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淺談新能源汽車大數(shù)據(jù)在充電管理中的應(yīng)用

聞什益 ? 來(lái)源:jf_51162462 ? 作者:jf_51162462 ? 2024-10-15 16:01 ? 次閱讀

摘要:為提高自營(yíng)充電場(chǎng)站的運(yùn)營(yíng)效率,基于新能源汽車大數(shù)據(jù),圍繞充電供需研究體系和實(shí)際運(yùn)營(yíng)問(wèn)題,開(kāi)展了充電場(chǎng)站識(shí)別、充電樁與車輛的匹配性故障識(shí)別、區(qū)域充電需求識(shí)別、用戶充電偏好識(shí)別和集中目標(biāo)用戶識(shí)別等應(yīng)用。研究結(jié)果表明,通過(guò)車端充電數(shù)據(jù)與充電場(chǎng)站邊界關(guān)聯(lián),可準(zhǔn)確反映區(qū)域內(nèi)充電資源供給,識(shí)別充電場(chǎng)站。在充電供給質(zhì)量方面,通過(guò)識(shí)別車端充電異常數(shù)據(jù),反映車樁匹配潛在問(wèn)題,可為充電運(yùn)營(yíng)決策提供參考。關(guān)鍵詞:新能源汽車;大數(shù)據(jù);充電站運(yùn)營(yíng);充電供需體系;充電服務(wù)質(zhì)量0引言 隨著近年來(lái)中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,上海市新能源汽車保有規(guī)模快速提升,截至2021年年底,上海全市累計(jì)推廣超過(guò)67萬(wàn)輛新能源汽車,其中2021年全年推廣超過(guò)25萬(wàn)輛,占全市新車銷售量的43%。現(xiàn)在上海是全國(guó)新能源汽車保有量*多的城市。上海地區(qū)實(shí)際運(yùn)營(yíng)中的公共充電樁68609個(gè),充電樁39359個(gè),12月公共充電樁的平均利用率為5.22%,充電設(shè)備利用依舊偏低。公共充電設(shè)施較低的利用率,不僅給充電運(yùn)營(yíng)企業(yè)帶來(lái)了經(jīng)營(yíng)壓力,更進(jìn)一步阻礙了舊站點(diǎn)的升級(jí)改造和新站點(diǎn)的規(guī)劃建設(shè),影響了充電業(yè)務(wù)的可持續(xù)發(fā)展。目前,對(duì)于電動(dòng)汽車充電站的研究主要集中在電動(dòng)汽車充電站規(guī)劃、電動(dòng)汽車充電站負(fù)荷建模、電動(dòng)汽車充電站自動(dòng)化管理、電動(dòng)汽車充電站優(yōu)化控制等方面,較少?gòu)碾妱?dòng)汽車充電站運(yùn)營(yíng)管理角度分析充電站的相關(guān)問(wèn)題。文獻(xiàn)通過(guò)投資效益分析法對(duì)充電設(shè)施的靜態(tài)以及動(dòng)態(tài)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析,優(yōu)化得到充電站內(nèi)充電樁的合理、經(jīng)濟(jì)建設(shè)數(shù)量,在此基礎(chǔ)上針對(duì)提高充電樁的經(jīng)濟(jì)效益提出建議。文獻(xiàn)設(shè)計(jì)了一種基于綜合能源優(yōu)化調(diào)配的充電站運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了充光儲(chǔ)一體化電站的能量統(tǒng)一調(diào)配,大幅消納光伏發(fā)電來(lái)降低電動(dòng)汽車充電成本。文獻(xiàn)通過(guò)挖掘運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)分析用戶充電行為規(guī)律,再預(yù)測(cè)運(yùn)營(yíng)的充電站設(shè)備利用狀況,*終為充電站制定運(yùn)營(yíng)策略提供決策依據(jù)。文獻(xiàn)提出了一種考慮客戶滿意度的電動(dòng)汽車充電站運(yùn)營(yíng)狀態(tài)評(píng)估方法,基于D-S證據(jù)理論融合多個(gè)客戶的評(píng)估結(jié)果,對(duì)多個(gè)充電站的運(yùn)營(yíng)水平進(jìn)行比較。文獻(xiàn)從預(yù)測(cè)負(fù)荷、管控負(fù)荷、調(diào)用負(fù)荷三個(gè)層面挖掘充電站供需兩側(cè)可調(diào)度的資源,逐層優(yōu)化充電站運(yùn)營(yíng)的綜合效率,并進(jìn)一步細(xì)化研究了充電站運(yùn)營(yíng)決策支持系統(tǒng),以期為充電站運(yùn)營(yíng)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。對(duì)于充電站運(yùn)營(yíng),已有研究大多僅從運(yùn)營(yíng)水平經(jīng)濟(jì)效益方面進(jìn)行論述,缺乏真實(shí)數(shù)據(jù)支撐,準(zhǔn)確性較低且缺乏完整的電動(dòng)汽車充電供需研究體系。為了實(shí)現(xiàn)公共充電站運(yùn)營(yíng)效率的提升,本次研究以洞察市場(chǎng)充電供需特征為突破口,利用新能源汽車大數(shù)據(jù),開(kāi)展了大數(shù)據(jù)賦能充電運(yùn)營(yíng)管理決策的應(yīng)用實(shí)踐,并從供需兩方面提出多維度多要點(diǎn)的充電供需研究體系,為提高充電運(yùn)營(yíng)決策的制定作出指導(dǎo)。

