張繼冬
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要： 隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注度不斷提高，公交領(lǐng)域的綠色低碳轉(zhuǎn)型成為重要發(fā)展方向。多場景有序充電作為一種創(chuàng)新的充電管理模式，對于公交綠色低碳轉(zhuǎn)型具有多方面的重要影響。本文深入探討了多場景有序充電的內(nèi)涵及特點(diǎn)，分析了其在公交領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)對能源利用效率提升、電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)、電池壽命延長以及公交運(yùn)營成本降低等方面帶來的積極影響，同時(shí)也指出了實(shí)施過程中可能面臨的挑戰(zhàn)，并提出了相應(yīng)的應(yīng)對策略，旨在為推動(dòng)公交綠色低碳轉(zhuǎn)型提供有益的參考。
一、引言
城市公共交通是城市運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在滿足居民出行需求方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)燃油公交帶來的能源消耗和環(huán)境污染問題日益突出，促使公交行業(yè)加快向綠色低碳轉(zhuǎn)型，電動(dòng)公交車憑借其低噪音等優(yōu)勢成為主流發(fā)展趨勢。然而，電動(dòng)公交車的大規(guī)模普及也帶來了充電管理等一系列新問題，多場景有序充電模式的出現(xiàn)為解決這些問題、推動(dòng)公交綠色低碳轉(zhuǎn)型提供了新的思路和有效途徑。
二、多場景有序充電的內(nèi)涵及特點(diǎn)
（一）內(nèi)涵
多場景有序充電是指根據(jù)不同的應(yīng)用場景，如公交停車場、公交樞紐、運(yùn)營途中的充電站等，結(jié)合電動(dòng)公交車的運(yùn)營規(guī)律、電網(wǎng)負(fù)荷情況以及用戶需求等因素，通過智能控制技術(shù)對充電過程進(jìn)行合理安排和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)充電時(shí)間、充電功率等參數(shù)的有序調(diào)節(jié)。
（二）特點(diǎn)
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靈活性：能夠適應(yīng)不同場景下電動(dòng)公交車的充電需求，無論是夜間集中充電還是日間運(yùn)營間隙充電，都可進(jìn)行針對性的充電計(jì)劃制定。
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智能化：依靠先進(jìn)的通信技術(shù)和智能控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)、車輛電池狀態(tài)等信息，自動(dòng)調(diào)整充電策略，確保充電過程的高效與安全。
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協(xié)調(diào)性：注重與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)互動(dòng)，通過合理安排充電時(shí)間和功率，避免大量電動(dòng)公交車同時(shí)充電對電網(wǎng)造成的沖擊，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)負(fù)荷的平滑調(diào)節(jié)。
三、多場景有序充電對公交綠色低碳轉(zhuǎn)型的積極影響
（一）提升能源利用效率
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優(yōu)化充電時(shí)間：通過分析公交運(yùn)營時(shí)間表和電網(wǎng)低谷時(shí)段，將電動(dòng)公交車的充電安排在電網(wǎng)負(fù)荷較低的時(shí)間段，如夜間谷電時(shí)段。此時(shí)電價(jià)相對較低，且電網(wǎng)供電充足，可充分利用低價(jià)電能為車輛充電，減少能源成本的同時(shí)提高了能源的整體利用效率。
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精準(zhǔn)控制充電功率：根據(jù)電池的剩余電量、充電狀態(tài)以及車輛下次運(yùn)營時(shí)間等因素，智能調(diào)整充電功率。避免了過度充電和快速充電對電池造成的能量損失，確保電能能夠最大限度地轉(zhuǎn)化為車輛行駛的有效動(dòng)力，進(jìn)一步提升能源利用效率。
（二）調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷
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削峰填谷：在公交運(yùn)營高峰時(shí)段，大量電動(dòng)公交車集中在停車場或樞紐等待充電，如果無序充電，可能會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷峰值過高。而多場景有序充電可以將部分充電任務(wù)分散到電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段，起到削峰填谷的作用，減輕電網(wǎng)在高峰時(shí)段的供電壓力，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。
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響應(yīng)電網(wǎng)需求：在電網(wǎng)出現(xiàn)緊急情況，如電力供應(yīng)緊張時(shí)，有序充電系統(tǒng)可以根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)控指令，及時(shí)調(diào)整電動(dòng)公交車的充電策略，如暫停充電或降低充電功率，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)公交車與電網(wǎng)的靈活互動(dòng)，保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
（三）延長電池壽命
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避免過充過放：多場景有序充電能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測電池狀態(tài)，嚴(yán)格控制充電和放電的限度。避免電池長時(shí)間處于過充或過放狀態(tài)，這兩種情況都會(huì)對電池的性能和壽命造成嚴(yán)重?fù)p害。通過合理的充電管理，可有效延長電池的使用壽命，降低電池更換成本。
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控制充電速率：根據(jù)電池的類型和健康狀況，有序充電系統(tǒng)可以選擇合適的充電速率。對于新電池，可以采用相對較快的充電速率以提高充電效率；而對于老化電池，則適當(dāng)降低充電速率，減少電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)壓力，從而延長電池的使用壽命。
（四）降低公交運(yùn)營成本
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節(jié)約能源成本：如前文所述，利用電網(wǎng)低谷時(shí)段充電可享受較低的電價(jià)，大幅降低了電動(dòng)公交車的充電費(fèi)用。以一個(gè)擁有大量電動(dòng)公交車的城市為例，通過有序充電每年可節(jié)約可觀的能源成本。
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減少電池更換成本：延長電池壽命意味著減少了電池更換的頻率，電池作為電動(dòng)公交車的重要部件，其更換成本較高。多場景有序充電通過科學(xué)的充電管理有效保護(hù)電池，從而降低了公交運(yùn)營企業(yè)在電池更換方面的支出。
四、多場景有序充電實(shí)施過程中面臨的挑戰(zhàn)及應(yīng)對策略
（一）面臨的挑戰(zhàn)
