淺談新能源汽車充電站建設(shè)及運(yùn)營的節(jié)能措施分析

安科瑞 陳聰

摘要：如今，新能源汽車充電站的建設(shè)和運(yùn)營已經(jīng)成為推動能源轉(zhuǎn)型、減少碳排放的重要一環(huán)，隨著能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和公眾環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，新能源汽車正逐漸走進(jìn)人們的生活，充電站能源消耗以及運(yùn)營過程中的能源浪費(fèi)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)?；诖耍唵斡懻摴?jié)能措施在充電站建設(shè)及運(yùn)營中應(yīng)用的價(jià)值和挑戰(zhàn)，并深入探討節(jié)能措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；充電站建設(shè)；節(jié)能建材

0引言

在新能源汽車充電站的建設(shè)和運(yùn)營中，節(jié)能措施是實(shí)現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過選用高效節(jié)能的充電設(shè)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(yùn)營成本，減少對環(huán)境的影響。

1節(jié)能措施在充電站建設(shè)及運(yùn)營中的應(yīng)用價(jià)值

首先，采用節(jié)能設(shè)備和技術(shù)可以有效降低充電站的能源消耗，降低運(yùn)營成本。例如，選擇高效率的充電樁和變壓器，以減少能源轉(zhuǎn)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(shè)備的運(yùn)行效率，避免浪費(fèi)能源。其次，合理規(guī)劃充電站設(shè)計(jì)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(yīng)用戶需求，避免資源閑置浪費(fèi)，同時(shí)利用可再生能源，如太陽能、風(fēng)能等作為充電站的能源供應(yīng)，不僅可以減少對傳統(tǒng)能源的依賴，還能減少碳排放，實(shí)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(jià)值，獲取更多用戶關(guān)注和選擇，提高充電站的盈利能力，從而增強(qiáng)其市場競爭力。最后，隨著能源技術(shù)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(jī)遇，因此，將節(jié)能措施納入充電站建設(shè)及運(yùn)營中，不僅可以滿足當(dāng)前的需求，還能為未來的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2充電站建設(shè)及運(yùn)營節(jié)能面臨的挑戰(zhàn)

首先，傳統(tǒng)充電站在電能轉(zhuǎn)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(fèi)的問題，如何提高充電設(shè)備的能效，降低能源損耗，是當(dāng)前亟待解決的問題之一。其次，合理的充電站布局和設(shè)備配置能夠減少能源浪費(fèi)和降低運(yùn)營成本，但現(xiàn)實(shí)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(dǎo)致充電站建設(shè)存在局限性。如何在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)*優(yōu)的充電設(shè)備布局和配置，是設(shè)計(jì)人員需要綜合考量的問題[1]。再次，充電站的運(yùn)營涉及充電設(shè)備維護(hù)、用戶服務(wù)等多個(gè)方面，高效的運(yùn)營管理能夠非必要的能源消耗和減少資源浪費(fèi)，而目前充電站運(yùn)營管理體系有待完善，仍存在信息不對稱、服務(wù)不規(guī)范等問題，導(dǎo)致能源利用效率低。政府部門應(yīng)加大政策支持力度，出臺相關(guān)政策措施，鼓勵(lì)和引導(dǎo)充電站建設(shè)與運(yùn)營單位創(chuàng)新和應(yīng)用節(jié)能措施，推動整個(gè)行業(yè)朝節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展。

3充電站建設(shè)及運(yùn)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(shè)中，選擇節(jié)能建材是實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)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(fù)荷，進(jìn)而降低能耗。綠色施工技術(shù)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(yù)制構(gòu)件和模塊化建筑（圖1）技術(shù)，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(shè)備，也是實(shí)現(xiàn)綠色施工的重要手段[2]。在充電站建設(shè)過程中，一方面，需要根據(jù)建筑設(shè)計(jì)和環(huán)境特點(diǎn)，合理選用節(jié)能建材，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行應(yīng)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(xué)的施工管理體系，嚴(yán)格執(zhí)行綠色施工標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保施工過程中各項(xiàng)節(jié)能措施的有效實(shí)施。例如，建立節(jié)能建材選用標(biāo)準(zhǔn)和施工驗(yàn)收機(jī)制，加強(qiáng)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(qiáng)對施工人員環(huán)保意識培訓(xùn)和綠色施工技能提升，增強(qiáng)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(jìn)行節(jié)能效果評估，分析各項(xiàng)節(jié)能措施的實(shí)際效果，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決存在的問題，并根據(jù)評估結(jié)果，對充電站的節(jié)能系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)一步提升節(jié)能效果和運(yùn)行效率，實(shí)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(shè)備配置