1研究方法

公共充電場(chǎng)站依托城市空間為用戶提供新能源汽車的充電補(bǔ)能服務(wù)。圍繞充電補(bǔ)能服務(wù)的充電運(yùn)營(yíng)管理可以理解為實(shí)現(xiàn)充電供給和充電需求的匹配過(guò)程。本次研究著重通過(guò)對(duì)充電市場(chǎng)供需現(xiàn)狀的準(zhǔn)確洞察,減少運(yùn)營(yíng)中的信息不對(duì)稱,幫助運(yùn)營(yíng)管理者利用有限的運(yùn)營(yíng)資源,在所有的自營(yíng)充電站中,擇優(yōu)選擇合適的站點(diǎn)進(jìn)行設(shè)備、服務(wù)和價(jià)格的優(yōu)化,以實(shí)現(xiàn)更有效的供需匹配。

1.1研究區(qū)域選定

基于上海新能源汽車夜間停留數(shù)據(jù),獲取上海不同區(qū)域的車輛保有量情況,上海新能源汽車區(qū)域分布如表1所示。

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由表1可以看出,對(duì)于浦東新區(qū)全域內(nèi)電動(dòng)汽車的充電供需特征進(jìn)行分析與研究,對(duì)反映上海市的整體特征也有較好的效果。

1.2 原始數(shù)據(jù)描述

本次研究應(yīng)用,擬洞察上海市浦東新區(qū)全域(約1210km2)的車輛充電供需特征,在投入人員和資金有限的情況下,如果采用傳統(tǒng)線下調(diào)研走訪的方式,缺乏實(shí)際可行性。在實(shí)際工作中,*終選擇用上海市新能源汽車運(yùn)行數(shù)據(jù),采用大數(shù)據(jù)分析的方式,開(kāi)展浦東新區(qū)充電供需市場(chǎng)的研究工作,車輛數(shù)據(jù)字段如表2所示。

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上海市新能源汽車運(yùn)行數(shù)據(jù),是基于GB/T 32960《電動(dòng)汽車遠(yuǎn)程服務(wù)與管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行采集的車輛運(yùn)行數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)幀間隔分別1、10、30s,數(shù)據(jù)項(xiàng)主要采集自以下幾大系統(tǒng):動(dòng)力電池系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、車輛控制系統(tǒng)以及其他部分。動(dòng)力電池系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要包括電池系統(tǒng)總電壓和總電流、電池荷電狀態(tài)(state of charge,SOC)、電池單體電壓、電池系統(tǒng)特征點(diǎn)溫度等。車輛控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要包含車輛速度、擋位信息、加速踏板行程、GPS位置等。這些數(shù)據(jù)給予了從車輛用電側(cè)深入進(jìn)行城市充電特征研究的新途徑,這些數(shù)據(jù)在進(jìn)行充電研究時(shí)主要有以下三大優(yōu)勢(shì):①實(shí)現(xiàn)對(duì)交流和直流充電行為的全覆蓋;②實(shí)現(xiàn)不同屬性車輛充電行為的區(qū)分;③實(shí)現(xiàn)每輛車輛充電行為的準(zhǔn)確描述,并和車輛出行行為、車輛物理特性進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。

