智能智慧充电桩运营管理平台

1 案例背景

伴随着新能源汽车行业的发展，充电桩被纳入新基建范畴，相关产业或将迎来万亿级的市场机遇。为新能源汽车行业的发展带来无限的想象空间。新能源汽车用户，将驱动各类新能源商业模式在竞争中优胜劣汰。分布式电源技术的普及，将使传统能源用户有能力成为既进行能源消费，又可以自主生产并销售能源的“产消（销）合一者”。作为全球第一大电动车销售市场，中国的充电桩网络扩张也将催生移动能源产消者和新的服务业态。

光储充微电网技术的成熟，促成了“产销合一”者的出现，使能源供应商和能源用户之间的关系由双边变为多边。这对能源解决方案的定制化、数据共享和服务产品互联互通性提出了更高要求。

智慧充电桩运营管理平台是解决新能源设备经济和稳定运行，定制化解决方案，数据共享和服务产品互联互通性的高要求等新挑战的最佳解决方案。

当前及未来一段时期内，科大智能将以工业互联网技术持续赋能充电桩业务发展，通过推广充电桩、换电站等新能源产品促进绿色低碳发展。凭借在行业中的影响力，以及利用行业协会、行业联盟等资源，采用展会、研讨会等多种渠道开展市场推广。科大智能在电力、汽车、冶炼、轨道交通等共60多个工业细分行业拥有3万多家成交客户，在近18年的行业市场拓展，已对3万多家企业做过咨询和调研活动，积累了庞大的潜在客户群体资源。同时在3万多家客户的项目实施过程中，与用户的管理人员和现场技术人员进行了深入的交流和互动，培养了彼此的深厚友谊，建立了持久的信任和合作关系，为后续持续推广新产品积累了良好的客户基础，为后续工业互联网技术赋能充电桩、换电站业务发展推广奠定了基础。

 

02 案例详情

智慧充电桩运营管理平台在整体技术架构上采用“感知层-网络层-平台层-应用层”四层架构，以边缘代理为技术核心，利用5G技术和人工智能技术，边缘计算、就地决策，实现充电桩、光伏电站、风电场风机等综合能源设备的“数据全采集、状态全感知、业务全穿透”。

 

感知层：部署各种感知设备及边缘计算终端，负责连接设备，以便获取多维数据。实现感知的方式大致有以下几种：一类是通过边缘物联代理设备对接各种新能源设备从而实现设备的数据采集和设备运行状态的控制；一类是直接通过有线或者无线的通讯方式直接与各种仪器仪表对接；还有一类是网关对接由集控器与传感器组成的整套硬件设备管控系统进行实时状态、参数、故障等数据的采集。

网络层：负责数据传输和设备控制。光纤的海量接入及高带宽、低延迟技术将采集到的数据远传至云端通讯服务，且接收平台层下发的控制指令，最终实现设备与平台层的互联互通。

平台层：以云计算为核心，将采集到的数据进行汇总和处理。服务器将数据进行处理后通过web、webservice、websocket等方式提供给WEB端（PC、平板、手机）进行展示、分析、诊断和管理。作为一套多功能的物联网云平台，实现PC端、手机APP全天候24小时在线监测，每天超过上千次状态巡检，保障设备的良好运行，同时平台提供丰富的可视化报表，更为形象生动的展示数据，方便对系统整体运行情况更好的掌握。

应用层：位于最顶层，是面向客户的各类应用，也是通用性平台，手机APP、电脑端都不需要编程开发，具有多个大类几十小类的功能模块可搭建出适配各种案场的应用系统。

平台具备数据采集、智能监测、大数据分析挖掘、数据交换共享、平台监测管理等功能。管—网络层：基于5G技术满足物联网IOT平台与边缘节点之间高可靠、低时延、差异化的通信需求。

 

立足能源行业需求，聚焦能源互联网领域高端前沿技术攻关与应用，塑造领先的前瞻能源技术业务体系，以国际先进、国内领先的技术能力，开展能源大数据应用技术、人工智能电力应用技术、新能源微电网控制技术、新型高效电池储能技术、新型传感器技术、综合能源利用技术等关键共性技术和产品攻关及应用，构建云、边（边缘计算主站）、端（光储充）的新能源工业互联网解决方案，聚焦四大领域应用场景，实现能源、信息双向流动，促进能源与信息的深度融合，推动互联网与新能源的融合发展。

网络系统：组网连接分为公用部分和专用部分，公用部分的5G基础网络架构，包含无线基站覆盖，5G承载网，5G核心网，因特网及数据中心出口路由器等网络组件。

 

信息安全保障：科大智能的智慧充电桩运营管理平台遵循国家信息系统安全等级保护要求。针对面临的安全风险，本方案采用基于信息内网的集中部署方式从应用安全、数据安全、主机安全和网络安全等方面进行设计。

 

安全保障体系要从安全技术措施和安全管理措施两大类的各个方面进行建设，形成完整的安全保障体系，从而满足相应的安全要求，形成安全保护能力。

安全技术措施包括：物理安全、网络安全、主机系统安全、应用安全和数据安全。

安全管理措施包括：管理机构、安全管理制度、人员安全管理、系统建设管理和系统运维管理。

数据管理：从数据应用需要实现的目标及成效，设计整个平台数据分析的架构体系。存在以下四个典型场景：

（1）采集数据：边缘计算节点通过交采、485、宽带载波等数据通道，采集配变运行信息、漏保开关、末端采集装置、环境采集装置等采集终端数据，采集频率从毫秒级到日级不等。

