安科瑞 陳聰

摘要：如今，新能源汽車充電站的建設和運營已經(jīng)成為推動能源轉型、減少碳排放的重要一環(huán)，隨著能源結構調(diào)整和公眾環(huán)境保護意識的增強，新能源汽車正逐漸走進人們的生活，充電站能源消耗以及運營過程中的能源浪費等問題正逐步凸顯，節(jié)能措施成為推動新能源汽車行業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)?；诖?，簡單討論節(jié)能措施在充電站建設及運營中應用的價值和挑戰(zhàn)，并深入探討節(jié)能措施，以供參考。

關鍵詞：新能源汽車；充電站建設；節(jié)能建材

0引言

在新能源汽車充電站的建設和運營中，節(jié)能措施是實現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)，通過選用高效節(jié)能的充電設備、優(yōu)化充電站布局以及采用智能化管理系統(tǒng)等手段，可以至大限度降低能源消耗，提高能源利用效率，從而降低充電站的運營成本，減少對環(huán)境的影響。

1節(jié)能措施在充電站建設及運營中的應用價值

首先，采用節(jié)能設備和技術可以有效降低充電站的能源消耗，降低運營成本。例如，選擇高效率的充電樁和變壓器，以減少能源轉化過程中的能量損耗；利用智能充電管理系統(tǒng)，提高充電設備的運行效率，避免浪費能源。其次，合理規(guī)劃充電站設計布局，優(yōu)化充電樁安裝的位置和數(shù)量，使充電站更好地適應用戶需求，避免資源閑置浪費，同時利用可再生能源，如太陽能、風能等作為充電站的能源供應，不僅可以減少對傳統(tǒng)能源的依賴，還能減少碳排放，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。再次，隨著社會對環(huán)保節(jié)能的重視程度不斷提高，采用節(jié)能措施可以提升充電站的形象和品牌價值，獲取更多用戶關注和選擇，提高充電站的盈利能力，從而增強其市場競爭力。最后，隨著能源技術不斷發(fā)展，節(jié)能措施將會不斷更新、完善，為充電站可持續(xù)發(fā)展提供更多的可能性和機遇，因此，將節(jié)能措施納入充電站建設及運營中，不僅可以滿足當前的需求，還能為未來的發(fā)展打下堅實的基礎。

2充電站建設及運營節(jié)能面臨的挑戰(zhàn)

首先，傳統(tǒng)充電站在電能轉換和傳輸過程中存在能量損耗，直流快充等高功率充電方式能效較低，存在能源浪費的問題，如何提高充電設備的能效，降低能源損耗，是當前亟待解決的問題之一。其次，合理的充電站布局和設備配置能夠減少能源浪費和降低運營成本，但現(xiàn)實中往往受用地成本、城市規(guī)劃以及充電需求等多種因素制約，導致充電站建設存在局限性。如何在有限的空間內(nèi)實現(xiàn)*優(yōu)的充電設備布局和配置，是設計人員需要綜合考量的問題[1]。再次，充電站的運營涉及充電設備維護、用戶服務等多個方面，高效的運營管理能夠非必要的能源消耗和減少資源浪費，而目前充電站運營管理體系有待完善，仍存在信息不對稱、服務不規(guī)范等問題，導致能源利用效率低。政府部門應加大政策支持力度，出臺相關政策措施，鼓勵和引導充電站建設與運營單位創(chuàng)新和應用節(jié)能措施，推動整個行業(yè)朝節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展。