1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

為了實(shí)現(xiàn)海量車輛時(shí)序數(shù)據(jù)的有效分析,需要進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)工程化準(zhǔn)備。新能源汽車的時(shí)序數(shù)據(jù)在充電研究的應(yīng)用中,數(shù)據(jù)過(guò)于冗余,實(shí)際應(yīng)用中提取車輛每次出行行為和充電行為的起訖關(guān)鍵指標(biāo),例如起訖累計(jì)里程、起訖SOC、起訖經(jīng)緯度等。通過(guò)構(gòu)建車輛行為片段數(shù)據(jù),可以將1TB大小的時(shí)序原始數(shù)據(jù)提取為GB級(jí)別的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),在不影響數(shù)據(jù)應(yīng)用的情況下,大幅提升分析效率。本次研究,實(shí)現(xiàn)了對(duì)50多萬(wàn)輛上海地區(qū)運(yùn)行的新能源汽車的數(shù)據(jù)分析,項(xiàng)目提取車輛在浦東地區(qū)的出行和充電行為特征,洞察充電市場(chǎng)的供需情況,指導(dǎo)充電運(yùn)營(yíng)決策的準(zhǔn)確實(shí)施。

1.4 充電供需體系構(gòu)建

本次研究從實(shí)際充電業(yè)務(wù)出發(fā),結(jié)合日常運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn),構(gòu)建了充電供需研究體系,如圖1所示。主要包含充電供給和需求兩大維度的四大要點(diǎn):①充電場(chǎng)站資源配建情況;②充電服務(wù)質(zhì)量情況;③用戶車輛對(duì)充電能量的需求情況;④用戶對(duì)充電服務(wù)的需求情況。

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區(qū)域的充電供給,包括區(qū)域內(nèi)充電場(chǎng)站資源的配建數(shù)量和充電服務(wù)的質(zhì)量,其中配建數(shù)量涉及不同類型充電樁的數(shù)量、功率和充電樁在空間上的差異分布,以上供給信息一般通過(guò)各種充電服務(wù)應(yīng)用軟件或線下走訪的方式進(jìn)行收集,相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取難度不高,但準(zhǔn)確性較難保障。特別是在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中,很多充電站鮮有用戶到訪充電,甚至早已廢棄,調(diào)研數(shù)據(jù)無(wú)法真實(shí)反映充電資源的供給情況。而通過(guò)新能源汽車獲取的時(shí)空充電數(shù)據(jù),可以準(zhǔn)確反映區(qū)域內(nèi)充電資源的有效供給現(xiàn)狀,驗(yàn)證充電站公開(kāi)信息的準(zhǔn)確性和完整性。充電供給中的充電服務(wù)質(zhì)量主要涉及充電站配套硬件質(zhì)量(設(shè)備維保情況、配套基礎(chǔ)設(shè)施、充電站空間可達(dá)性等)和軟件質(zhì)量(充電服務(wù)應(yīng)用軟件、車位管理、增值服務(wù)等)兩方面,相關(guān)信息較難通過(guò)新能源汽車大數(shù)據(jù)直接體現(xiàn),但可以通過(guò)充電場(chǎng)站的實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況,進(jìn)行間接的體現(xiàn)。實(shí)際應(yīng)用實(shí)踐中,項(xiàng)目利用新能源汽車大數(shù)據(jù),開(kāi)展區(qū)域充電站運(yùn)營(yíng)研究、充電過(guò)程中車輛充電穩(wěn)定性研究,來(lái)間接識(shí)別充電站服務(wù)質(zhì)量。區(qū)域內(nèi)公共充電場(chǎng)站的運(yùn)營(yíng)潛力,除了受區(qū)域內(nèi)充電資源的供給影響,也受到區(qū)域內(nèi)充電需求的影響。充電需求涉及用戶對(duì)充電能量需求和充電服務(wù)需求兩部分。現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中,用戶主要進(jìn)行公共和非公共充電兩類充電行為,對(duì)于擁有固定充電樁的用戶,實(shí)際前往公共充電站進(jìn)行充電的行為次數(shù)占比普遍不高,而出租車、網(wǎng)約車、無(wú)固定樁的用戶則對(duì)公共充電站的依賴度非常高。傳統(tǒng)調(diào)研難以把握區(qū)域內(nèi)充電用戶的規(guī)模,更無(wú)法識(shí)別用戶對(duì)公共充電站的真實(shí)能量需求。而新能源汽車大數(shù)據(jù),可以準(zhǔn)確識(shí)別不同類型用戶的構(gòu)成,識(shí)別用戶充電行為、識(shí)別充電需求的時(shí)空差異。充電需求還涉及用戶對(duì)充電服務(wù)的需求,主要包括用戶對(duì)不同充電模式(快充、慢充、換電)的需求偏好、對(duì)充電價(jià)格的需求偏好、對(duì)配套服務(wù)的需求偏好等內(nèi)容。以上相關(guān)信息的獲取,無(wú)法利用新能源汽車的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行直接獲取,但通過(guò)分析海量用戶的實(shí)際充電決策數(shù)據(jù),即充電行為數(shù)據(jù),可以有效地總結(jié)充電站的共性特征,識(shí)別用戶對(duì)充電服務(wù)需求的偏好規(guī)律。本次實(shí)踐應(yīng)用中,主要圍繞以上充電供需體系,利用新能源汽車大數(shù)據(jù),直接或間接地進(jìn)行相關(guān)供需信息的識(shí)別,以幫助運(yùn)營(yíng)決策的有效制定。

