淺談新能源汽車充電站建設及運營的節能措施分析

安科瑞 劉邁

　　摘要：如今，新能源汽車充電站的建設和運營已經成為推動能源轉型、減少碳排放的重要一環，隨著能源結構調整和公眾環境保護意識的增強，新能源汽車正逐漸走進人們的生活，充電站能源消耗以及運營過程中的能源浪費等問題正逐步凸顯，節能措施成為推動新能源汽車行業發展的重要環節。基于此，簡單討論節能措施在充電站建設及運營中應用的價值和挑戰，并深入探討節能措施，以供參考。

　　關鍵詞：新能源汽車；充電站建設；節能建材

　　0引言

　　在新能源汽車充電站的建設和運營中，節能措施是實現其可持續發展的關鍵環節，通過選用高效節能的充電設備、優化充電站布局以及采用智能化管理系統等手段，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營成本，減少對環境的影響。

　　1節能措施在充電站建設及運營中的應用價值

　　首先，采用節能設備和技術可以有效降低充電站的能源消耗，降低運營成本。例如，選擇高效率的充電樁和變壓器，以減少能源轉化過程中的能量損耗；利用智能充電管理系統，提高充電設備的運行效率，避免浪費能源。其次，合理規劃充電站設計布局，優化充電樁安裝的位置和數量，使充電站更好地適應用戶需求，避免資源閑置浪費，同時利用可再生能源，如太陽能、風能等作為充電站的能源供應，不僅可以減少對傳統能源的依賴，還能減少碳排放，實現可持續發展。再次，隨著社會對環保節能的重視程度不斷提高，采用節能措施可以提升充電站的形象和品牌價值，獲取更多用戶關注和選擇，提高充電站的盈利能力，從而增強其市場競爭力。最后，隨著能源技術不斷發展，節能措施將會不斷更新、完善，為充電站可持續發展提供更多的可能性和機遇，因此，將節能措施納入充電站建設及運營中，不僅可以滿足當前的需求，還能為未來的發展打下堅實的基礎。

　　2充電站建設及運營節能面臨的挑戰

　　首先，傳統充電站在電能轉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，存在能源浪費的問題，如何提高充電設備的能效，降低能源損耗，是當前亟待解決的問題之一。其次，合理的充電站布局和設備配置能夠減少能源浪費和降低運營成本，但現實中往往受用地成本、城市規劃以及充電需求等多種因素制約，導致充電站建設存在局限性。如何在有限的空間內實現充電設備布局和配置，是設計人員需要綜合考量的問題[1]。再次，充電站的運營涉及充電設備維護、用戶服務等多個方面，高效的運營管理能夠非必要的能源消耗和減少資源浪費，而目前充電站運營管理體系有待完善，仍存在信息不對稱、服務不規范等問題，導致能源利用效率低。政府部門應加大政策支持力度，出臺相關政策措施，鼓勵和引導充電站建設與運營單位創新和應用節能措施，推動整個行業朝節能環保方向發展。

　　3充電站建設及運營的節能措施

　　3.1節能建材選用與綠色施工

　　在充電站建設中，選擇節能建材是實現節能目標的首要步驟。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，減輕空調系統的負荷，進而降低能耗。綠色施工技術是指在建筑施工過程中采用環保、節能的施工方法和工藝，以減少能源消耗和對環境的影響，例如，采用預制構件和模塊化建筑（圖1）技術，可以降低施工現場的能源消耗和減少建筑廢棄物數量。采用低污染施工材料和環保型建筑施工設備，也是實現綠色施工的重要手段[2]。在充電站建設過程中，一方面，需要根據建筑設計和環境特點，合理選用節能建材，并結合實際情況進行應用。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；在照明系統中采用發光二極管節能燈具，降低照明能耗；在空調系統中采用高效節能的變頻空調，提高能源利用率等。通過上述措施，有效降低充電站能耗，提升節能效果。另一方面，需要建立科學的施工管理體系，嚴格執行綠色施工標準和規范，確保施工過程中各項節能措施的有效實施。例如，建立節能建材選用標準和施工驗收機制，加強對施工現場的能源消耗監測和管理，推行施工垃圾分類處理，加強對施工人員環保意識培訓和綠色施工技能提升，增強其環保意識和節能意識，使綠色施工理念深入人心。充電站建成后，需要進行節能效果評估，分析各項節能措施的實際效果，及時發現并解決存在的問題，并根據評估結果，對充電站的節能系統進行優化調整，進一步提升節能效果和運行效率，實現充電站的可持續發展。