3充電站建設及運營的節(jié)能措施

3.1節(jié)能建材選用與綠色施工

在充電站建設中，選擇節(jié)能建材是實現(xiàn)節(jié)能目標的首要步驟。選擇具有良好保溫隔熱性能的建筑材料，如外墻保溫板、雙層玻璃窗、隔熱屋頂材料等，能夠減少能量在建筑內(nèi)部散失；選擇具有較高光反射率的外墻涂料和屋面材料，能夠有效降低建筑表面的熱吸收，減輕空調(diào)系統(tǒng)的負荷，進而降低能耗。綠色施工技術是指在建筑施工過程中采用環(huán)保、節(jié)能的施工方法和工藝，以減少能源消耗和對環(huán)境的影響，例如，采用預制構件和模塊化建筑（圖1）技術，可以降低施工現(xiàn)場的能源消耗和減少建筑廢棄物數(shù)量。采用低污染施工材料和環(huán)保型建筑施工設備，也是實現(xiàn)綠色施工的重要手段[2]。在充電站建設過程中，一方面，需要根據(jù)建筑設計和環(huán)境特點，合理選用節(jié)能建材，并結合實際情況進行應用。例如，在建筑外墻和屋面采用外保溫材料，提高建筑的保溫性能；在照明系統(tǒng)中采用發(fā)光二極管節(jié)能燈具，降低照明能耗；在空調(diào)系統(tǒng)中采用高效節(jié)能的變頻空調(diào)，提高能源利用率等。通過上述措施，有效降低充電站能耗，提升節(jié)能效果。另一方面，需要建立科學的施工管理體系，嚴格執(zhí)行綠色施工標準和規(guī)范，確保施工過程中各項節(jié)能措施的有效實施。例如，建立節(jié)能建材選用標準和施工驗收機制，加強對施工現(xiàn)場的能源消耗監(jiān)測和管理，推行施工垃圾分類處理，加強對施工人員環(huán)保意識培訓和綠色施工技能提升，增強其環(huán)保意識和節(jié)能意識，使綠色施工理念深入人心。充電站建成后，需要進行節(jié)能效果評估，分析各項節(jié)能措施的實際效果，及時發(fā)現(xiàn)并解決存在的問題，并根據(jù)評估結果，對充電站的節(jié)能系統(tǒng)進行優(yōu)化調(diào)整，進一步提升節(jié)能效果和運行效率，實現(xiàn)充電站的可持續(xù)發(fā)展。

圖1模塊化建筑示意圖

3.2充電樁布局與設備配置

在選擇充電站的場地和位置時，需要考慮充電樁的布局設計，至大限度提高充電站的利用率和運行效率。位于城市中心區(qū)域，由于停車時間較短，可以適當增加快充樁的數(shù)量；而在郊區(qū)或高速公路服務區(qū)，可以增加慢充樁的配置，以滿足長時間停車充電的需求。配置充電樁智能化管理和監(jiān)控系統(tǒng)，能有效提高充電站的運行效率和服務質量，可以遠程監(jiān)控、管理充電樁，包括實時監(jiān)測充電樁的工作狀態(tài)、充電車輛的充電情況、充電服務的效率等，從而及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，提高充電站的運行效率和用戶滿意度[3]。在充電樁設備的選擇上，應優(yōu)先考慮節(jié)能環(huán)保原則，選擇高效能、低功耗、低排放的充電設備?？梢赃x擇采用充電技術和材料的充電設備，如智能充電控制器、高效能的充電轉換器（圖2）等，以提高充電效率和降低能耗；還可以采用可再生能源，如太陽能、風能等，為充電站提供清潔能源，降低能源消耗和環(huán)境污染。通過合理配置充電設備和優(yōu)化運行模式，能進一步提高充電站的節(jié)能效益。例如，可以根據(jù)車輛的充電需求和充電站的負荷情況，合理安排充電樁的使用順序和充電功率，達成平衡充電樁負載和節(jié)約能源的效果；還可以采取分時段充電、定時充電等方式，利用低谷時段的電力資源，降低充電成本和能耗。為了確保充電設備的正常運行和長期穩(wěn)定性，管理人員需要定期進行充電設備的維護和保養(yǎng)，包括定期檢查充電樁電氣連接的接頭、充電線路、充電設備的散熱系統(tǒng)等，及時發(fā)現(xiàn)并處理設備的故障或異常情況，保障充電站的正常運行和用戶的安全充電。

圖2充電轉換器示意圖

3.3智能預約與排隊系統(tǒng)建設

智能預約與排隊系統(tǒng)包括智能預約系統(tǒng)和智能排隊兩個部分。智能預約系統(tǒng)采用智能算法和大數(shù)據(jù)分析技術，根據(jù)歷史充電數(shù)據(jù)、用戶行為模式和交通狀況等信息，智能分析和預測未來充電需求，并合理安排充電樁資源的分配和調(diào)度。例如，根據(jù)用戶的預約需求和車輛類型，提前為用戶分配充電樁，并通過智能調(diào)度算法提高充電樁的利用率，避免出現(xiàn)擁堵和等待情況，提高充電效率。智能排隊系統(tǒng)采用云計算技術和分布式架構（圖3），通過云端服務器實時監(jiān)測充電樁的使用情況和充電效率，并根據(jù)實際情況動態(tài)調(diào)整充電樁的排隊順序和分配策略，至大限度地優(yōu)化充電服務和用戶體驗。例如，當某個充電樁出現(xiàn)故障或異常情況時，智能排隊系統(tǒng)將自動調(diào)整其他充電樁的排隊順序，確保用戶能夠及時充電，避免單個充電樁故障所導致的服務中斷或延遲。智能預約與排隊系統(tǒng)可以為用戶提供充電咨詢、故障處理等服務，提高用戶的滿意度和信任度。智能預約與排隊系統(tǒng)通過手機APP等智能終端，為用戶提供便捷的充電預約和排隊服務，用戶可以通過手機APP實時查詢充電樁的使用情況和排隊情況，并進行預約和排隊操作，避免等待時間過長而造成的不便和浪費。智能預約和排隊系統(tǒng)還能根據(jù)用戶的充電歷史和偏好，為用戶至優(yōu)的充電樁和充電時段，提升用戶的充電體驗和滿意度。例如，智能預約和排隊系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的行程計劃和車輛類型，智能的充電樁和合適的充電時段，減少用戶的等待時間和充電開支[4]。智能預約與排隊系統(tǒng)還具備實時監(jiān)控和遠程管理功能，工作人員能隨時掌握充電站的運行狀態(tài)和充電設備的使用情況，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。