2 大數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用2.1供給研究——尋找區(qū)域充電站運(yùn)營(yíng)

在研究區(qū)域充電供給中,需要了解區(qū)域內(nèi)主要充電場(chǎng)站的資源分布情況和實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況,并通過(guò)與其他場(chǎng)站對(duì)標(biāo),了解自營(yíng)充電場(chǎng)站在區(qū)域內(nèi)的表現(xiàn)。本次研究選用上海市純電動(dòng)乘用車一周七天的充電數(shù)據(jù),結(jié)合手機(jī)端充電服務(wù)應(yīng)用上的場(chǎng)站靜態(tài)數(shù)據(jù),去展現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各充電場(chǎng)站的真實(shí)運(yùn)行現(xiàn)狀。研究中采用Tableau數(shù)據(jù)可視化分析軟件,對(duì)基于新能源汽車運(yùn)行數(shù)據(jù)加工處理后的結(jié)構(gòu)化充電數(shù)據(jù)集(數(shù)據(jù)集包含車輛每一次充電行為的開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、單次充電能量、充電行為的經(jīng)緯度坐標(biāo)),圍繞經(jīng)緯度坐標(biāo),進(jìn)行充電能量指標(biāo)的聚合及其數(shù)據(jù)可視化。車輛充電行為的空間分布如圖2所示,展現(xiàn)的是上海浦東新區(qū)高橋鎮(zhèn)周邊的所有充電行為所對(duì)應(yīng)充電能量的空間分布情況,圓點(diǎn)位置代表充電行為空間發(fā)生地,圓點(diǎn)大小代表充電能量的多少。

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充電數(shù)據(jù)的識(shí)別流程如圖3所示,將此充電數(shù)據(jù)集與場(chǎng)站靜態(tài)信息相結(jié)合,可以繪制準(zhǔn)確的公共充電場(chǎng)站空間邊界數(shù)據(jù),進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)車輛充電數(shù)據(jù)與場(chǎng)站靜態(tài)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)聚合,得到兼有充電場(chǎng)站標(biāo)簽和車輛屬性標(biāo)簽的充電數(shù)據(jù)集,包括充電量、充電次數(shù)、充電車輛數(shù)、充電行為發(fā)生時(shí)間分布等信息。車輛充電行為的空間分布(已識(shí)別)如圖4所示,紅色標(biāo)注為識(shí)別出的4座公共充電場(chǎng)站發(fā)生的充電行為,黑色標(biāo)注為其他類型充電行為。

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在實(shí)際應(yīng)用中,通過(guò)以上車端充電數(shù)據(jù)的空間分析,在無(wú)需線下調(diào)研的情況下,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域真實(shí)充電供給的有效識(shí)別。在后續(xù)運(yùn)營(yíng)中,圖4中充電量*高的3號(hào)充電站,也被作為區(qū)域內(nèi)的充電站,用于各項(xiàng)充電運(yùn)營(yíng)服務(wù)的參考對(duì)標(biāo)。

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2.2 供給研究——評(píng)估充電服務(wù)質(zhì)量

現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景下,由于車輛和充電樁的匹配性差異,充電過(guò)程并不總是非常穩(wěn)定,實(shí)際運(yùn)營(yíng)中,也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)充電設(shè)備跳槍的問(wèn)題。由于樁端無(wú)法識(shí)別車輛的具體型號(hào),這導(dǎo)致不同型號(hào)車型和不同充電樁的匹配性問(wèn)題,難以得到準(zhǔn)確識(shí)別和改善。本次研究,通過(guò)采用車端和樁端空間、時(shí)間和電量指標(biāo)多重匹配的方式,構(gòu)建了車端充電數(shù)據(jù)與充電樁的關(guān)聯(lián)路徑,建立了包含具體車型信息的特定充電場(chǎng)站充電行為數(shù)據(jù)集,通過(guò)解析此數(shù)據(jù)集內(nèi)的異常充電行為數(shù)據(jù),即可準(zhǔn)確識(shí)別車樁匹配異常。車輛和充電樁數(shù)據(jù)的匹配流如圖5所示。