（2）数据分析应用：分析类APP需针对一段时间内的连续数据进行综合分析。

（3）监控类应用：监控类APP关注实时数据变化情况，经过快速分析判断后，向下发出控制指令。

（4）数据上行：根据业务需求不同，上行数据需求分为实时主动上报、高频率数据上报与低频率被动招唤上报三种。

通过以上应用场景分析，数据存储方式应具备实时数据存储与历史数据存储两种模式实时数据存储与历史数据存储，其特性分别为：

（1）实时数据存储：存储实时采集的数据，存储刷新间隔应为微秒级，不进行历史数据存储。

（2）历史数据存储：从实时数据存储中按照既定规则（要求规则可描述，可配置）生成数据断面，存储入历史数据库，可进行历史数据批量查询。

根据数据存储场景不同，可对数据进行不同分类管理，因此数据管理承担历史数据库、实时数据库的初始化、数据维护及实时库采样保存三大功能。

 

03 应用价值

智能凭借自身已有的市场渠道、相关方资源以及在行业中逐步树立的品牌形象，通过政府、行业协会等平台或参加国内外展会、组织研讨会、交流会、产品发布会等形式进行市场推广，与客户人员进行了深入的互动，建立了持久的信任与合作关系，积累了庞大的客户群体资源，为后续持续推广应用打下了坚实的基础。

通过基于5G+智慧充电桩运营管理平台的建设，从先进技术的横向应用到多能互补的纵向扩展，推动能源供需矛盾和新型可再生能源的充分利用，应用新技术优势，对不同的供能环境进行整体优化，形成一体化的社会综合能源供用体系，通过对能源的生产、传输、分配、转换、存储、消费等环节进行整体协调控制，优化提高能源的利用效率，并通过不同能源间的“替代和转化”提高可再生能源应用比例。

 

4 实践效果

智慧充电桩运营管理平台建成投入运营以来，实现了状态监测、工况优化、故障诊断、功率预测、预测性维护、能效优化、能力交易、供应链金融、设备租赁等各种应用成果。在并在各种场景下得到应用：

应用场景1：光储充一体化充电站的应用，通过平台实现光伏发电、储能系统、配电网系统及充电站充电系统的供电有序调度，优先使用光伏的发电给充电桩负载充电，光伏发电功率不足优先采用储能系统的储存电量给充电桩使用，系统根据峰谷平电价机制，控制储能系统的充电时间和放电时间；夜间谷时实现储能系统充电。同时可以通过储能系统调节电力系统的低电压、无功补偿及三相不平衡问题，实现电能质量的治理。云平台的数据采集与控制策略与电网系统的调度系统以及用户的APP端进行实时交互，在保证电力系统可靠安全运行的同时，帮助用户自助省电，更重要的是协调控制传统发电系统和新能源电力系统（储能、光伏）的柔性发电，助力碳达峰、碳中和目标的实现。从而实现新能源数据流、业务流、价值流的三流合一，通过充电桩、光伏控制、储能控制、计费交易，有序充电，峰谷套利等功能实现用户安全和经济用电，为客户创收。

应用场景2：各类公交场站的应用，公交场站的充电具有白天快速补电和夜间均充的需求特点，通过智慧充电桩运营管理平台实现对充电桩的功率智能化调度和精细化分配达到在同一个充电站实现白天快速补电，夜间均充的目的，同时配合电力系统的调度系统，实现整个公交站的功率预测，更好的控制充电桩的充电功率，保障电力系统的可靠安全运行。从而为公交公司减少充电桩及电缆等不必要的投资，降低投资成本，同时避免因充电功率过大，导致变压器爆炸或者老化，大面积停电事故。

应用场景3：各类运营商的应用，如国家电网在高速公路等的公共运营，国企合肥充电在市区的公共运营充电站等，通过第三方平台的私人运营场站及各类企业园区的专用场站。通过智慧充电桩运营管理平台与各大运营如国家电网e充电、合肥充电运营管理平台、云快充、小桔、金融银行、信贷等平台实现互联互通，借助区块链技术，打通数据共享的同时，支撑供应链金融，保证数据的安全，同时也可以发挥平台的大数据价值，从而为各运营商客户引入客流量，同时也为广大车主提供了便捷查询和快速充电需求。与各大运营商共同打造新能源用能生态链。

应用场景4：各房地产及车企随车配充电桩在居民区的应用，通过在居民区布置交直流混合充电站，实现居民区的快慢充共同需求；在通过增加储能系统，利用智慧充电桩运营管理平台实现削峰填谷功能，为居民区充电实现有序调度，避免老旧小区因电力容量不足导致无法安装充电桩，影响新能源电动汽车的推广和双碳目标的达成。

应用场景5：各大车企配套，与各大车企合作同时提供随车配充电桩、换电站充电柜以及智慧充电桩运营管理平台，实现“车、桩、网”的互联互通。