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Technical Articles
一、引言
全球能源危機與環境惡化促進了電動汽車的蓬勃發展，電動汽車具有高效、低耗、無污染的優點，使其在市場上快速站穩腳跟。幾十年來，我國大力推動電動汽車的發展：2001年“十五"“863計劃"啟動了電動汽車重大專項，并提出了“三縱三橫"的技術研發布局；2009年在多個城市試點研究“十城千輛"項目；國內電動汽車銷量在隨后的幾年里呈現爆炸式增長。2020年，《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035）》由國務院發布，進一步指明了我國電動汽車發展的方向和目標。在上述政策和措施的推動下，電動汽車的發展已趨于成熟并逐漸躋身于世界前列。中國新能源汽車產量和銷量在2022年已分別達到705.8萬輛和688.7萬輛，同比分別增長96.9%和93.4%。
大力發展電動汽車對緩解環境污染、優化能源結構、推動節能減排有著顯著的作用，有研究表明：燃油汽車每百公里的能耗為76.662kWh，每百公里CO2的排放量為14.955kg，而電動汽車每百公里的能耗為35.001kWh，每百公里CO2的排放量為8.692kg，能耗和污染都大幅降低。與此同時，電動汽車也對可再生能源的發展起到了促進作用，推動更快實現碳達峰、碳中和目標。
二、 電動汽車市場分析
2.1 市場細分
電動汽車是以電力為主要動力來源，以單獨的電動機或配合各種其他動力設備共同驅動以滿足各種規定的汽車，目前電動汽車多以高效率的二次動力或燃料電池作為動力來源，主要分為純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車三種不同的類型。
（1）純電動汽車：純電動汽車是一種以動力電池為能量來源，以運行安靜、平穩、噪音小為特點的新能源汽車，電動機能量轉化效率比燃油發動機高得多，并能在制動和下坡過程中進行能量回收，大幅度降低了能源消耗。在我國，純電動汽車在所有電動汽車中占比高，是目前以及未來主要研究與發展對象。
（2）混合動力汽車：混合動力汽車是利用兩種或多種不同類型的能量源及其相應的驅動系統為車輛提供動力，每一種驅動系統既能共同工作，又能獨立運行。混合動力電動汽車不僅可以減輕對環境的污染，還可以在電動和油動之間自動轉換，可以很好地緩解目前充電站相對不足、充電速度慢的問題。
（3）燃料電池電動汽車：燃料電池電動汽車是采用車載蓄電池裝置產生動力的汽車，燃料電池通過在電解質中的化學反應來產生電能，其燃料源主要以氫氧燃料為主。燃料電池電動汽車具有效率高、續駛里程長、噪音小、環境友好的優點，但我國在關鍵材料和核心技術上仍需突破。
綜合考慮節能環保及電動汽車的發展趨勢，純電動車以上文提到的三款電動車為發展類型，擁有數量及銷售數量均居全球*列，純電動汽車未來有望成為主要交通工具。
2.3 市場預測
國務院出臺的政策明確提出：到2025年，我國新能源汽車新車銷量要達到新車銷售總量的20%，電動汽車產銷量在未來一段時期內呈現持續增長的趨勢將成為必然。同時，針對新能源汽車的消費，各地也陸續出臺政策予以鼓勵。地方有望在未來5年內持續發揮作用，電動汽車產業發展政策體系正在逐步完善。預計電動汽車行業仍是未來15年的主流。其中，技術創新是電動汽車行業發展的主要障礙，如純電領域中動力電池、操作系統、充電樁等；發電側的可再生能源的發電和消納、電網側的穩定運行、用戶側的充電調度等。
三、 充電站研究
3.1 充電站市場
電動汽車充電基礎設施充電站對該區域電動汽車的發展造成了影響，充電站的數量、規模和選址都在一定區域內。截至2022年底，國內車樁比為2.5 ： 1。從總體上看，我國充電基礎設施在充電樁規模、車樁比等方面已達到世界水平，但充電基礎設施總量不足、密度不高、覆蓋面不夠、服務不完善等問題依然十分顯著，我國充電基礎設施建設仍面臨充電站建設存在以下弊端：數量不夠；施工成本較高；充電便利性不高，充電時間較長；油車占位及充電設施受損情況；充電站選址不合理。