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一次充電行為的時(shí)序數(shù)據(jù)如圖6所示,通過(guò)車端充電數(shù)據(jù)異常值監(jiān)測(cè)(充電過(guò)程中,充電電流出現(xiàn)異常中斷、跳變),所準(zhǔn)確識(shí)別的一次發(fā)生在公共充電場(chǎng)站的異常充電行為:車端數(shù)據(jù)顯示,某品牌的A車型,12點(diǎn)開(kāi)始其充電行為,初始電量為32%,到電量89%時(shí)完全結(jié)束充電,隨后車輛離開(kāi)公共充電站。車輛充電期間車端電流*高達(dá)到200A,充電中出現(xiàn)兩次電流的突變,前一次突變電流異常降低至0A,10min后充電電流恢復(fù)正常200A。通過(guò)以上車端數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)場(chǎng)站車樁匹配性問(wèn)題的反映。

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2.3 需求研究——評(píng)估區(qū)域潛在充電需求

在實(shí)際充電運(yùn)營(yíng)中,需要對(duì)目標(biāo)區(qū)域的總體充電需求進(jìn)行評(píng)估,以確定是否設(shè)立新的站點(diǎn),或者是否對(duì)舊的站點(diǎn)進(jìn)行改造升級(jí)。新能源汽車運(yùn)行數(shù)據(jù),包含車輛的停留數(shù)據(jù)、充電數(shù)據(jù)和出行數(shù)據(jù),可以解析特定區(qū)域停留車輛的規(guī)模和結(jié)構(gòu);可以測(cè)算停留用戶的整體補(bǔ)電需求;可以了解用戶充電與停留匹配特征等,以上信息均可用于評(píng)估目標(biāo)區(qū)域的潛在充電需求。車輛的停留與充電位置如圖7所示。利用Tableau數(shù)據(jù)可視化分析軟件,對(duì)新能源公交客車運(yùn)行數(shù)據(jù)集(分析周期內(nèi),車輛每次夜間停留行為的經(jīng)緯度坐標(biāo)、車輛每次充電行為的經(jīng)緯度坐標(biāo))的可視化信息(圓點(diǎn)大小代表停留或充電行為的總次數(shù)、圓點(diǎn)位置代表行為的空間位置),可以直觀展現(xiàn)車輛充電和停留位置的匹配情況,比如滴水湖地鐵站公交站無(wú)車輛充電行為,此處夜間停留公交客車需要去其他站點(diǎn)進(jìn)行充電補(bǔ)能,此區(qū)域存在建設(shè)公交充電站的潛在需求。

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某旅游目的地車輛停留特征如圖8所示,利用Tableau分析軟件對(duì)新能源乘用車運(yùn)行數(shù)據(jù)(浦東某旅游目的地一周時(shí)間內(nèi)到訪車輛的運(yùn)行數(shù)據(jù))進(jìn)行分析后的內(nèi)容,其分析結(jié)果包括車輛到訪次數(shù)的熱力圖(基于到訪地空間坐標(biāo)的行為次數(shù)聚合)、車輛到訪時(shí)對(duì)應(yīng)車輛剩余電量區(qū)間的次數(shù)分布情況(基于到訪時(shí)車輛剩余電量的行為次數(shù)聚合)、車輛到訪時(shí)對(duì)應(yīng)時(shí)段的次數(shù)分布情況(基于車輛到訪時(shí)刻的行為次數(shù)聚合),這些分析結(jié)果可以反映到訪車輛的行為特征。數(shù)據(jù)分析顯示,此旅游區(qū)一周到訪停留純電動(dòng)汽車在1000輛的規(guī)模,到訪時(shí)車輛剩余電量主要分布在60%~80%,到訪時(shí)間集中在9:00-11:00。利用新能源汽車大數(shù)據(jù),針對(duì)特定地區(qū)開(kāi)展分析,可以獲得用戶行為特征,評(píng)估潛在充電需求,在實(shí)際運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)中,用于充電樁功率選型和建站規(guī)模設(shè)計(jì)。

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2.4 需求研究——用戶對(duì)充電服務(wù)的需求

