浅谈新能源电动汽车充电站建设与运营模式分析
程瑜 187 0211 2087
摘要：电动汽车是当前新能源汽车中重要的组成部分，具有广阔的发展前景，能够实现“以电代油”，与传统的燃油汽车相比，电动汽车在噪音及废气排放量方面相对较少，具有节能环保的显著特点。而电动汽车充电站则是为电动汽车提供能量补给的重要设施，能促进电动汽车行业的稳定发展。阐述了电动汽车充电站，并探讨了其施工建设应遵循的原则，在此基础上，分别探讨了具体的建设方式及运营模式，旨在推进我国电动汽车充电站的健康发展。
关键词：电动汽车充电站；建设方式；运营模式
0前言
汽车是影响能源问题和环境问题的重要因素，随着现代能源危机的日益恶化，人们的环保意识和节约意识日益增强，社会各界对于新能源汽车的发展越来越重视。电动汽车作为新能源汽车重要的组成部分，符合能源安全的要求，同时还能推进我国智能电网的发展。根据相关统计数据显示，从2016年开始，我国逐渐成为全球的电动汽车市场，引领电动汽车行业的发展。而科学合理地开展电动汽车充电站的建设，并采用适宜的运营模式，对于电动汽车的发展具有至关重要的作用。
1电动汽车充电站概述
电动汽车充电站就是对电动汽车充电，为其安全运行提供能量的设施。一般来说，电动汽车充电站主要的结构是电动汽车及非车载充电器的三个或者三个以上的交流充电堆。其基本功能是充电并计量，同时进行全面、动态的监控，此外还可细化为电池功能检测。因此，电动汽车充电站可以为电动汽车提供充电及电池更换的服务，同时还能够对充电过程中的充电器及动力电池进行全面的监视。在电动汽车充电站中，一般设有四个系统，分别是：充电系统、配电系统、电池调度系统以及充电站监控系统。
2电动汽车充电站施工应遵循的原则
电动汽车充电站不仅要为电动汽车提供电能，同时还要对整个充电站进行全面、动态的监控，因此，在建设的过程中，需要进行车道、监控室、供电设施以及监控室等基础设施的建设。这就要求在进行电动汽车充电站建设的过程中，设计和建设人员充分考虑到待充电车辆的进出及停车充电行为，在设计并建设电动汽车充电站时，与城市整体规划相结合，选择合适的施工场地。一般来说，施工场地的选择符合消防安全以及环保的要求，在场地周边拥有完善的消防、防洪、排水以及公共交通等公共设施，同时，施工场所还不能处于繁忙的交通路段以及城市主干道的交叉口。而地点则是靠近城市道路，且较为宽阔的地方，此外，该施工地点还应该不具有潜在危险性，没有灰尘及腐蚀性气体。在进行电动汽车充电站建设时，还需要科学合理地设计充电站的防洪排水能够，设置足够的防洪防涝设施。科学设计电源的进出走廊，并合理设计进出充电站的道路。
3电动汽车充电站具体的建设方式
3.1电动汽车充电站建设的规模和级别
在进行电动汽车充电站的建设时，其建设的规模和级别大致可分为四个等级，分别是：一级充电站、二级充电站、三级充电站和四级充电站，其具体的级别划分见表1。
3.2电动汽车充电站的监控后台建设
电动汽车充电站的监控后台建设也是十分重要的内容。一般来说，电动汽车充电站的监控后台主要是由两台工作站以及一台服务器所构成的。其工作任务主要是对充电站的配电系统、充电机数据进行全面、实时的收集、整理和存储，同时对配电系统及充电机运行的情况进行全面的监控管理。在具体建设的过程中，使用单位需要根据自身实际的使用需要，科学确定服务器及监控工作站的数量，并确保该监控系统中所有的计算机设备都采用以太网进行连接，同时还要具备配电站监控SCADA的功能一级智能负荷调控等更高级的应用功能。
3.3电动汽车充电站的配电系统监控建设
电动汽车充电站的配电系统监控建设也是施工建设的重要内容。一般来说，配电系统监控建设的内容主要是用于测控及保护，即对充电站的配电系统进行全面的监控及保护管理。在实际应用中，使用单位可以利用充电站的后台系统及通信管理机，实现对相关数据的双向交换，同时还可以借助相应的仪器设备对配电系统的电压电流、重要开关及其位置进行测控，实现远距离遥控管理。
3.4电动汽车充电站的安防监控系统建设
电动汽车充电站的安防监控系统也是建设的重要内容，其主要是由电动汽车充电站的门禁及周界安全所组成的。一般来说，充电站内部的视频监控设备都需要安装在安防系统当中在具体的建设中，安防监控系统主要包括红外报警装置、摄像机以及监控屏柜等设施的建设，而在应用的过程中，使用单位可以借助通信管理机，准确获取该充电站内部的充电机及配电系统监控的告警信息，从而为视频联动监控管理工作提供准确、可靠的数据。
4电动汽车充电站的运营模式分析
目前，我国各地电动汽车充电站的运营模式大致可分为四种，分别是独立运营模式、电子公司运营模式、专业运营公司运营模式以及三方运营机构运营模式。
4.1独立运营模式
独立运营模式是当前我国电动汽车充电站常见的运营模式，这种运营模式是以电网公司的资产管理模式作为依据，应用区域运行维护的方式，根据区域进行计费的一种运营模式。在实际运营中，这种运营模式虽然应用范围较广，但也存在着一定的弊端，具体表现为：①需要组建具有专业功能的充电站运行维护队伍，这样一来，就会导致各人力资源被严重占用，导致其主要业务受到一定的影响；②在运营管理的过程中，因为涉及到电费收取以及充电服务费等费用问题，会对各地现行的信息系统、收费体系以及人员等造成一定的影响和冲击，从而促使积极转型，构建新型的组织结构，从而更积极地参与到市场的竞争当中，实现服务费的灵活定价，提高服务的质量。
4.2电子公司运营模式
电子公司运营模式也是当前电动汽车充电站常见的运营模式，这种运营模式是由当地的电子公司负责充电站的运营和管理工作，负责对电动汽车提供充电和更换电池等服务，并进行相应费用的收取，同时还要向当地的支付电费以及协议中的承包费用等。采用电子公司运营模式，主要具有如下的优势：通过电网公司构建电动汽车充电站的基础设施、运营监控平台以及服务管理平台。在管理模式逐渐成熟后，交给子公司进行运营管理，在子公司运行管理的同时，还可根据实际的需求情况，开展电动汽车租赁等相关的服务，从而不断扩展自身的规模。但这种运营模式也存在着一定的不足，因为电子公司在业务方面较为复杂，很难对充电站进行专业化的管理。而且，在当前电动汽车充电站运营的过程中，因为各地电动汽车数量不同，部分电动汽车数量较少的地区，在短时间内很难实现扭亏为盈，获得较高的利润。因此，这种运营模式很容易导致子公司出现资金周转不灵的问题。
4.3专业运营公司运营模式
专业运营公司运营模式也是当前一种较为常见的模式，这种运营模式是指电网公司另外构建电动汽车的运营公司，由新建公司进行电动汽车的租赁、充电站建设、监控、服务以及运营等相关的事宜。这种运营模式因为采用了专业机构进行负责，能更好地对充电设施进行协调，实现对充电设施的集中管理，从而提升了电动汽车充电服务的专业化，提高了服务的质量。
4.4三方机构运行模式
三方机构运营也是当前电动汽车充电站常见的运行模式，这种运营模式是电网公司委托市场中具有专业资质的三方组织来负责充电站的运营和管理工作。随着发展，目前我国各地逐渐涌现出很多电动汽车充电站运营公司，特别是充电桩生产企业，由这些企业衍生出来的运营公司，在专业领域方面具备十分丰富的工作经验，但在实际运营中，三方运营机构在充电站发展方面可能会与电网公司的发展战略规划产生一定的冲突。
5安科瑞充电桩收费运营云平台系统选型方案
5.1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。
