電動汽車充換電服務網(wǎng)絡運營

1、電動汽車充換電服務網(wǎng)絡運營摘要：本文介紹了電動汽車充換電服務網(wǎng)絡的構(gòu)架和運營方式，有一定參考價值。 關鍵詞：電動汽車；充換電服務網(wǎng)絡；分層設計 中圖分類號：F407.471 文獻標識碼：A 文章編號： 1 引言 隨著世界工業(yè)水平加速發(fā)展以及群眾生活水平的不斷提高，社會對汽車的需求量逐年增加；隨著汽車產(chǎn)量和使用量的增加，社會對石油能源的依賴變得越來越嚴重。石油等不可再生能源的不斷開采，將會帶來能源枯竭，造成能源危機，與此同時，石油、煤炭等一次能源的消耗會增加碳的排放量，給環(huán)境保護帶來挑戰(zhàn)。為了減少石油等能源消耗，提高環(huán)境質(zhì)量，汽車行業(yè)推出使用電池作為動力的電動汽車。隨著電動汽車的發(fā)展，需要建設電

2、動汽車的充換電服務網(wǎng)絡為其提供電池充換電服務，這滿足電動汽車運營的需求，為電動汽車發(fā)展提供基礎保障。本文介紹了電動汽車充換電網(wǎng)絡的整體架構(gòu)，每一層的設計與實現(xiàn)，最后通過實際項目進行應用驗證。 2 整體架構(gòu) 電動汽車充換電服務網(wǎng)絡通過智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和交通網(wǎng)的“三網(wǎng)”技術融合，實施信息化、自動化和網(wǎng)絡化的“三化”管理，實現(xiàn)對電動汽車用戶跨區(qū)域全覆蓋的同網(wǎng)、同質(zhì)和同價的充換電服務。電動汽車充換電服務網(wǎng)絡按照分層設計方法將其分為終端層、網(wǎng)絡層、系統(tǒng)層，其整體架構(gòu)如圖 1 所示。 2.1 系統(tǒng)層 系統(tǒng)層主要有電動汽車運營管理系統(tǒng)，為電動汽車充換電服務提供全面業(yè)務管理和技術支持的軟件系統(tǒng)，是實現(xiàn)電動汽車

3、運營的必備要件。 2.2 網(wǎng)絡層 網(wǎng)絡層是連接終端層與系統(tǒng)層的紐帶，其主要功能是實現(xiàn)電動汽車服務網(wǎng)絡中各類站點（終端）與電動汽車運營管理系統(tǒng)的互聯(lián)互通。 2.3 終端層 終端層是電動汽車實現(xiàn)運營的基礎支撐，主要是指構(gòu)成電動汽車充換電服務網(wǎng)絡的基礎設施及設備，包括電動汽車各類充換電站（集中充電站、電池配送站、電池更換站）、交流充電樁、電動汽車及其車載終端等設備。下文將重點闡述系統(tǒng)層、網(wǎng)絡層及終端層中車載終端的設計與實現(xiàn)。 3 系統(tǒng)層設計 系統(tǒng)層的運營管理系統(tǒng)依托一體化數(shù)據(jù)交換平臺和數(shù)據(jù)中心，完成國網(wǎng)總部、省之間的信息和數(shù)據(jù)交互，涵蓋總部、省、地市和充換電站等四級應用，充分實現(xiàn)充換電服務網(wǎng)絡運營的

4、智能化管理，保障充換電服務網(wǎng)絡運行高效、可靠、安全，為電動汽車提供智能、方便快捷的充換電服務。 3.1 系統(tǒng)物理部署架構(gòu) 運營管理系統(tǒng)采用總部、省兩級部署模式，能夠符合總部、省、地市、站點不同層次運營管理的特點，滿足統(tǒng)一建設、分步實施的要求，其物理部署架構(gòu)設計如圖 2 所示。 運營管理主要是監(jiān)控和管理經(jīng)營區(qū)域內(nèi)電動汽車充換電服務網(wǎng)絡的運營，匯集所轄區(qū)域的結(jié)算信息、運行信息以及客戶信息等，并對這些信息提供海量存儲。在深度分析的基礎上，負責區(qū)域內(nèi)全局性業(yè)務的決策和調(diào)度。同時，與營銷業(yè)務應用系統(tǒng)、95598 供電服務系統(tǒng)、總部容災系統(tǒng)以及 GIS 空間服務平臺等進行信息交互的統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口，并實現(xiàn)與英

5、大智能支付卡系統(tǒng)的業(yè)務交互。 3.2 系統(tǒng)功能設計 運營管理系統(tǒng)，通過綜合利用傳感網(wǎng)、智能標簽、全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和無線寬帶移動通信等先進技術，實現(xiàn)對電動汽車、動力電池、充電設施網(wǎng)絡等資產(chǎn)的在線監(jiān)控和全壽命周期管理，提供包括客戶管理等各項功能，提升電動汽車運營管理的智能化水平，優(yōu)化資源配置，確保電動汽車充換電服務等相關業(yè)務高效運行。 4 網(wǎng)絡層設計 根據(jù)各類站點（終端）的實際情況，網(wǎng)絡層采用符合站點（終端）實際需求的通信方式，為充換電服務網(wǎng)絡中信息數(shù)據(jù)交互提供通道。 4.1 通信網(wǎng)絡架構(gòu) 通信網(wǎng)絡能夠為用戶提供城市區(qū)域、省內(nèi)城際和省際城際區(qū)域無縫的電動汽車服務，覆蓋

