扫一扫,微信关注我们
主营产品:分体式电流互感器、低压开合式电流互感器、有源电力滤波装置
摘要:随着社会现代化的深入推进,环境保护和资源利用可持续化发展的重要性愈发显著。电动汽车因其在节能、效率、环保等方面的突出优势,开始越来越多的进入城市交通系统。然而目前充电桩等相关配套设施缺乏合理的设置依据,不利于电动汽车的可持续发展。本文根据充电桩及电动汽车充电特性,提出了电动汽车充电需求和充电桩设置数量分析方法;构建了包含社会条件、基本条件等指标及气象因素、地理因素等二级指标在内的公共充电桩布局方案评价指标体系,建立了基于模糊综合评价法的公共充电桩布局方案评价模型,并进行了案例分析。结果表明,本文提出的方法可以为确定公共充电站充电设施规模及布局方案提供定量依据,有利于揭示影响充电桩布局的关键因素,对优化公共充电站的设施布局有一定的应用价值。
关键词:电动汽车;充电桩;布局方案;评价指标体系;模糊综合评价
1引言
汽车为社会带来了巨大变革,但也造成了不可小觑的资源浪费和环境污染。与此同时,电动汽车在低碳、节能、功效等方面具备显著优势,能源利用率显著高于燃油汽车。除此之外,电动汽车相对燃油汽车噪声低,有效缓解了城市的噪音污染。然而,新能源汽车的发展和应用一定程度上取决于充电桩的发展水平。纵观全国,充电基础设施的建设才刚刚起步,充电站的选址和内部充电桩的数量设置还未形成一套完整的科学理论体系。充电站等相关配套设施存在数量不足及布局缺乏合理性等问题,地限制了电动汽车及社会的可持续发展。
当前,围绕充电配套设施的研究多数基于充电需求展开。LEE[1]分析发现电动汽车的行驶距离、行驶时长和开始行驶时间三者之间存在一定的联系,通过预测得到了电动汽车日间充电需求的分布情况。分析了充电设施建设的影响因素,并基于盈亏平衡理论,建立了充电站经济效益分析模型。收集了诸多驾驶员的充电数据,依据GeneralPacketRadioService技术,运用蒙特卡洛模拟方法预测了不同时间段的充电负荷。苏舒等[4]构建了基于Agent-元胞自动机的演化模型来预测充电需求时空分布的动态性。许威等[5]充分考虑用户出行习惯的多样化和错杂化,同时计算了多种场景下的电动汽车充电负荷。周国鹏等[6]分析了电动汽车的充电需求,同时预测了国内部分地区的电动汽车充电需求。
国内外学者关于充电站所做研究更多的是基于充电需求的较大范围的宏观规划,针对某一特定区域进行充电站的布局规划时仍缺乏一整套可参考的方法。本文旨在提出公共充电站充电设施需求分析及布局方案评价方法,为优化充电站设施布局提供借鉴。
2充电站内部充电设施需求分析方法
2.1电动汽车充电时间
电动汽车充电时间应该从一下几个方面考虑:(1)电动汽车的每日平均充电时间,(2)电动汽车的年均行驶里程,(3)电动汽车一年时间里的行驶天数,(4)电动汽车电池的续航里程,(5)—电动汽车充满电所需时间,
查阅资料得知,电动汽车年平均里程约24000km,平均每年行驶约276天,电池平均续航里程为391km,快充桩充满所需平均时间约为2h,慢充桩充满所需平均时间约为8h,可得电动汽车的每日平均充电时间的取值范围为0.45-1.78h。
2.2电动汽车充电需求分析
在对充电需求量进行计算时,需要充分考虑各类影响充电站选址的因素,在正确预测车辆周转率的基础上,建立定量因素与模型之间的关系,继而可以得到一个相对可靠的充电站需求预测模型。具体需要考虑以下几个方面:(1)电动汽车的充电需求量,(2)连接系数,介于0到1之间,(2)研究范围内电动汽车的数量,(3)电动汽车的平均功率,(4)电动汽车的每日平均充电时间。
2.3充电桩设置数量分析
充电桩数量的设置应基于以需求为导向,充分考虑实际设置区域大小、政策法规要求及停车场的车位周转率等因素。参考国内外各类充电桩设置类型,充电桩设置数量应该从一下几个方面考虑:(1)充电站内部充电桩设置数量;(2)充电站充电需求总量;(3)型单个充电桩的充电功率,包括快充桩和慢充桩。
3电动汽车公共充电桩布局评价指标
目前对于公共充电桩布局方案的评价指标体系针对性较为突出,但覆盖面较窄。充电桩布局方案评价指标体系评价指标体系由三类指标组成,分别是、二级及三级指标。指标包括社会条件、基本条件、区域条件以及应急救援条件。二级指标包括气象因素、地理因素、电力因素、人口密度、周边敏感地区的距离、区域交通状况、城市发展协调性、充电需求匹配性、综合应急救援能力以及避灾疏散能力。三级指标包括风向、雷电、气温、地质情况、地势情况、与周边居民区及工厂或重大危险源及潜在火源的距离、与城市规划相协调经济合理性、消防急救公安应急救援能力、紧急避难场所以及应急疏散道路等指标。
4安科瑞充电桩收费运营云平台系统选型方案
4.1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。
4.2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。
4.3系统结构
系统分为四层:
1)即数据采集层、网络传输层、数据层和客户端层。
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。
4.4安科瑞充电桩云平台系统功能
4.4.1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。
4.4.2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。
4.4.3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。
4.4.4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。
4.4.5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。
4.4.6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。
4.4.7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
4.4.8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。
4.5硬件配置
类型 | 型号 | 图片 | 功能 |
安科瑞充电桩收费运营云平台 | AcrelCloud-9000 |
| 安科瑞响应节能环保、绿色出行的号召,为广大用户提供慢充和快充两种充电方式壁挂式、落地式等多种类型的充电桩,包含智能7kW交流充电桩,30kW壁挂式直流充电桩,智能60kW/120kW直流一体式充电桩等来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求,提供电动汽车充电软件解决方案,可以随时随地享受便捷安全的充电服务,微信扫一扫、微信公众号、支付宝扫一扫、支付宝服务窗,充电方式多样化,为车主用户提供便捷、安全的充电服务。实现对动力电池快速、安全、合理的电量补给,能计时,计电度、计金额作为市民购电终端,同时为提高公共充电桩的效率和实用性。 |
