淺談電動車充電樁的發展及前景

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：伴隨汽車產業的發展，為了解決環境污染的問題，政府出臺了利于新能源汽車發展的優惠政策，在這些政策支持的背景下，推動了新能源汽車產業的發展。但是，在新能源汽車使用中與之相匹配的基礎充電樁較少，在一定程度上限制新能源汽車產業的發展。因此，為了推動新能源汽車產業的發展，需要優化充電樁安裝位置選擇方案，以提高新能源充電的整體效果，滿足行業的可持續發展需求。

關鍵詞：充電樁；使用；前景

??近年來，由于溫室效應的不斷加劇，降低碳排放已成為各國發展的重要任務，作為降低碳排放重要工具的電動汽車再一次收到了重視，在我國，十二五規劃中，更是把電動汽車產業作為重點扶持的產業。而本智能共享充電樁以單片機為核心，充分提供了安全、有效的充電方式。其由4大部分構成，主體部分主要由總控模塊構成，總控模塊主要進行信息處理，信息發接收等工作。總的來說，加入單片機的充電樁可以面向更多的場所，不僅是在充電站，還可以放置在街頭、小區等各個地方，在提供安全充電的同時，更方便了車主自由充電的需求，因此，關于單片機為核心的智能充電樁的研究非常具有意義。

1.1新能源充電樁的發展現狀

??在新能源汽車產業發展中，配套性的設施建設成為行業關注的焦點，在2018年上半年，新能源汽車達到了199萬輛，但是與之配套的充電樁為60多萬個，這種現象影響了新能源汽車的充電效果。為了更好的提高新能源產業的發展模式，國家相關部門將相關政策與新能源電樁發展進行融合，并提出了“一車一樁"的需求。整個過程需要注意的是，在充電樁建設中一定要關注電樁質量，通過充電方案的調整以及方案的落實，提高新能源充電的有效性，為新能源行業的持續發展奠定基礎。

1.2投資較大，盈利困難

??在2019年之前，國家未對充電樁行業給予明確的支持政策，充電運營企業盈利困難。由于該行業投資高、回報周期長，又缺少有效的盈利模式，整個行業前期都處于長期虧損狀態，多家企業倒閉、退市。但也有部分頭部企業逐漸進入投資回收階段，如特來電在電動汽車行業高速轉暖的大背景下，憑借“自建+托管"模式迅速做大公共充電樁規模，憑借高額的占有率以及多年持續的高比例研發投入，于2018年開始扭虧為盈。

1.3盈利能力有待提升，提升盈利率可

??顯著縮短投資回報周期充電樁運營商盈利能力較弱已成為行業共識，目前僅很少數充電樁運營商在財務報告中顯示開始盈利。公共充電樁的盈利能力取決于單樁利用率和充電服務費兩大因素，目前運營商的收入絕大多數來源于服務費的收取，模式較為單一。而激烈的競爭和用戶對充電費用較為敏感導致服務費短時間難以上升，因此單樁利用率成為目前運營商盈利的重中之重。經測算，若充電樁的充電服務費平均為0.5元的情況下，利用率提升2.5%可以顯著縮短兩年的動態投資回報周期，而更加合理的選址布局和加大直流樁的投建為提升利用率的關鍵所在。

2.1純電車充電樁安裝位置的模塊設計

??在新能源產業背景下，純電動車的出現滿足了汽車行業的可持續發展需求。一般情況下，純電車充電口的布置方法分為以下兩種:一是，快慢充電口的分開布置。對于這種充電口而言，主要為單個充電口，內部空間接口小。但是，在具體的安裝設計中，需要預留兩個位置，增加了使用難度，而且，這種充電樁的安裝成本較高，無法滿足行業的經濟發展需求。二是，集中布置快慢充電口。對于這種安裝位置確定方法而言，可以提高用戶的使用效率，但是，空間布局較大。

2.2落實國家發展戰略的必然要求

??充電樁業務牽引承載著兩大強國戰略：一是交通強國戰略，充電樁是電動汽車普及的重要保障，也是交通電氣化轉型的關鍵基礎設施；二是能源安全新戰略，建設充電樁是推進能源消費革命的一項重要戰略舉措，將能源互聯網創新發展。發電企業開展充電樁運營有利于促進能源與交通、電動汽車、信息通信等領域跨界合作，圍繞多元化生產與應用需要，構建新型產業生態，有利于推動能源生產與能源消費的融合，提升發電產業核心競爭力。

2.3開展“光儲充放"多功能一體站試點建設

??發電企業具有雄厚的工程建設能力，建議開展“源-樁-車"友好協同技術研究和“光儲充放"多功能綜合一體充電站試點建設，為新能源、充電樁、電動汽車的智能匹配提供全面系統的解決方案，促進充電樁與可再生能源高效協同，實現光伏、儲能、充電高效協同、能量互補，努力降低能源生產消費對生態環境的影響。

