摘要：在當(dāng)今全球范圍內(nèi)，電動汽車的普及和清潔能源的發(fā)展成為應(yīng)對氣候變化和能源安全挑戰(zhàn)的重要舉措。隨著電動汽車的銷量不斷增長，電力新能源充電樁作為其主要充電設(shè)施，扮演著至關(guān)重要的角色，全球充電樁數(shù)量的增加和電動汽車的普及，使得充電樁的管理與運(yùn)營面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。本文深入探討新能源充電樁的智能化管理技術(shù)與解決方案，以提高充電樁的利用效率、降低能源成本，促進(jìn)清潔能源的大規(guī)模應(yīng)用，同時為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力支持。

關(guān)鍵詞：新能源；充電樁；智能化管理

0.引言

傳統(tǒng)充電樁通常采用人工巡檢和簡單的遠(yuǎn)程監(jiān)控方式，這種方式管理效率低下，且難以適應(yīng)充電需求的動態(tài)變化，容易導(dǎo)致充電樁資源的浪費和運(yùn)行成本的增加。近年來，電網(wǎng)的發(fā)展和變化也給充電樁的運(yùn)營帶來了一系列挑戰(zhàn)，如電網(wǎng)負(fù)荷的不均衡、電能浪費、峰谷差異等問題，需要采取更加智能和高效的管理手段來應(yīng)對。充電樁與電網(wǎng)的互聯(lián)能夠?qū)崿F(xiàn)充電需求與電網(wǎng)負(fù)荷的動態(tài)平衡，有效降低電網(wǎng)負(fù)荷峰值，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。然而，當(dāng)前充電樁與電網(wǎng)之間的互聯(lián)程度較低，缺乏有效的信息交互和智能化管理手段，導(dǎo)致充電樁運(yùn)營效率低下，電網(wǎng)負(fù)荷無法得到合理分配和優(yōu)化配置。

1.新能源充電樁的智能化管理概述

新能源充電樁的智能化管理是提升充電效率的關(guān)鍵，新能源充電樁的智能化管理可以提高充電樁的效率、可靠性和智能化水平，以滿足電動汽車快速增長的充電需求，并與電網(wǎng)實現(xiàn)智能互聯(lián)，需要充分集成先進(jìn)的傳感器、通信技術(shù)和智能算法，智能充電樁能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制、故障診斷和智能調(diào)度等功能。

新能源充電樁是一種用于為電動車輛充電的設(shè)備，其構(gòu)成主要包括充電樁本體、充電連接器、控制器、智能管理系統(tǒng)以及必要的安全保護(hù)裝置，充電樁本體是充電設(shè)備的主體部分，通常由支架、充電插座、顯示屏等組成，提供給電動車輛供電的接口。除此之外，充電連接器是用于連接電動車輛和充電樁的關(guān)鍵組件，具有防水、防塵和防腐蝕的特性，以確保充電連接的穩(wěn)定性和安全性。控制器是充電樁的核心部件，負(fù)責(zé)控制充電過程中的電流、電壓和充電功率，保障充電過程的穩(wěn)定和安全。

一方面，智能化管理使得充電樁能夠?qū)崟r監(jiān)測充電過程中的各項參數(shù)，包括電量、充電速率、充電時間等，從而確保充電過程的安全和穩(wěn)定，通過遠(yuǎn)程控制功能，管理人員可以遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制充電樁的運(yùn)行狀態(tài)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程開啟、關(guān)閉、調(diào)節(jié)充電功率等操作，提高了管理的便捷性和靈活性。另一方面，智能化管理還包括故障診斷功能，能夠及時檢測充電樁的故障，并提供相應(yīng)的維修建議，減少了故障對充電樁運(yùn)行的影響，在此基礎(chǔ)上智能化管理通過智能調(diào)度算法，實現(xiàn)充電樁之間的動態(tài)平衡和電網(wǎng)負(fù)荷的優(yōu)化配置，提高了充電樁的利用率和充電效率，同時降低了電網(wǎng)的負(fù)荷峰值，促進(jìn)了清潔能源的大規(guī)模應(yīng)用。

2.新能源充電樁的智能化管理的技術(shù)框架

2.1設(shè)備控制與監(jiān)測

新能源充電樁的智能化管理技術(shù)框架中，設(shè)備控制與監(jiān)測涵蓋了充電樁設(shè)備的控制和實時監(jiān)測功能，具體實施的過程中可以整合先進(jìn)的傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)據(jù)處理算法，在很大程度上實現(xiàn)了對充電樁設(shè)備的精準(zhǔn)控制和全面監(jiān)測。在智能充電樁設(shè)備控制與監(jiān)測的過程中，運(yùn)用的控制算法能夠?qū)崟r監(jiān)測充電樁的各項參數(shù)，如電流、電壓、溫度等，以及充電過程中的狀態(tài)信息，如充電功率、剩余充電時間等，來保障充電過程的穩(wěn)定性和安全性。