傳統(tǒng)的用戶需求調(diào)研主要基于用戶訪談的方式開(kāi)展,能夠涵蓋的用戶樣本往往有限。本次應(yīng)用實(shí)踐,選用新能源汽車運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行用戶需求的研究,其既可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模用戶樣本的覆蓋,同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確樣本的篩選。比如在用戶充電服務(wù)偏好研究中,項(xiàng)目基于50萬(wàn)多輛新能源汽車一周時(shí)間的充電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,挑選出整個(gè)浦東新區(qū)內(nèi)不同區(qū)域充電量*大的充電場(chǎng)站,分析出這些熱門(mén)場(chǎng)站共同的服務(wù)優(yōu)勢(shì):2 h內(nèi)充電免收停車費(fèi),充電分時(shí)段價(jià)格分別為1.0、1.2、1.4元/kWh,充電車位、有廁所配套等。利用大數(shù)據(jù)選出的場(chǎng)站,作為區(qū)域,其特質(zhì)代表著用戶對(duì)良好充電服務(wù)的實(shí)際需求。在運(yùn)營(yíng)實(shí)踐中,圍繞區(qū)域進(jìn)行自營(yíng)場(chǎng)站的服務(wù)改善,實(shí)際取得了不錯(cuò)的成效,有效拉動(dòng)了自營(yíng)充電站的利用率。例如在集中用戶準(zhǔn)確識(shí)別研究中,通過(guò)分析新能源汽車充電數(shù)據(jù),標(biāo)定不同類型車輛在公共充電站和非公共充電場(chǎng)站上的實(shí)際充電能量分布,選取公共充電能量高的用戶作為自營(yíng)充電場(chǎng)站集中用戶群。車輛對(duì)公共充電的電量需求情況如圖9所示,反映了18萬(wàn)輛純電動(dòng)乘用車一周時(shí)間內(nèi),對(duì)上海公共充電場(chǎng)站的實(shí)際充電量需求情況。47%的車輛產(chǎn)生了80%的公共充電量,而其他53%的車輛僅產(chǎn)生20%的充電量。通過(guò)大數(shù)據(jù)分析,實(shí)現(xiàn)用戶群體的分層分類,在實(shí)踐中可以幫助充電場(chǎng)站運(yùn)營(yíng)更有目的性,指導(dǎo)充電服務(wù)的有效供給。

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3 安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)選型方案

3.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)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(duì)充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過(guò)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(guò)微信、支付寶,云閃付掃碼充電。

3.2應(yīng)用場(chǎng)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)。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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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)**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(guò)4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

4)數(shù)據(jù)**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(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

5)應(yīng)客戶端層:系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問(wèn)電瓶車充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區(qū)充電平臺(tái)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。

3.4 安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

3.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況,對(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)、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。

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3.4.2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(guò)程中的充電電量、充電電壓/電流,充電樁告警信息等。

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3.4.3交易管理

平臺(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶,對(duì)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。

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3.4.4故障管理

設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息,平臺(tái)管理人員可通過(guò)平臺(tái)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(guò)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(guò)充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。

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3.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái),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。

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3.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶,運(yùn)營(yíng)商可建立和管理其運(yùn)營(yíng)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(dòng),同時(shí)可管理在線卡用戶充值、 凍結(jié)和解綁。

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3.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用,可以對(duì)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

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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。