6、總部數(shù)據(jù)中心、省級數(shù)據(jù)中心以及各類站點（終端）。 4.2 通信通道設計 對各類站點（終端）的部署位置、通信需求進行綜合分析，設計集中充電站、電池更換站、電池配送站、充電樁等的通信通道。 （1）集中充電站通信通道。集中充電站一般在 110/220 kV 變電站附近，該類站點作為電池集中充電和供應站點，數(shù)量較少，對安全性和實時性要求較高，采用自建光纖網(wǎng)絡方式就近接入電源引入的 110/220kV 變電站傳輸網(wǎng)絡節(jié)點。 （2）電池更換站通信通道。電池更換站分為城區(qū)和高速公路兩種，城區(qū)電池更換站一般在交通樞紐、公共服務設施附近，高速公路電池更換站一般在服務區(qū)。電池更換站對安全性和實時性要求高，應采用自

7、建電力光纖通信網(wǎng)絡方式接入具備通信資源的 110/220 kV 變電站、35 kV 變電站和 10 kV 開閉所節(jié)點。對確實不具備自建網(wǎng)絡條件的站點，可臨時租用公網(wǎng)專線進行組網(wǎng)，在省級數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)接入。 （3）電池配送站通信通道。電池配送站是電動汽車運營的末端服務站點，數(shù)量較多，分布在社區(qū)的公共停車場、公共設施附近，對安全性和實時性要求較高，可充分利用城區(qū) 10kV 配網(wǎng)光纖網(wǎng)絡資源實現(xiàn)接入?？刹捎米越ü饫w網(wǎng)絡就近接入城區(qū) 10kV 配電光纖網(wǎng)絡；在不具備接入光纖網(wǎng)絡的條件下，可以采用租用公網(wǎng)專線進行組網(wǎng)，并在省級數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)接入。 （4）充電樁通信通道。充電樁是電動汽車運營網(wǎng)絡的末端充電設施

8、，數(shù)量多，位置分散，分布在社區(qū)停車場、公共設施停車場等位置，對安全性要求較高，實時性要求一般。在充電樁區(qū)域不具備電力 0.4kV終端通信接入網(wǎng)絡（如電力光纖到戶網(wǎng)絡）或 TD-LTE 電力寬帶無線專網(wǎng)資源時，租用公網(wǎng)無線方式進行組網(wǎng)；在具備相關資源時，采用自建專網(wǎng)接入 0.4kV 終端通信網(wǎng)絡。 5 車載終端設計 5.1 工作原理 電動汽車車載終端部署在電動汽車內(nèi)部，需要與車內(nèi)整車控制系統(tǒng)及后臺管理中心的運營管理系統(tǒng)進行信息交互。電動汽車內(nèi)部網(wǎng)絡使用 CAN 總線作為基本通信總線，采用總線型與星型相結(jié)合的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)連接傳感器，通過車載網(wǎng)絡可進行汽車控制以及實現(xiàn)車內(nèi)數(shù)據(jù)交換和信息共享。車載終端

9、可以接入整車的 CAN 網(wǎng)絡，與整車控制系統(tǒng)互連，實時獲取車及電池等相關信息；通過內(nèi)置的 GPRS/3G 通信模塊實現(xiàn)與運營后臺系統(tǒng)的信息交互。 6 應用實例 電動汽車充換電服務網(wǎng)絡已在蘇滬杭城際互聯(lián)示范工程得到應用，通過驗收已正式投運上線。在蘇滬杭互聯(lián)示范工程建設中，依托蘇滬杭之間高速公路配套基礎設施，建成 9 座智能充換電站，其中浙江 4 座，江蘇 3 座，上海 2 座。工程所涉及的上海、蘇州和杭州 9 個智能充換電站全部通過驗收，標志著我國第一個跨省區(qū)電動汽車城際互聯(lián)工程竣工，并具備投運條件。蘇滬杭城際互聯(lián)示范工程實現(xiàn)了華東地區(qū)和蘇滬杭三地的電動汽車充換電服務網(wǎng)絡互聯(lián)互通，形成融合運營與

10、管理的信息通信網(wǎng)。工程分別在蘇州和上海、杭州部署總部級、省級運營管理系統(tǒng)，涉及 3 個省市充換電業(yè)務的互聯(lián)運營與清分結(jié)算。該電動汽車充換電服務網(wǎng)絡應用滿足了電動汽車運營的跨城際、跨區(qū)域要求，為充換電服務網(wǎng)絡的運營提供強力支撐，作為國家電網(wǎng)公司打造的電動汽車智能充換電網(wǎng)絡的精品工程，為電動汽車在蘇滬杭地區(qū)的跨城際交通創(chuàng)造條件，并將推動蘇滬杭地區(qū)電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 7 結(jié)論 本文給出基于分層設計方法的電動汽車充換電網(wǎng)絡整體架構(gòu)，對電動汽車充換電網(wǎng)絡的系統(tǒng)層、網(wǎng)絡層和終端層做了詳細設計說明。最后介紹了國網(wǎng)公司電動汽車智能充換電網(wǎng)絡試點工程項目，該項目采用本文所述的架構(gòu)和設計方法，實現(xiàn)了電動汽車跨區(qū)、跨城際的運營功能，目前運行穩(wěn)定，為電動汽車在全國范圍內(nèi)推廣