互联网版智能交流桩 | AEV-AC007D |
| 额定功率7kW,单相三线制,防护等级IP65,具备防雷 保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、远程升级,支持刷卡、扫码、即插即用。 通讯方:4G/wifi/蓝牙支持刷卡,扫码、免费充电可选配显示屏 |
互联网版智能直流桩 | AEV-DC030D |
| 额定功率30kW,三相五线制,防护等级IP54,具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级,支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式:4G/以太网 |
互联网版智能直流桩 | AEV-DC060S |
| 额定功率60kW,三相五线制,防护等级IP54,具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级,支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式:4G/以太网 支持刷卡,扫码、免费充电 |
互联网版智能直流桩 | AEV-DC120S |
| 额定功率120kW,三相五线制,防护等级IP54,具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级,支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式:4G/以太网 支持刷卡,扫码、免费充电 |
智能边缘计算网关 | ANet-2E4SM |
| 4路RS485串口,光耦隔离,2路以太网接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP(主、从)、104(主、从)、建筑能耗、SNMP、MQTT;(主模块)输入电源:DC12V~36V。支持4G扩展模块,485扩展模块。 |
扩展模块ANet-485 | M485模块:4路光耦隔离RS485 | ||
扩展模块ANet-M4G | M4G模块:支持4G全网通 | ||
导轨式单相电表 | ADL200 |
| 单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,输入电流:10(80)A; 电能精度:1级 支持Modbus和645协议 证书:MID/CE认证 |
导轨式电能计量表 | ADL400 |
| 三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,分相总有功电能,总正反向有功电能统计,总正反向无功电能统计;红外通讯;电流规格:经互感器接入3×1(6)A,直接接入3×10(80)A,有功电能精度0.5S级,无功电能精度2级 证书:MID/CE认证 |
无线计量仪表 | ADW300 |
| 三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,有功电能计量(正、反向)、四象限无功电能、总谐波含量、分次谐波含量(2~31次);A、B、C、N四路测温;1路剩余电流测量;支持RS485/LoRa/2G/4G/NB;LCD显示;有功电能精度:0.5S级(改造项目) 证书:CPA/CE认证 |
导轨式直流电表 | DJSF1352-RN |
| 直流电压、电流、功率测量,正反向电能计量,复费率电能统计,SOE事件记录:8位LCD显示:红外通讯:电压输入*大1000V,电流外接分流器接入(75mV)或霍尔元件接入(0-5V);电能精度1级,1路485通讯,1路直流电能计量AC/DC85-265V供电 证书:MID/CE认证 |
面板直流电表 | PZ72L-DE |
| 直流电压、电流、功率测量,正反向电能计量:红外通讯:电压输入*大1000V,电流外接分流器接入·(75mV)或霍尔元件接入(0-20mA0-5V);电能精度1级 证书:CE认证 |
电气防火限流式保护器 | ASCP200-63D |
| 导轨式安装,可实现短路限流灭弧保护、过载限流保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测等功能;1路RS485通讯,1路NB或4G无线通讯(选配);额定电流为0~63A,额定电流菜单可设。 |
开口式电流互感器 | AKH-0.66/K |
| AKH-0.66K系列开口式电流互感器安装方便,无须拆一次母线,亦可带电操作,不影响客户正常用电,可与继电器保护、测量以及计量装置配套使用。 |
霍尔传感器 | AHKC |
| 霍尔电流传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换,通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种采集装置直接采集和接受,响应时间快,电流测量范围宽精度高,过载能力强,线性好,抗干扰能力强。 |
智能剩余电流继电器 | ASJ |
| 该系列继电器可与低压断路器或低压接触器等组成组合式的剩余电流动作保护器,主要适用于交流50Hz,额定电压为400V及以下的TT或TN系统配电线路,防止接地故障电流引起的设备和电气火灾事故,也可用于对人身触电危险提供间接接触保护。 |
绝缘监测仪 | AIM-D100-ES |
| AIM-D100-ES系列直流绝缘监测仪可以应用在15~1500V的直流系统中,用于在线监测直流不接地系统正负极对地绝缘电阻,当绝缘电阻低于设定值时,发出预警或报警信号。 |
绝缘监测仪 | AIM-D100-T |
| AIM-D100-T系列直流绝缘监测仪可以应用在10~1000V的直流系统中,用于在线监测直流不接地系统正负极对地绝缘电阻,当绝缘电阻低于设定值时,发出预警或报警信号。 |
5结论
随着社会现代化的深入推进,电动汽车由于其在节能、效率、环保等方面的突出优势,开始越来越多的进入城市交通系统。然而目前充电桩等相关配套设施存在数量不足及布局不合理等问题,地限制了电动汽车的可持续发展。本文根据充电桩及电动汽车的充电特性,提出了电动汽车充电需求和充电桩设置数量需要注意的因素,本文提出的充电设施需求分析及充电站布局方案评价方法可以为确定公共充电站充电设施规模及布局方案提供参考,有利于揭示影响充电桩布局的关键因素,对优化公共充电站的设施布局有一定的应用价值。