基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，算法能夠及時發(fā)現(xiàn)充電樁設(shè)備的異常情況，如電流過大、電壓異常等，從而采取相應(yīng)的控制措施，如自動降低充電功率或中斷充電過程，以防止設(shè)備損壞或安全事故發(fā)生。其次，算法還能根據(jù)充電樁設(shè)備的工作狀態(tài)和充電需求，自動調(diào)節(jié)充電功率和充電時間，實現(xiàn)對充電過程的智能化控制，提高了充電效率和用戶體驗。此外，算法還結(jié)合了預(yù)測分析技術(shù)，通過對歷史數(shù)據(jù)和實時環(huán)境信息的分析，預(yù)測未來充電需求和電網(wǎng)負(fù)荷情況，以優(yōu)化充電策略和資源配置，進(jìn)一步提高了充電樁的利用效率和電網(wǎng)的負(fù)荷平衡能力。

2.2用戶管理與支付

新能源充電樁的智能化管理技術(shù)框架中，用戶管理與支付是至關(guān)重要的組成部分，它涵蓋了用戶身份識別、充電權(quán)限管理以及支付結(jié)算等功能。這一技術(shù)框架通過整合先進(jìn)的身份識別技術(shù)、數(shù)據(jù)加密技術(shù)和支付系統(tǒng)，實現(xiàn)了對充電樁用戶的精準(zhǔn)管理和便捷支付。在智能充電樁的計算中，可以運(yùn)用到如下算法。

加密算法。用于保障用戶支付過程中的數(shù)據(jù)安全，如對支付信息進(jìn)行加密傳輸和存儲，防止支付信息被惡意攻擊者竊取。常見的加密算法包括RSA、AES等，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，保護(hù)了用戶支付信息的隱私和安全。

智能支付算法。用于根據(jù)用戶的充電需求和充電樁的運(yùn)營情況，選擇較優(yōu)的支付方式和充電費用計算策略。這些算法可以基于用戶的歷史充電記錄、電網(wǎng)電價情況、充電樁的利用率等因素進(jìn)行預(yù)測和分析，從而提供用戶較為經(jīng)濟(jì)和便捷的支付方式。

智能分賬算法。用于對充電費用進(jìn)行合理分配，特別是在共享充電樁場景中，相關(guān)算法可以根據(jù)充電時長、充電功率、用戶身份等因素，實現(xiàn)對充電費用的分賬，并確保各方的權(quán)益得到合理保障。

2.3能源管理與優(yōu)化

新能源充電樁的智能化管理技術(shù)框架中，能源管理與優(yōu)化是至關(guān)重要的組成部分，它涵蓋了能源的供需平衡、能源的高效利用以及電網(wǎng)負(fù)荷的優(yōu)化配置等功能，能源管理與優(yōu)化技術(shù)框架的實施，不僅能夠提高充電樁的能源利用率和運(yùn)行效率，還能夠優(yōu)化電網(wǎng)的運(yùn)行和資源配置，為電力新能源充電樁的智能化管理和電網(wǎng)互聯(lián)提供了重要的技術(shù)支持。

一方面，新能源建設(shè)的技術(shù)框架通過整合先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)、智能算法和能源調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)了對充電樁能源的智能管理和優(yōu)化利用。具體而言，在能源管理方面，智能化管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測電網(wǎng)能源的供給情況和充電樁的充電需求，通過智能算法進(jìn)行能源調(diào)度和分配，實現(xiàn)充電樁之間的能源平衡和電網(wǎng)負(fù)荷的優(yōu)化配置。另一方面，在能源優(yōu)化方面，系統(tǒng)可以根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷情況和能源價格變化，自動調(diào)整充電策略，實現(xiàn)能源的高效利用和成本最小化。除此之外，系統(tǒng)能夠預(yù)測未來的能源需求和供給情況，提前做出相應(yīng)的調(diào)整，確保了能源的穩(wěn)定供應(yīng)和充足利用，在電網(wǎng)負(fù)荷優(yōu)化方面，智能化管理系統(tǒng)可以根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷情況和能源分布情況，調(diào)整充電樁的運(yùn)行狀態(tài)和充電策略，實現(xiàn)了電網(wǎng)負(fù)荷的均衡分配和峰谷削平，提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。

3.安科瑞充電樁收費運(yùn)營云平臺系統(tǒng)選型方案

3.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運(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(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。

3.2適用場合

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(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。

3.3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)器部署實時數(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、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

3.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

3.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)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(shè)備使用率，合理分配資源。

3.4.2實時監(jiān)控

實時監(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。

3.4.3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。

3.4.4故障管理

設(shè)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(jìn)行派發(fā)處理，同時運(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。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

3.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設(shè)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。

3.4.6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)營所需站點和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)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(jié)和解綁。

3.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用，可以對站點和充電樁進(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，同時可接收故障推送。

3.4.8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.系統(tǒng)硬件配置清單

5.結(jié)語

綜上所述，新能源充電樁的智能化管理與解決方案是促進(jìn)清潔能源應(yīng)用和電網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵措施。具體的解決方案中，智能充電調(diào)度、電價感知充電和儲能系統(tǒng)協(xié)同管理等技術(shù)手段發(fā)揮了重要作用，實現(xiàn)了充電成本的降低、電網(wǎng)負(fù)荷的優(yōu)化和能源的有效利用。