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3.5系統(tǒng)硬件配置

類型 型號(hào) 圖片 功能
安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái) AcrelCloud-9000 wKgZomcOIVqAFu47AADBVmlUg-Q458.png 安科瑞響應(yīng)節(jié)能環(huán)保、綠色出行的號(hào)召,為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式壁掛式、落地式等多種類型的充電樁,包含智能7kW交流充電樁,30kW壁掛式直流充電樁,智能60kW/120kW直流一體式充電樁等來(lái)滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟(jì)、智能運(yùn)營(yíng)管理的市場(chǎng)需求,提供電動(dòng)汽車充電軟件解決方案,可以隨時(shí)隨地享受便捷有效安全的充電服務(wù),微信掃一掃、微信公眾號(hào)、支付寶掃一掃、支付寶服務(wù)窗,充電方式多樣化,為車主用戶提供便捷、有效、安全的充電服務(wù)。實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池快速、有效、安全、合理的電量補(bǔ)給,能計(jì)時(shí),計(jì)電度、計(jì)金額作為市民購(gòu)電終端,同時(shí)為提高公共充電樁的效率和實(shí)用性。
互聯(lián)網(wǎng)版智能交流樁 AEV-AC007D wKgZomcOIVuACBljAACI9o3QTUg349.png 額定功率7kW,單相三線制,防護(hù)等級(jí)IP65,具備防雷保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量、遠(yuǎn)程升級(jí),支持刷卡、掃碼、即插即用。
通訊方:4G/wifi/藍(lán)牙支持刷卡,掃碼、免費(fèi)充電可選配顯示屏
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 AEV-DC030D wKgaomcOIVuAbW1LAAAsT4UV4JY03.jpeg 額定功率30kW,三相五線制,防護(hù)等級(jí)IP54,具備防雷保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級(jí),支持刷卡、掃碼、即插即用
通訊方式:4G/以太網(wǎng)
支持刷卡,掃碼、免費(fèi)充電
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 AEV-DC060S wKgZomcOIVyAMhEbAANqH18DLLE972.png 額定功率60kW,三相五線制,防護(hù)等級(jí)IP54,具備防雷保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級(jí),支持刷卡、掃碼、即插即用
通訊方式:4G/以太網(wǎng)
支持刷卡,掃碼、免費(fèi)充電
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 AEV-DC120S wKgaomcOIV2AJmz7AAMvqBKaI1I708.png 額定功率120kW,三相五線制,防護(hù)等級(jí)IP54,具備防雷保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級(jí),支持刷卡、掃碼、即插即用
通訊方式:4G/以太網(wǎng)
支持刷卡,掃碼、免費(fèi)充電
10路電瓶車智能充電樁 ACX10A系列 wKgaomcOIV6Ac5-8AACnsPcQais581.png 10路承載電流25安培,單路輸出電流3A,單回路功率1000W,總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。
ACX10A-TYHN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持投幣、刷卡,掃碼、免費(fèi)充電
ACX10A-TYN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持投幣、刷卡,免費(fèi)充電
ACX10A-YHW:防護(hù)等級(jí)IP65,支持刷卡,掃碼,免費(fèi)充電
ACX10A-YHN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持刷卡,掃碼,免費(fèi)充電
ACX10A-YW:防護(hù)等級(jí)IP65,支持刷卡、免費(fèi)充電
ACX10A-MW:防護(hù)等級(jí)IP65,支持免費(fèi)充電
2路智能插座 ACX2A系列 wKgZomcOIV-AHD_GAABrUuWsGho467.png 2路承載電流20A,單路輸出電流10A,單回路功率2200W,總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別,報(bào)警上報(bào)。
ACX2A-YHN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持刷卡、掃碼充電
ACX2A-HN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持掃碼充電
ACX2A-YN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持刷卡充電
20路電瓶車智能充電樁 ACX20A系列 wKgaomcOIV-AWJGrAACYRiOIRD8119.png 20路承載電流50A,單路輸出電流3A,單回路功率1000W,總功率11kW。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別,報(bào)警上報(bào)。
ACX20A-YHN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持刷卡,掃碼,免費(fèi)充電
ACX20A-YN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持刷卡,免費(fèi)充電
落地式電瓶車智能充電樁 ACX10B系列 wKgZomcOIWCAFLboAAA0_TYaFrM868.png 10路承載電流25安培,單路輸出電流3A,單回路功率1000W,總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。
ACX10B-YHW:戶外使用,落地式安裝,包含1臺(tái)主機(jī)及5根立柱,支持刷卡、掃碼充電,不帶廣告屏
ACX10B-YHW-LL:戶外使用,落地式安裝,包含1臺(tái)主機(jī)及5根立柱,支持刷卡、掃碼充電。液晶屏支持U盤(pán)本地投放圖片及視頻廣告
智能邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān) ANet-2E4SM wKgaomcOIWGAecEqAADINxWvOmo015.png 4路RS485 串口,光耦隔離,2路以太網(wǎng)接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP(主、從)、104(主、從)、建筑能耗、SNMP、MQTT;(主模塊)輸入電源DC12V ~36V。支持4G擴(kuò)展模塊,485擴(kuò)展模塊。
擴(kuò)展模塊ANet-485 M485模塊:4路光耦隔離RS485
擴(kuò)展模塊ANet-M4G M4G模塊:支持4G全網(wǎng)通
導(dǎo)軌式單相電表 ADL200 wKgZomcOIWKAFKD8AAB4BBVrj1I767.png 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量,輸入電流:10(80)A;
電能精度:1級(jí)
支持Modbus和645協(xié)議
證書(shū):MID /CE認(rèn)證
導(dǎo)軌式電能計(jì)量表 ADL400 wKgZomcOIWOAMPMCAAEC6tSH6mY990.png 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量,分相總有功電能,總正反向有功電能統(tǒng)計(jì),總正反向無(wú)功電能統(tǒng)計(jì);紅外通訊;電流規(guī)格:經(jīng)互感器接入3×1(6)A,直接接入3×10(80)A,有功電能精度0.5S級(jí),無(wú)功電能精度2級(jí)
證書(shū):MID /CE認(rèn)證
無(wú)線計(jì)量?jī)x表 ADW300 wKgaomcOIWOAXuldAADsnxHZynE458.png 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量,有功電能計(jì)量(正、反向)、四象限無(wú)功電能、總諧波含量、分次諧波含量(2~31次);A、B、C、N四路測(cè)溫;1路剩余電流測(cè)量;支持RS485/LoRa/2G/4G/NB;LCD顯示;有功電能精度:0.5S級(jí)(改造項(xiàng)目)
證書(shū):CPA/CE認(rèn)證
導(dǎo)軌式直流電表 DJSF1352-RN wKgZomcOIWSAT5jXAAAd7OsdRqc15.jpeg 直流電壓、電流、功率測(cè)量,正反向電能計(jì)量,復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì),SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入0-1000V,電流外接分流器接入(75mV)或霍爾元件接入(0-5V);電能精度1級(jí),1路485通訊,1路直流電能計(jì)量AC/DC85-265V供電
證書(shū):MID/CE認(rèn)證
面板直流電表 PZ72L-DE wKgaomcOIWeARh0iAAAiZCGDdXQ53.jpeg 直流電壓、電流、功率測(cè)量,正反向電能計(jì)量:紅外通訊:電壓輸入0-000V,電流外接分流器接入·(75mV)或霍爾元件接入(0-20mA0-5V);電能精度1級(jí)
證書(shū):CE認(rèn)證
電氣防火限流式保護(hù)器 ASCP200-63D wKgZoWcOIWiAEOAyAAAifGhYBiM85.jpeg 導(dǎo)軌式安裝,可實(shí)現(xiàn)短路限流滅弧保護(hù)、過(guò)載限流保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過(guò)欠壓保護(hù)、漏電監(jiān)測(cè)、線纜溫度監(jiān)測(cè)等功能;1路RS485通訊,1路NB或4G無(wú)線通訊(選配);額定電流為0~63A,額定電流菜單可設(shè)