高速公路服務區在電動車充電中的重要性隨著長途旅行需求的增加而凸顯。目前，全國已建成各類高速公路服務區4289個，擁有充電設施的服務區占全部服務區的65%左右。而我國目前僅有約1.8萬個高速公路充電基礎設施，這一數字在全國公共充電基礎設施總量中僅占0.8%，嚴重不能適應需要。而充電樁的布點主要是公共停車場、小區以及辦公區的停車場、加氣站等，其中人流量不多的地方卻有大量閑置充電樁，而像學校周邊、醫院等人流量大的地方，充電樁數量又不足，排隊充電問題突出，由此充電樁分布不均的問題則進一步凸顯出來。
3.2 充電站的發展趨勢
未來我國電動汽車將呈現不但增長的趨勢，作為充電基礎設施的充電站也跟得上電動汽車的發展，因此合理建設充電站及充電站的數量、技術的研發是未來的趨勢。
（1）加快充電樁（站）建設，提高服務能力：將充電樁（站）與新技術相結合，例如5G、人工智能、互聯網、大數據、智能交通服務、智慧能源設施，打造出集信息安全、隱私安全、便捷性、智能性于一體的創新充電站。充電樁（站）建設不僅僅是要彌補電動車輛發展中的短板，更可以作為推動出行領域乃至整個社會實現數字化轉型的智慧樁（站）。目前車樁比已經達到2.5﹕1，距離《電動汽車充電基礎設施發展指南（2015-2020年）》提出的車樁比1﹕1的目標還有不小的差距，充電樁市場還有很大的提升空間。
（2）布局合理，提高充電樁利用率：采用大功率快速充電，可滿足用戶長途旅行應急狀態下的用電需求，提高車輛使用效率。同時，功率的提升也能使用戶減少充電時間，帶動單個充電樁充電電量的增加，從而提高運營商的經濟效益。有序慢充主要是針對辦公場所和小區充電樁，通過調度用戶有序充電、削峰填谷、滿足充電需求，作為城市通勤用的交流慢充，充分滿足充電需求，在保證電網安全有效運行的前提下，維護充電系統與電網的協同發展。
四、解決方案
圖1 平臺結構圖
充電運營管理平臺是基于物聯網和大數據技術的充電設施管理系統，可以實現對充電樁的監控、調度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體驗和服務質量。用戶可以通過APP或小程序提前預約充電，避免在充電站排隊等待的情況，同時也能為充電站提供更準確的充電需求數據，方便后續的調度和管理。通過平臺可對充電樁的功率、電壓、電流等參數進行實時監控，及時發現和處理充電樁故障和異常情況對充電樁的功率進行控制和管理，確保充電樁在合理的功率范圍內充電，避免對電網造成過大的負荷。
五、安科瑞充電樁云平臺具體的功能
平臺除了對充電樁的監控外，還對充電站的光伏發電系統、儲能系統以及供電系統進行集中監控和統一協調管理，提高充電站的運行可靠性，降低運營成本，平臺系統架構如圖3所示。
圖2 充電樁運營管理平臺系統架構
大屏顯示：展示充電站設備統計、使用率排行、運營統計圖表、節碳量統計等數據。
圖3 大屏展示界面
站點監控：顯示設備實時狀態、設備列表、設備日志、設備狀態統計等功能。
圖4 站點監控界面
設備監控：顯示設備實時信息、配套設備狀態、設備實時曲線、關聯訂單信息、充電功率曲線等。
圖5 設備監控界面
運營趨勢統計：顯示運營信息查詢、站點對比曲線、日月年報表、站點對比列表等功能。
圖6 運營趨勢界面
收益查詢：提供收益匯總、實際收益報表、收益變化曲線、支付方式占比等功能。
圖7 收益查詢界面
故障分析：提供故障匯總、故障狀態餅圖、故障趨勢分析、故障類型餅圖等功能。
圖8 故障分析界面
訂單記錄：提供實時/歷史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導出、運營商應收信息、充電明細、交易流水查詢、充值余額明細等功能。
圖9 訂單查詢界面
六、產品選型
