《新能源充电桩:为下一个汽车时代“充电”》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2020-06-21
  • 充电桩的大风来得突然又迅猛。4月,国家发改委将其列入新基建范围,5月,第一次被写进政府工作报告,上升到国家战略高度。从未来发展趋势来看,充电桩的战略价值将不仅是新能源汽车持续发展的关键基础设施,更是构建未来车联网不可或缺的新基建,对重构汽车产业下一代发展模式和产业组织形态都具有不可替代的作用。
      如果仔细研究一下过去10年我国汽车消费总量和公路总里程的关系,就会发现两者是相互促进、循环上升的。数据显示,2009年我国汽车产销量首次超越美国,跃居全球第一,2012年高速路通车总里程超越美国,成为全球首位,这两项引领优势一直保持到现在,并且还将延续下去。与其说是我国的汽车工厂制造了汽车,不如说是我们用全球最大的路网“制造”了汽车。路网是我国汽车产业在全球范围内快速崛起的依托,而路网规模则是我国汽车市场容量的代名词。
      在新能源汽车领域,我国是布局最早、下力气最大的国家。2010年,我国开始实施新能源汽车补贴政策,目前我国新能源汽车的销售量已经占到全球六成以上。在燃油车时代,发动机+变速箱是燃油车的两大核心技术,从第二次工业革命开始,发达国家已拥有上百年的技术积累,形成了极高的专利壁垒,后发国家已经很难突破。从石油到新能源技术轨道的变更,带来了产业游戏规则的颠覆。电动车时代,电池+电动机+电控系统成为汽车的关键技术,我国汽车工业第一次同发达国家站在了同一赛道上,这是难得的换代超越的机遇。
      我国之所以能从燃油车快速切换到新能源汽车,还有一个重要原因是我国已建成世界最大的电网系统。2002年我国启动新一轮电力体制改革,自此我国电网规模快速扩大,特高压输电技术投入运行,到2012年,我国电网规模已居世界第一位。随着我国电力结构的优化,清洁能源发电比重逐渐提高,新能源汽车的环保效应也将逐渐增大。
      从全球发展趋势来看,汽车产业的最大革命还不是能源革命,而是通信革命,先进的卫星导航系统和5G通信系统是这场革命的双引擎。目前我国在这两个领域已经具有了领先全球的实力,将快速推动汽车由现在的地面空间升维到一个全新的网络空间中,汽车由“路网”上的交通工具变身为“天网”中的通信节点。汽车将成为我们生活中最为复杂的通信产品,也是巨量数据的生产载体。因此,对我国汽车产业而言,如果说能源切换是换代的话,通信革命才是升维。
      未来汽车行业的竞争将不再是品牌与品牌的竞争,而是车联网之间的角逐。车联网是多个行业深度融合的新型产业,更是全球创新的热点和未来发展的制高点。未来的车联网依托卫星导航、通信技术和各种传感器,将车内、车与车、车与路、车与人、车与服务平台进行全方位的连接,形成汽车、电子、信息通信、道路交通运输等行业的深度融合。过去10年,我国的路网和电网优势加速了新能源车的发展,未来10年,我国卫星导航和5G融合而成的信息网优势将进一步加速新能源车构建成车联网。
      很显然,新能源车具有构建车联网的天然优势,而充电桩则是推动新能源车联网的天然入口。从部件构成来看,加油站是一个机械部件,而充电桩承载着更多的信息,除了电流还有信息流和资金流,这就让与汽车有关的内容都数字化成为可能。更重要的是,将充电桩进行物理化链接和智能化改造,就会形成一个个局域网,若干局域网将共同织就一张覆盖全国的广域网。汽车产业的未来属于新能源,而充电桩作为新能源车的基础建设,有着不可否认的社会意义与市场价值,由充电桩及相关设备组成的充电网则是车联网的新基建。
      汽车数据量在未来将呈现爆发式增长,越来越多存在于车辆和其他基础设施内的传感器能够在各种时间、地点、情境中收集大量信息。车联网在价值实现上蕴含着许多可挖掘的空间:在交通场景中,车联网可辅助实现城市规划建设、智能交通管理、最优路线规划等功能,进而有效解决车辆拥堵等交通问题;在服务场景中,车联网的维修数据、检测数据、零配件数据等可应用于企业提升服务质量和效率,保险数据、出险理赔数据、金融贷款数据等可帮助金融保险机构不断迭代服务。