4 結(jié)束語(yǔ)

為了更好地開(kāi)展公共充電場(chǎng)站的日常運(yùn)營(yíng)管理工作,本次研究從洞察公共充電市場(chǎng)供需特征出發(fā),通過(guò)應(yīng)用新能源汽車大數(shù)據(jù),挖掘充電市場(chǎng)供需信息,指導(dǎo)充電場(chǎng)站運(yùn)營(yíng)的決策實(shí)施。在實(shí)踐中,本文利用新能源汽車的出行和充電數(shù)據(jù),開(kāi)展了識(shí)別區(qū)域公共充電場(chǎng)站運(yùn)營(yíng)情況、識(shí)別場(chǎng)站車樁匹配性問(wèn)題、評(píng)估區(qū)域充電需求、挑選場(chǎng)站識(shí)別用戶偏好、識(shí)別集中充電用戶等研究。證明了通過(guò)大數(shù)據(jù)的相關(guān)應(yīng)用可以擴(kuò)展充電場(chǎng)站實(shí)際運(yùn)營(yíng)決策的維度,開(kāi)辟了充電場(chǎng)站供需分析的新方法。充電供給研究中,新能源汽車大數(shù)據(jù)主要可以在以下2點(diǎn)中發(fā)揮優(yōu)勢(shì):通過(guò)車端充電數(shù)據(jù)與充電場(chǎng)站邊界關(guān)聯(lián),準(zhǔn)確反映區(qū)域內(nèi)充電資源供給,識(shí)別充電場(chǎng)站。在充電供給質(zhì)量方面,通過(guò)識(shí)別車端充電異常數(shù)據(jù),反映車樁匹配潛在問(wèn)題。在充電需求研究中,通過(guò)車端數(shù)據(jù)提取目的地周邊車輛到訪特征數(shù)據(jù),用于評(píng)估區(qū)域潛在充電需求。通過(guò)車端數(shù)據(jù)識(shí)別用戶到訪熱門(mén)充電場(chǎng)站,有效挖掘用戶實(shí)際需求偏好,指導(dǎo)場(chǎng)站優(yōu)化。利用大數(shù)據(jù)的規(guī)模優(yōu)勢(shì),反映整體市場(chǎng)海量用戶公共充電需求的真實(shí)差異,助力服務(wù)聚焦集中用戶。本文所有的研究過(guò)程,不依賴于傳統(tǒng)的線下調(diào)研,且可以實(shí)現(xiàn)更全面更準(zhǔn)確的空間、時(shí)間、場(chǎng)景和用戶的覆蓋,對(duì)于公共充電場(chǎng)站的準(zhǔn)確供需研究有著啟發(fā)的作用。限于篇幅,本文未能對(duì)每項(xiàng)應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)行一一詳述,同時(shí)也限于項(xiàng)目研究周期,本次僅進(jìn)行了部分充電維度的研究探索,數(shù)據(jù)分析結(jié)果與實(shí)際運(yùn)營(yíng)需求的結(jié)合度上也存在不足,研究深度有待后續(xù)進(jìn)一步完善。

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作者介紹:聞什益 手機(jī):13564425781(微信同號(hào))

審核編輯 黃宇

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