电需求用户与充电桩之间在短时间内高效的进行资源对接，需要有专门的管理服务角色来完成相应的工作，这就是我们系统中后台管理的内容。

3.4数据中心简介

数据中心就是采集充电桩的所有参数信息和互联网用户的所有参数信息，然后在互联网云端建立大数据处理中心。在能源互联网时代，信息和数据的经营是充电桩运营企业的核心竞争力之一。数据挖掘和分析能力至关重要，基于大数据分析，运营企业可以做到对消费者的深入洞察、提供精准的服务和营销、获得科学的管理决策能力、最大化资产效能、最小化污染和温室气体排放。系统软件主要功能。

（1）充电桩预约功能。

当互联网用户需要充电服务时，可以通过身边移动设备如安卓手机打开充电桩运营管理的App软件，首先查找周边可以使用的充电桩，然后在备选清单选中其中一个充电桩。则该充电桩对应的相关参数全部显示出来，如：设备地址，设备性能，预约时间等参数。

用户可以在界面进行预约操作，预约成功后显示画面如图2。

图2　软件画面1

（2）充电过程管理功能

互联网用户在充电前，先可以进行能源块购买管理。在用户运营管理APP界面上还可以看到当前剩余能源块以及充电过程中消耗的信息。界面如图3。

（3）节能信息管理

用户可以查询到指定一个时间段内行驶里程数、以及电能消耗量。还可以查询到相应的节能环保指标，如使用电动汽车减少CO2的排放量。还有设备远程管理功能、用户汽车与账户管理功能、能源使用历史信息查询功能。

图3　软件画面2

4　结语

从本文利用能源互联网思维设计的充电桩电桩云管理信息化方案可以看到，能源互联网思维的运用打破了过去使用中的信息不对称，极大提高了充电桩的使用效率和运行性能，并且降低了运营成本。不过能源互联网的价值远不止于此，更深远影响了来自思维方式的革命，带来一种全新的思维模式。它的核心是“互联性、开放性”来重构能源企业的思维模式，充电桩、运营方、电动汽车、用户等多种角色之间全是互联和开放，基于此来重构商业模式、运营模式和服务模式。这样才能保证能源运营企业更好的贴近用户，更好的为社会服务。

参考文献

［1］查亚兵，张涛等．关于能源互联网的认识与思考［J］国防科技，2012年：2012年

［2］沈洲 周建华等 能源互联网的发展现状［J］ 江苏电机工程 2014年1期81～82

［3］辛凤影 电动汽车发展现状与商业化前景分析［J］ 国际石油经济 2010 年7期 20～24

［4］鲁莽 国内外电动汽车充电设施发展状况研究［J］ 华中电力 2010年5期16～20

Energy Internet Thinking Application in Charging Piles Industry

Ji Haichen Shanghai Lianchen Energy Environment Protection Technology Co.，Ltd

Abstract：The article briefly introduces energy internet thinking and current situation of charging piles industry development.Then it puts forward how to use energy internet thinking to deal with problems and difficulties confronting charging piles industry.Finally it presents one kind effective solution and introduces relevant application cases.

Key words：Energy Internet，Charging Piles，Operation Management

［作者简介］

姬海臣：（1958-），男，硕士。长期从事能源互联网、物联网以及节能环保研究工作。

DOI：10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.04.007