圖1模塊化建筑示意圖

　　3.2充電樁布局與設備配置

　　在選擇充電站的場地和位置時，需要考慮充電樁的布局設計，至大限度提高充電站的利用率和運行效率。位于城市中心區域，由于停車時間較短，可以適當增加快充樁的數量；而在郊區或高速公路服務區，可以增加慢充樁的配置，以滿足長時間停車充電的需求。配置充電樁智能化管理和監控系統，能有效提高充電站的運行效率和服務質量，可以遠程監控、管理充電樁，包括實時監測充電樁的工作狀態、充電車輛的充電情況、充電服務的效率等，從而及時發現并解決潛在問題，提高充電站的運行效率和用戶滿意度[3]。在充電樁設備的選擇上，應優先考慮節能環保原則，選擇高效能、低功耗、低排放的充電設備。可以選擇采用充電技術和材料的充電設備，如智能充電控制器、高效能的充電轉換器（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、風能等，為充電站提供清潔能源，降低能源消耗和環境污染。通過合理配置充電設備和優化運行模式，能進一步提高充電站的節能效益。例如，可以根據車輛的充電需求和充電站的負荷情況，合理安排充電樁的使用順序和充電功率，達成平衡充電樁負載和節約能源的效果；還可以采取分時段充電、定時充電等方式，利用低谷時段的電力資源，降低充電成本和能耗。為了確保充電設備的正常運行和長期穩定性，管理人員需要定期進行充電設備的維護和保養，包括定期檢查充電樁電氣連接的接頭、充電線路、充電設備的散熱系統等，及時發現并處理設備的故障或異常情況，保障充電站的正常運行和用戶的安全充電。

圖2充電轉換器示意圖

　　3.3智能預約與排隊系統建設

　　智能預約與排隊系統包括智能預約系統和智能排隊兩個部分。智能預約系統采用智能算法和大數據分析技術，根據歷史充電數據、用戶行為模式和交通狀況等信息，智能分析和預測未來充電需求，并合理安排充電樁資源的分配和調度。例如，根據用戶的預約需求和車輛類型，提前為用戶分配充電樁，并通過智能調度算法提高充電樁的利用率，避免出現擁堵和等待情況，提高充電效率。智能排隊系統采用云計算技術和分布式架構（圖3），通過云端服務器實時監測充電樁的使用情況和充電效率，并根據實際情況動態調整充電樁的排隊順序和分配策略，至大限度地優化充電服務和用戶體驗。例如，當某個充電樁出現故障或異常情況時，智能排隊系統將自動調整其他充電樁的排隊順序，確保用戶能夠及時充電，避免單個充電樁故障所導致的服務中斷或延遲。智能預約與排隊系統可以為用戶提供充電咨詢、故障處理等服務，提高用戶的滿意度和信任度。智能預約與排隊系統通過手機APP等智能終端，為用戶提供便捷的充電預約和排隊服務，用戶可以通過手機APP實時查詢充電樁的使用情況和排隊情況，并進行預約和排隊操作，避免等待時間過長而造成的不便和浪費。智能預約和排隊系統還能根據用戶的充電歷史和偏好，為用戶至優的充電樁和充電時段，提升用戶的充電體驗和滿意度。例如，智能預約和排隊系統可以根據用戶的行程計劃和車輛類型，智能的充電樁和合適的充電時段，減少用戶的等待時間和充電開支[4]。智能預約與排隊系統還具備實時監控和遠程管理功能，工作人員能隨時掌握充電站的運行狀態和充電設備的使用情況，及時發現并解決問題。