      汽车一旦触网成为开放平台后,行业参与者将拥有更大的发挥空间。未来的汽车应该是整个社会汽车系统的一部分,是庞大的交通移动数据云调控系统下的移动终端。在5G和卫星导航的支持下,未来自动驾驶将成为现实,这时汽车将转变为一个移动的数字体验中心,这种转变将改变用户的消费模式,为行业参与者带来创新商业模式的机会。这时汽车将成为公共交通的一个部件,而不是财务账目下的一项资产,人们可以按需购买使用汽车而不用去购买汽车。
      汽车被称为是工业皇冠上的明珠,是国家工业实力的全面反映。从未来车联网的发展趋势来看,发达国家的汽车产业发展道路既不是我们的路标,也不是我们的参照,这条路需要我们自己去探索。我国拥有全球最大的路网、电网和通信网,这些优势都会成为车联网发展的沃土。过去20年来,我国已经形成了全球最强的消费互联网体系,目前正在创生着全球最强的工业互联网体系,在充电桩基础上浮现出的车联网将是这两个体系不可或缺的一部分,这对从根本上改变我国汽车产业的运行模式和组织形态将产生重要作用。(来源:经济参考报)

     

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    • 作为绿色交通的代表,新能源汽车与传统燃料汽车相比具有许多节能环保的优势。而且经济和环境保护的成本也很低。新能源汽车被人们广泛接受。在新能源汽车飞速发展的时代,充电桩已成为新能源汽车上较重要的一部分。近年来我国新能源汽车取得了快速发展。但在这一过程中也存在一些问题。充电桩发展滞后,严重制约了新能源汽车的发展。因此研究新能源汽车充电桩的选择与安装具有重要意义。 1充电桩配建标准及发展趋势 目前绿色环保已经成为世界的主流,世界各国都已推进新能源汽车,汽车行业进入到了一个新的新能源阶段,在中国当前发展新能源汽车成为一项国家战略,一方面新能源汽车对于我国建设汽车强国具有重要指导意义,另外一方面发展新能源汽车是解决当前的问题的环境污染问题的举措。在中国制造2025的汽车规划中也提出了节能与新能源汽车,明确提出2025年新能源汽车在国内的市场比例达到六分之一的发展目标。作为新能源汽车重要的配套设施充电桩的发展滞后,对新能源汽车的推广造成了很大程度的影响,因此当前对新能源汽车充电桩的建设,有利于推动国家新能源汽车的发展。在当前新能源汽车的充电主要分为整车充电和电池更换两种方式,整车充电是根据充电装置和汽车接受的设置进行传导式充电和感应式充电,还有一种更换电池的换电模式,主要通过传导式充电,包括交流充电和直流充电两种,直流电的电流的方向和大小都是不变的,交流电的电流会随着时间发生不同变化,不同的充电桩使用的充电时间不同,充电桩使用的地点也是不同的,在这样的情况下充电桩用直流电充电时间长,充电效率低,一般需要十小时左右,而通过交流电来充电,由于充电桩分散,维护程度和难度都非常大。 2充电桩的简介以及类型 2.1 国标充电桩有交流桩和直流桩两种 (1)交流充电桩是给带有车载充电机的电动汽车提供电源,不调节输出,由于电动汽车车载充电机的功率一般都比较小,所以交流充电桩无法实现快速充电。 (2)直流充电桩是直接给电动汽车电池充电的,根据BMS调节输出电压和电流,功能比交流桩要复杂很多。由于直流充电桩可直接为电动汽车的电池充电,一般采用三相四线制或三相三线制供电,输出的电压和电流可调范围大,可以实现电动汽车快速充电。因此得到广泛运用。 2.2 直流充电桩的型式:单枪、双枪轮充、双枪同充、一拖四普通群充 2.2.1单枪充电的优缺点 优点:结构和使用操作简单,成本低。缺点:①只能按照较大供电功率的电动汽车进行配置,设备投资比较大。②车辆数量,夜晚充电时需要人工对车辆进行充电调度。③充电功率较小的汽车充电,剩余功率浪费,系统运营能效比降低,利用率低。④升级改造费用高。 2.2.2双枪轮充的优缺点 优点:可以利用夜晚谷时电价,无需人工调度,结构和单枪相同,利用率更高。缺点:无法同时充电,处于大电流充电状态,无法同时小电流充电,对电池寿命不利,本质上仍然为单充,设备投资大,利用率稍低,升级改造费用较单枪充电桩低。 2.2.3双枪同充的优缺点 优点:比轮充利用率更高。缺点:固定功率,投资较高,利用率稍好于轮充,车辆多时仍需要人工干预调度。 2.2.4一拖四群充优缺点 优点:在固定模块上加上动态充电模块的架构,投资较小,一次可充电车辆多。缺点:无法平均的分配功率。 2.3 在选择充电桩时应选择具备高兼容性、扩展性、适用车型多和易升级的充电桩,避免导致充电桩不能适应电池技术的发展,无法对电动汽车充电。 