2.4布置方案

??結合純電車充電樁的安裝特點，在安裝位置布置中應該做到以下幾點。第一，確定純電車充電口的布置特點。在充電樁安裝位置確定中，需要結合以往經驗，在集中布置快慢充電口插座時，雖然占用的空間較大，但是在實際的使用中，需要利用原有的充電位置，稍微增加布置空間，以滿足用戶對充電樁安裝位置的選擇需求，降低成本開發難度，提高新能源充電樁安裝位置選擇的整體效率，為新能源產業的持續運行提供支持。第二，純電動車充電口方案布置中，一定要降低充電口的承載力，可以使用橡膠密封圈進行固定。如三段式充電中，應該采用限流充電的方法，其充電過程。通過純電車充電樁安裝位置的確定，滿足用戶的使用需求，并科學確定插座位置，實現充電樁位置安裝及確定的有效性。

??目前，國內一些廠商既是充電設備制造商，也是充電設施運營商，如珠海泰坦能源科技股份有限公司、青島特銳德電氣股份有限公司等；另外一些電力企業則僅僅作為充電設施運營商，不自己生產充電設備而是通過采購的形式進行運營，比如國家電網、南方電網等；最后一部分廠商既是充電設施運營商也是運營方案的解決商，如深圳充電網科技有限公司。由于各個廠商之間設備及運營領域商業模式差別大，設備生產的企業基本上已實現盈利，運營的企業平均仍需5-7年才能回收成本，為了縮短成本回收時間，亟待探索多元的盈利模式。由于充電設備的領域廠商較多，且充電設備大多是都是依照國標生產的零件，所以充電設備領域已成為紅海，部分原來僅是充電設備生產商的公司逐漸開始向下游運營領域延伸，充電設備商由于發展較早，進入門檻較低，利潤空間有限、存在同質化現象嚴重，故開始向充電設施運營布局，并開始積極探索多元的盈利模式，已達到回收設施運營成本。區別與傳統的運營模式——主要依靠收取充電服務費的方式，如今，充電服務費+個別增值服務費和充電服務費+充電APP運營費用也成為盈利的主流模式。其中充電服務費+個人增值服務費的意思是依靠收取充電服務費和新能源汽車租賃、車位經營、新能源汽車銷售等組成的個別增值服務；充電APP運營主要是指大量的用戶的充電數據形成的汽車大數據費用。

4.1概述

??AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統通過物聯網技術對接入系統的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數據采集和監控，實時監控充電樁運行狀態，進行充電服務、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應用場所

??適用于民用建筑、一般工業建筑、居住小區、實業單位、商業綜合體、學校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

4.3系統結構

系統分為五層：

??1）即數據采集層、網絡傳輸層、數據中心層和客戶端層。

??2）數據采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進行電能計量和保護。

??3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

??4）數據中心層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

??5）應客戶端層：系統管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

1）智能化大屏

??智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

2）實時監控

??實時監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態、回路狀態、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

??平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進行賬戶進行充值、退款、凍結、注銷等操作，可查看小區用戶每日的充電交易詳細信息。

4）故障管理

??設備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進行派發處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現場問題。

5）統計分析

??通過系統平臺，從充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統計信息、能耗統計信息等。

6）基礎數據管理

??在系統平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價格策略、折扣、優惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、 凍結和解綁。

7）運維APP

??面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠程參數設置，同時可接收故障推送

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。

4.5系統硬件配置

??新能源汽車的發展，離不開充電設施的發展。目前，國內充電設施運營領域尚處于一片藍海，產業鏈各環節正紛紛搶占這塊蛋糕，然而，各大廠商的之間的產品差異巨大，難以兼容，設備利用率不高。只有規范市場充電設施，統一接口，統一管理，才能進一步推動新能源汽車的發展。

??[1]李洪萍.關于充電樁的使用和前景[J]。

??[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊 .2022.05版

??[3]吳恒飛.新能源汽車主流充電樁和充電樁建設難題的分析[J].現代經濟信息,2019(23):325.

??[4]鞏碩.結合區塊鏈的充電樁電池診斷系統及共享策略研究[D].上海工程技術大學,2020.

??[5]張杰.電動汽車充電樁的設計與研究[D].吉林大學,2019.

??[6]沈成,徐文慧.電動汽車充電樁現場檢測方法的探討[J].四川水泥,2019(11):179.

??[7]蔣璐璐,吳圣沖.電動汽車充電樁遠程實時監控系統的研究與設計[J].南方農機,2019,50(21):43.

任運業，男，安科瑞電氣股份有限公司，從事電氣相關物聯網系統研發工作。