負載均衡器

　　應用服務器應用服務器

　　商品用戶

　　商品服務用戶服務

　　搜索

　　讀請求

　　寫請求

　　寫數據庫服務器

　　商品訂單用戶

　　數據同步

　　搜索引擎集群

　　讀數據庫服務器

　　商品訂單用戶

　　應用服務器

　　訂單

　　訂單服務

　　緩存服務器

　　圖3分布式架構示意圖

　　3.4能源利用效率檢測與調整

　　安裝智能監測設備和傳感器，實時監測充電站的能源消耗情況和充電設備的運行狀態，獲取充電量、充電功率、電能消耗等數據，利用物聯網技術實現設備之間的數據共享和信息傳遞，形成全面、準確的能源監測數據，從而為后續能源利用效率調整提供可靠的數據支撐。對充電站的能源利用情況進行統計和分析，找出能源消耗較大的設備或環節，識別能源利用效率較低的問題點。例如，分析不同時間段的充電需求，發現高峰時段的充電效率較低，或發現某些設備的能效較差，導致能源浪費。通過上述分析，可以有針對性地確定調整策略，提高能源利用效率，針對監測到的問題和瓶頸，采取相應調整措施，優化能源利用效率。例如，在高峰時段采取差異化電價政策，引導用戶錯峰充電，減輕充電負荷，提高充電效率；或者維護和更新能效較低的設備，提升設備的能效水平，降低能源消耗；優化充電站的運營流程和管理機制，提高設備利用率和運行效率，進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制，定期監測和評估充電站的能源利用情況，檢查調整策略的實施效果，根據評估結果，及時調整和優化運營策略，進而提高能源利用效率。利用數據分析和人工智能技術，對能源利用數據進行深度挖掘和預測分析，為未來的能源利用效率提升提供科學依據和決策支持。

　　4安科瑞充電樁收費運營云平臺系統選型方案

　　4.1概述

　　AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統通過物聯網技術對接入系統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據采集和監控，實時監控充電樁運行狀態，進行充電服務、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

　　4.2應用場所

　　適用于民用建筑、一般工業建筑、居住小區、實業單位、商業綜合體、學校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

　　4.3系統結構

系統分為四層：

　　1）即數據采集層、網絡傳輸層、數據中心層和客戶端層。

　　2）數據采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進行電能計量和保護。

　　3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

　　4）數據中心層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

　　5）應客戶端層：系統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。

　　小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時為運維人員提供運維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功能

　　4.4.1智能化大屏

　　智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統計顯示，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。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

　　4.4.2實時監控

　　實時監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態、回路狀態、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，對其進行賬戶進行充值、退款、凍結、注銷等操作，可查看小區用戶每日的充電交易詳細信息。

4.4.4故障管理

　　設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行派發處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現場問題。

4.4.5統計分析

　　通過系統平臺，從充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統計信息、能耗統計信息等。

4.4.6基礎數據管理

　　在系統平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價格策略、折扣、優惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

4.4.7運維APP

　　面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠程參數設置，同時可接收故障推送

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系統硬件配置

　　5結語

　　隨著技術不斷進步和政策支持力度不斷加大，相信未來將有更多創新的節能技術和方法得以應用，進一步提高充電站的能效，降低能源消耗，推動新能源汽車產業向更加健康、可持續的方向發展。隨著新能源汽車的普及的增長，充電基礎設施的規模和覆蓋范圍也將不斷擴大，為推動清潔能源交通普及和實現碳中和目標奠定堅實基礎。

　　參考文獻

　　[1]王玉.新能源汽車充電站建設及運營的節能措施分析.

　　[2]邵佳佳，吳志煒，陳小毅.新能源汽車大數據在充電供需研究中的應用[J].供用電，2022，39（12）：74-81.

　　[3]楊宏.新能源汽車推廣中電子集成技術的運用研究[J].科技資訊，2022，20（12）：48-51.

　　[4]馮欣，陳潔楠，魯沁軒，等.城市新能源汽車充電設施建設困境探究[J].企業科技與發展，2021（7）：15-18.[5]安科瑞企業微電網應用手冊2020.06版.