3新能源汽车充电桩的选型 直流充电桩适合较好小区充电使用的,小型大约30万元,一个充电时间一个小时左右,交流充电桩适合普通小区充电,充电桩4万元一个,适合小区充电桩建设,充电时间需要至少六个小时。了解到充电桩的主要内容和类型,当前国内主要是用小型的直流充电桩为主。新能源汽车是直流充电桩的选型,要根据小区内部的实际情况进行选择。例如小区内新能源汽车数量比较少,而且安装新能源充电桩的地方不大,就可以通过安装新能源双枪同充的充电桩来进行充电,当小区内部有多辆新能源汽车,就可以安装一拖四普通的群充充电电桩对新能源汽车进行充电,在情况下,可以借助于电工对小区内的用电功率进行分配,例如在夜晚,人们需要休息,不需要大规模用电,就是用电低峰的时期,可以让小区内的新能源充电电桩用电功率进行合理分配。有些露天停车场也装有充电桩,要求充电桩要防雨雪,防太阳曝晒,为了和充电车轮准确对接,对充电桩不论在结构还在在控制方面有着更高的要求。 4新能源汽车充电桩的安装 新能源车与充电桩之间应保证距离:充电桩安装在车侧且不妨碍车门开启时,充电桩外廓(含防撞设施)距电动汽车净距不应小于0.4m,充电设备安装在车尾时,充电设备外廓(含防撞设施)距电动汽车净距不应小于0.5m。一般新能源汽车充电桩在小区内进行安装时,要先到小区物业了解情况,勘查安装的条件是否方便后续充电桩的安装。当前主要分为了挂壁式和立式的充电桩,充电挂壁式充电就是节省空间,比较便宜,但需要安装在布线的墙壁上。立式充电电桩比较贵,会占用大量空间,但是可以安装在四周空旷的停车场中。还有对小区的供电类型进行了解,当前充电电桩供电用的就是普通居民用电,这个线需要安装充电桩的人员到国家电网申请供电线路走向审批合格后才能进行布线。安装充电桩的时候不仅要注意充电桩本身,也要注意对充电桩安装的周围环境进行一定的保护,例如在安装充电桩的时候要设置防雨棚,这样可以有利于充电桩的使用,在新能源汽车充电桩安装的过程中,要注意使用安全问题。对充电桩的质量要做好保障,还有定期对充电桩进行相应的维护,安装充电桩的工作人员需要细心,用心,耐心,重视充电桩的问题。新能源汽车在充电桩上使用的注意事项主要有,需要车主正确掌握充电时间,充电不要超过十个小时,避免过度充电。如果一个小区内只有十辆以内的新能源汽车,就可以对小区局部内进行充电桩的建设,可以采取立式充电桩,在地面少量的位置进行充电桩安装,新能源汽车车主协调好充电时间,达到物尽其用的良好效果。 5 安科瑞充电桩收费运营云平台 5.1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。 5.2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。 5.3系统结构 微信图片_20220128110125 5.3.1系统分为四层: 1)即数据采集层、网络传输层、数据中心层和客户端层。 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)数据中心层: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。 5.4安科瑞充电桩云平台系统功能 5.4.1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。 881b137f5a7473288ce204dc27ec028 5.4.2.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。31fbf12fadabfb4c214a4868890ecc3 5.4.3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。 bcd62a559c3eb5a5c417ce929f0d9d0 5.4.4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。 9e072ad652be3cade9e3b89c5ea36a5 5.4.5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。 ee6c7c8e4fff9015f6d0b127522b8a2 5.4.6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。