5.2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。
5.3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。
5.4安科瑞充电桩云平台系统功能
5.4.1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。
5.4.2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。
5.4.3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。
5.4.4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。
5.4.5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。
5.4.6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。
5.4.7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
5.4.8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。
5.5系统硬件配置
| 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高效安全的充电服务，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、高效、安全的充电服务。实现对动力电池快速、高效、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 |
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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 |
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| 互联网版智能直流桩 | AEV-DC030D |
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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 支持刷卡，扫码、免费充电 |
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| 互联网版智能直流桩 | AEV-DC060S |
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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 |
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| 互联网版智能直流桩 | AEV-DC120S |
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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 |
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| 10路电瓶车智能充电桩 | ACX10A系列 |
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10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 ACX10A-TYHN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，扫码、免费充电 ACX10A-TYN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，免费充电 ACX10A-YHW：防护等级IP65，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YW：防护等级IP65，支持刷卡、免费充电 ACX10A-MW：防护等级IP65，仅支持免费充电 |
| 2路智能插座 | ACX2A系列 |
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2路承载电流20A，单路输出电流10A，单回路功率2200W，总功率4400W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。 ACX2A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡、扫码充电 ACX2A-HN：防护等级IP21，支持扫码充电 ACX2A-YN：防护等级IP21，支持刷卡充电 |
| 20路电瓶车智能充电桩 | ACX20A系列 |
 |
20路承载电流50A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率11kW。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。 ACX20A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX20A-YN：防护等级IP21，支持刷卡，免费充电 |
| 落地式电瓶车智能充电桩 | ACX10B系列 |
 |
10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 ACX10B-YHW：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电,不带广告屏 ACX10B-YHW-LL：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电。液晶屏支持U盘本地投放图片及视频广告 |
| 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。 |
6结束语
电动汽车具有零排放和零污染的显著特点，日益成为汽车市场上的宠儿，受到人们的广泛关注，具有十分广阔的发展前景。而电动汽车充电站作为电动汽车推广中不可或缺的重要设施，其建设和运营模式选择，对于电动汽车的发展具有十分深远的影响。探讨了电动汽车充电站的建设和运营模式，希望能对推进我国电动汽车行业的健康、持续发展提供参考。
参考文献
[1]宓士强，强文丽.电动汽车充电站建设与运营模式分析
[2]王延杰，徐国智，赵振杰.基于投资效益分析的电动汽车充电设施建设策略与应用研究[J].供用电，2021（2）：83-91.
[3]安科瑞企业微电网应用手册2020.06版.
审核编辑 黄宇
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