在選擇充電站的場地和位置時(shí)，需要考慮充電樁的布局設(shè)計(jì)，至大限度提高充電站的利用率和運(yùn)行效率。位于城市中心區(qū)域，由于停車時(shí)間較短，可以適當(dāng)增加快充樁的數(shù)量；而在郊區(qū)或高速公路服務(wù)區(qū)，可以增加慢充樁的配置，以滿足長時(shí)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(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量，可以遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理充電樁，包括實(shí)時(shí)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(wù)的效率等，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，提高充電站的運(yùn)行效率和用戶滿意度[3]。在充電樁設(shè)備的選擇上，應(yīng)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(shè)備?？梢赃x擇采用充電技術(shù)和材料的充電設(shè)備，如智能充電控制器、高效能的充電轉(zhuǎn)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(fēng)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(shè)備和優(yōu)化運(yùn)行模式，能進(jìn)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(fù)荷情況，合理安排充電樁的使用順序和充電功率，達(dá)成平衡充電樁負(fù)載和節(jié)約能源的效果；還可以采取分時(shí)段充電、定時(shí)充電等方式，利用低谷時(shí)段的電力資源，降低充電成本和能耗。為了確保充電設(shè)備的正常運(yùn)行和長期穩(wěn)定性，管理人員需要定期進(jìn)行充電設(shè)備的維護(hù)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(shè)備的散熱系統(tǒng)等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備的故障或異常情況，保障充電站的正常運(yùn)行和用戶的安全充電。

圖2充電轉(zhuǎn)換器示意圖

3.3智能預(yù)約與排隊(duì)系統(tǒng)建設(shè)

智能預(yù)約與排隊(duì)系統(tǒng)包括智能預(yù)約系統(tǒng)和智能排隊(duì)兩個(gè)部分。智能預(yù)約系統(tǒng)采用智能算法和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，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(yù)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(yù)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(duì)系統(tǒng)采用云計(jì)算技術(shù)和分布式架構(gòu)（圖3），通過云端服務(wù)器實(shí)時(shí)監(jiān)測充電樁的使用情況和充電效率，并根據(jù)實(shí)際情況動態(tài)調(diào)整充電樁的排隊(duì)順序和分配策略，至大限度地優(yōu)化充電服務(wù)和用戶體驗(yàn)。例如，當(dāng)某個(gè)充電樁出現(xiàn)故障或異常情況時(shí)，智能排隊(duì)系統(tǒng)將自動調(diào)整其他充電樁的排隊(duì)順序，確保用戶能夠及時(shí)充電，避免單個(gè)充電樁故障所導(dǎo)致的服務(wù)中斷或延遲。智能預(yù)約與排隊(duì)系統(tǒng)可以為用戶提供充電咨詢、故障處理等服務(wù)，提高用戶的滿意度和信任度。智能預(yù)約與排隊(duì)系統(tǒng)通過手機(jī)APP等智能終端，為用戶提供便捷的充電預(yù)約和排隊(duì)服務(wù)，用戶可以通過手機(jī)APP實(shí)時(shí)查詢充電樁的使用情況和排隊(duì)情況，并進(jìn)行預(yù)約和排隊(duì)操作，避免等待時(shí)間過長而造成的不便和浪費(fèi)。智能預(yù)約和排隊(duì)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(shí)段，提升用戶的充電體驗(yàn)和滿意度。例如，智能預(yù)約和排隊(duì)系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的行程計(jì)劃和車輛類型，智能的充電樁和合適的充電時(shí)段，減少用戶的等待時(shí)間和充電開支[4]。智能預(yù)約與排隊(duì)系統(tǒng)還具備實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程管理功能，工作人員能隨時(shí)掌握充電站的運(yùn)行狀態(tài)和充電設(shè)備的使用情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題。

負(fù)載均衡器

應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器

商品用戶

商品服務(wù)用戶服務(wù)

搜索

讀請求

寫請求

寫數(shù)據(jù)庫服務(wù)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(wù)器

商品訂單用戶

應(yīng)用服務(wù)器

訂單

訂單服務(wù)

緩存服務(wù)器

圖3分布式架構(gòu)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(shè)備和傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測充電站的能源消耗情況和充電設(shè)備的運(yùn)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(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享和信息傳遞，形成全面、準(zhǔn)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(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，找出能源消耗較大的設(shè)備或環(huán)節(jié)，識別能源利用效率較低的問題點(diǎn)。例如，分析不同時(shí)間段的充電需求，發(fā)現(xiàn)高峰時(shí)段的充電效率較低，或發(fā)現(xiàn)某些設(shè)備的能效較差，導(dǎo)致能源浪費(fèi)。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(yīng)調(diào)整措施，優(yōu)化能源利用效率。例如，在高峰時(shí)段采取差異化電價(jià)政策，引導(dǎo)用戶錯(cuò)峰充電，減輕充電負(fù)荷，提高充電效率；或者維護(hù)和更新能效較低的設(shè)備，提升設(shè)備的能效水平，降低能源消耗；優(yōu)化充電站的運(yùn)營流程和管理機(jī)制，提高設(shè)備利用率和運(yùn)行效率，進(jìn)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(jī)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(shí)施效果，根據(jù)評估結(jié)果，及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化運(yùn)營策略，進(jìn)而提高能源利用效率。利用數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，對能源利用數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和預(yù)測分析，為未來的能源利用效率提升提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。

4安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)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(fèi)運(yùn)營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的電動電動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。

4.2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)。

4.3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)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(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)中心層：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。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(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。

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(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。

4.4.2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。

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(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。

4.4.4故障管理

設(shè)備自動上報(bào)故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進(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。

4.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過系統(tǒng)平臺，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。

4.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺建立運(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，同時(shí)可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

4.4.7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

4.4.8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。

4.5系統(tǒng)硬件配置

5結(jié)語

隨著技術(shù)不斷進(jìn)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(shù)和方法得以應(yīng)用，進(jìn)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(chǔ)設(shè)施的規(guī)模和覆蓋范圍也將不斷擴(kuò)大，為推動清潔能源交通普及和實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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