31e1269de39889ce8e4ef7d3a9c1e2c 5.4.7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 fc3db63432d0483e15823fc64e18e1c 743d560e22be6f833ed19b897a756c0 5.4.8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。 fb15a8cda8087602cdd6a356b15bfe5 839691b20d534c76596e7ca1851abdb 5.5系统硬件配置 6结语 在环境问题和能源问题愈发严重的当今社会,节能减排已经成为全世界的共同课题,绿色交通已经成为各国节能减排的一个较为重要的问题,在当前状态下汽车行业有了新的发展,新能源汽车应运而生。这样才能够然后新能源汽车充电桩的安装,做到物尽其用。
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    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-04-27
    • 日前,上海市人民政府办公厅印发《关于提振消费信心强力释放消费需求的若干措施》的通知。通知提出,鼓励消费者使用新能源汽车,对2020年年底前消费者在上海市注册的汽车销售公司购买纯电动汽车和插电式混合动力汽车,在车辆使用过程中产生的充电费用给予一定补贴。 近日,上海市政府召开新闻发布会,会上上海市发改委副主任任裘文表示,上海市已重点围绕6个方面研究制定了促进本市汽车消费若干政策。其中包括: 今年内增加4万个非营业性客车牌照供应额度;对本市消费者报废或转出国四以下排放标准汽车,并且新购置国六排放标准汽车的给予4千元补助;对消费者使用新能源汽车过程中发生的充电费用给予5千元补贴;扩大新能源汽车应用规模;完善充(换)电基础设施配套;营造智能汽车消费环境。 增加牌照供给方面,自今年3月起到年底,上海市将增加4万个非营业性客车牌照额度投放数量,相当于在2019年上海市车牌个人额度112119辆的基础上新增37%。根据牌照公告投放数量显示,上海市3月和4月的牌照公告投放数量分别为11070个、13500个,该数据相较以往均有一定幅度的增加。 除了增加牌照额度投放量外,上海市还将在鼓励燃油车以旧换新、新能源汽车充电补助、扩大新能源汽车应用规模、完善充换电基础设施和促进智能汽车等方面制定相关政策,全面提振上海市汽车市场。 鼓励燃油车以旧换新方面,上海本市消费者在报废或转出国四及以下排放标准燃油车,并新购置换国六排放标准燃油车时,政府将给予每辆车4000元补助。此外,政府积极鼓励在沪汽车销售企业在政府补贴上,给予消费者一定幅度的让利。 新能源汽车充电补助方面,除继续享有中央财政补助和购置税减免等政策外,上海市将针对本市消费者在使用新能源汽车过程中产生的充电费用,给予5000元的补助。 扩大新能源汽车应用规模方面,上海市将加快公交、出租等公共出行领域燃油车置换新能源汽车的工作。上海市预计将在2020年置换新能源公交车2500辆左右,纯电出租车5000辆左右。 同时,上海市将支持有条件的地区在物流等公共领域增加燃料电池示范线,并计划在年内新建5座加氢站。 此外,在个人将燃油车置换为新能源汽车时,相关部门在提供新能源汽车专用牌照额度后,还将继续保留消费者的燃油车上牌额度。 完善充换电基础设施配套方面,针对缓解充电桩进小区难、出租车充电难、充电安全监管难等问题,上海市发改委近日同相关单位制定了《上海市促进电动汽车充(换)电设施互联互通有序发展暂行办法》,并计划于5月1日起执行。该《暂行办法》中涉及一些社会关注较高的政策,例如,对出租车充电给予每度电0.4元的补贴。 营造智能汽车消费环境方面,上海市将加大应用场景开放力度,继续增加开放道路测试路段规模,增加测试场景,完善智能汽车测试、准入、使用、监管等方面的法律法规,积极探索有条件的地区率先开展商业化运营,为智能汽车消费营造良好的政策环境。 任裘文还表示,市发改委将会同相关部门抓紧完善相关政策,尽快发布本市促进汽车消费若干措施及相关配套细则,推动相关举措落实落地,提振消费者信心,释放汽车消费潜力。