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技術(shù)兼容性：不同品牌和型號(hào)的電動(dòng)公交車以及充電站設(shè)備可能存在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一致的情況，這會(huì)影響多場景有序充電系統(tǒng)的兼容性和通用性，導(dǎo)致充電管理出現(xiàn)困難。
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數(shù)據(jù)安全與隱私：有序充電過程涉及大量車輛和電網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，如電池狀態(tài)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)的安全和隱私保護(hù)至關(guān)重要，一旦泄露可能會(huì)帶來嚴(yán)重后果。
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運(yùn)營管理協(xié)調(diào)：需要協(xié)調(diào)公交運(yùn)營企業(yè)、充電站運(yùn)營商、電網(wǎng)企業(yè)等多個(gè)主體之間的關(guān)系，確保各方在充電時(shí)間、充電功率等方面達(dá)成共識(shí)，實(shí)現(xiàn)有序充電的有效實(shí)施。
（二）應(yīng)對策略
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制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：相關(guān)部門應(yīng)加快制定電動(dòng)公交車及充電站設(shè)備的統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)不同品牌和型號(hào)產(chǎn)品之間的兼容性，為多場景有序充電系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
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加強(qiáng)數(shù)據(jù)管理：建立完善的數(shù)據(jù)安全防護(hù)體系，采用加密技術(shù)、訪問控制等手段保護(hù)數(shù)據(jù)的安全和隱私。同時(shí)，規(guī)范數(shù)據(jù)的采集、傳輸和使用流程，確保數(shù)據(jù)的合法合規(guī)。
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建立協(xié)同機(jī)制：由政府牽頭，組織公交運(yùn)營企業(yè)、充電站運(yùn)營商、電網(wǎng)企業(yè)等相關(guān)主體建立定期溝通和協(xié)同工作機(jī)制，明確各方的責(zé)任和義務(wù)，共同制定充電計(jì)劃和策略，解決運(yùn)營管理協(xié)調(diào)過程中出現(xiàn)的問題。
五、安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)助力有序充電開展
（一）概述
AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)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(shí)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。
（二）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(shí)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(jì)。
（三）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(jì)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(shí)時(shí)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(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。
小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。
（四）安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能
1.智能化大屏
智能化大屏展示站點(diǎn)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(shí)長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)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。
2.實(shí)時(shí)監(jiān)控
實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)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。
3.交易管理
平臺(tái)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。
4.故障管理
設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運(yùn)維人員可通過運(yùn)維APP收取故障推送，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。
5.統(tǒng)計(jì)分析
通過系統(tǒng)平臺(tái)，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。
6.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理
在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營商戶，運(yùn)營商可建立和管理其運(yùn)營所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。
7.運(yùn)維APP
面向運(yùn)維人員使用，可以對站點(diǎn)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(shí)可接收故障推送
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。
（五）系統(tǒng)硬件配置
六、結(jié)論
多場景有序充電模式作為公交綠色低碳轉(zhuǎn)型中的一項(xiàng)重要舉措，對提升能源利用效率、調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷、延長電池壽命以及降低公交運(yùn)營成本等方面都有著顯著的積極影響。盡管在實(shí)施過程中面臨著技術(shù)兼容性、數(shù)據(jù)安全與隱私、運(yùn)營管理協(xié)調(diào)等挑戰(zhàn)，但通過制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)數(shù)據(jù)管理以及建立協(xié)同機(jī)制等應(yīng)對策略，可以有效克服這些困難。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和相關(guān)政策的持續(xù)支持，多場景有序充電必將在公交綠色低碳轉(zhuǎn)型中發(fā)揮更加重要的作用，推動(dòng)城市公共交通向更加綠色、低碳、可持續(xù)的方向發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]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(dòng)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(jì)與應(yīng)用手冊.2022.05版
作者介紹：
張繼冬，任職安科瑞電氣股份有限公司。
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