負載均衡器

應用服務器應用服務器

商品用戶

商品服務用戶服務

搜索

讀請求

寫請求

寫數(shù)據(jù)庫服務器

商品訂單用戶

數(shù)據(jù)同步

搜索引擎集群

讀數(shù)據(jù)庫服務器

商品訂單用戶

應用服務器

訂單

訂單服務

緩存服務器

圖3分布式架構示意圖

3.4能源利用效率檢測與調(diào)整

安裝智能監(jiān)測設備和傳感器，實時監(jiān)測充電站的能源消耗情況和充電設備的運行狀態(tài)，獲取充電量、充電功率、電能消耗等數(shù)據(jù)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)設備之間的數(shù)據(jù)共享和信息傳遞，形成全面、準確的能源監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而為后續(xù)能源利用效率調(diào)整提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。對充電站的能源利用情況進行統(tǒng)計和分析，找出能源消耗較大的設備或環(huán)節(jié)，識別能源利用效率較低的問題點。例如，分析不同時間段的充電需求，發(fā)現(xiàn)高峰時段的充電效率較低，或發(fā)現(xiàn)某些設備的能效較差，導致能源浪費。通過上述分析，可以有針對性地確定調(diào)整策略，提高能源利用效率，針對監(jiān)測到的問題和瓶頸，采取相應調(diào)整措施，優(yōu)化能源利用效率。例如，在高峰時段采取差異化電價政策，引導用戶錯峰充電，減輕充電負荷，提高充電效率；或者維護和更新能效較低的設備，提升設備的能效水平，降低能源消耗；優(yōu)化充電站的運營流程和管理機制，提高設備利用率和運行效率，進一步提高能源利用效率[5]。建立定期的能源利用效率評估機制，定期監(jiān)測和評估充電站的能源利用情況，檢查調(diào)整策略的實施效果，根據(jù)評估結果，及時調(diào)整和優(yōu)化運營策略，進而提高能源利用效率。利用數(shù)據(jù)分析和人工智能技術，對能源利用數(shù)據(jù)進行深度挖掘和預測分析，為未來的能源利用效率提升提供科學依據(jù)和決策支持。

4安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)選型方案

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術對接入系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，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(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。

4.2應用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎設施設計。

4.3系統(tǒng)結構

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡傳輸層、數(shù)據(jù)中心層和客戶端層。

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

3）網(wǎng)絡傳輸層：通過4G網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器。

4）數(shù)據(jù)中心層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，應用服務器部署數(shù)據(jù)采集服務、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎數(shù)據(jù)庫。

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

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎數(shù)據(jù)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(tǒng)功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進行統(tǒng)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(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

4.4.2實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(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。

4.4.3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(qū)用戶每日的充電交易詳細信息。

4.4.4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(fā)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(xiàn)場問題。

4.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)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(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

4.4.6基礎數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)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(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

4.4.7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(huán)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(shù)設置，同時可接收故障推送

4.4.8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(tǒng)硬件配置

5結語

隨著技術不斷進步和政策支持力度不斷加大，相信未來將有更多創(chuàng)新的節(jié)能技術和方法得以應用，進一步提高充電站的能效，降低能源消耗，推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)向更加健康、可持續(xù)的方向發(fā)展。隨著新能源汽車的普及和市場份*的增長，充電基礎設施的規(guī)模和覆蓋范圍也將不斷擴大，為推動清潔能源交通普及和實現(xiàn)碳中和目標奠定堅實基礎。

參考文獻

[1]王玉.新能源汽車充電站建設及運營的節(jié)能措施分析.

[2]邵佳佳，吳志煒，陳小毅.新能源汽車大數(shù)據(jù)在充電供需研究中的應用[J].供用電，2022，39（12）：74-81.

[3]楊宏.新能源汽車推廣中電子集成技術的運用研究[J].科技資訊，2022，20（12）：48-51.

[4]馮欣，陳潔楠，魯沁軒，等.城市新能源汽車充電設施建設困境探究[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2021（7）：15-18.[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)應用手冊2020.06版.