安科瑞為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式，便攜式、壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kw/21kw交流充電樁，30kw直流充電樁，60kw/80kw/120kw/180kw直流一體式充電樁來滿足新能源汽車行業快速、經濟、智能運營管理的市場需求。實現對動力電池快速、高效、安全、合理的電量補給，同時為提高公共充電樁的效率和實用性，具有有智能監測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能；智能計量：輸出配置智能電能表，進行充電計量，具備完善的通信功能；云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現實時監控，財務報表分析等等；遠程升級：具備完善的通訊功能，可遠程對設備軟件進行升級；保護功能：具備防雷保護、過載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能；適配車型：滿足國標充電接口，適配所有符合國標的電動汽車，適應不同車型的不同功率。下面是具體產品的型號和技術參數。
產品圖 | 名稱 | 技術參數 |
| AEV200-AC007D | 額定功率：7kW 輸出電壓：AV220V 充電槍：單槍 充電操作：掃碼/刷卡 防護等級：IP65 通訊方式：4G、Wifi 安裝方式：立柱式/壁掛式 |
| AEV210-AC007D | 額定功率：7kW 輸出電壓：AV220V 充電槍：單槍 人機交互：3.5寸顯示屏 充電操作：掃碼/刷卡 防護等級：IP54 通訊方式：4G、Wifi 安裝方式：立柱式/壁掛式 |
| AEV300-AC021D | 額定功率：21kW 輸出電壓：AV220V 充電槍：單槍 人機交互：3.5寸顯示屏 充電操作：掃碼/刷卡 防護等級：IP54 通訊方式：4G、Wifi 安裝方式：立柱式/壁掛式 |
| AEV200-DC030D | 額定功率：30kW 輸出電壓：DC200V-750V 充電槍：單槍 人機交互：7寸觸摸屏 充電操作：掃碼/刷卡 防護等級：IP54 通訊方式：以太網、4G（二選一） |
| AEV200-DC060D/ AEV200-DC080D | 額定功率：60kW/80kW 輸出電壓：DC200V-1000V 充電槍：單槍 人機交互：7寸觸摸屏 充電操作：掃碼/刷卡 防護等級：IP54 通訊方式：以太網、4G（二選一） |
| AEV200-DC060S/ AEV200-DC080S | 額定功率：60kW/80kW 輸出電壓：DC200V-1000V 充電槍：雙槍 人機交互：7寸觸摸屏 充電操作：掃碼/刷卡 防護等級：IP54 通訊方式：以太網、4G（二選一） |
| AEV200-DC120S/ AEV200-DC180S | 額定功率：120kW/180kW 輸出電壓：DC200V-1000V 充電槍：雙槍 人機交互：7寸觸摸屏 充電操作：掃碼/刷卡 防護等級：IP54 通訊方式：以太網、4G（二選一） |
| AEV200-DC240M4/ AEV200-DC480M8/ AEV200-DC720M12 | 額定功率：240kW/480kW/720kw 輸出電壓：DC150V-1000V 充電終端支持:常規單雙槍終端 防護等級:IP54 |
| AEV200-DC250AD | 輸出：250A 1個充電接口； 支持掃碼、刷卡支付； 4G、以太網通訊（二選一） |
| AEV200-DC250AS | 輸出：250A 2個充電接口； 支持掃碼、刷卡支付； 4G、以太網通訊（二選一） |
七、現場圖片
八、結論
本文從電動汽車和充電站兩個部分入手，分析了我國電動汽車和充電站的現狀及未來發展趨勢，并提出了發展電動汽車和建設充電站的可行性建議。
新能源汽車充電樁在經歷了幾年的發展之后，總體情況是在持續走好的，并且充電樁的建設相較于以往有了很大的普及度和安全度，這對新能源汽車車主是一個好事，也鼓勵了更多人選擇買新能源汽車，但這并不是說新能源汽車充電樁已經發展得很好了，目前來說新能源汽車充電樁的建設及優化分析還有很長的一條路要走，未來的市場必定是屬于新能源汽車，將來的某一天如果新能源汽車能夠取代傳統的汽車，說明新能源汽車和新能源汽車充電樁已經發展到了較好的局面，但是就未來幾年的發展前景來看，以新能源汽車充電樁的建設來看，新能源汽車的充電樁建設還任重而道遠。
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