舊貌換新顏：加油站向快充站轉(zhuǎn)變下的充電模式思辨

宋兵兵

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：新能源汽車規(guī)模化發(fā)展的同時，充電不便利的痛點(diǎn)愈發(fā)明顯。在未來的新能源汽車行業(yè)發(fā)展當(dāng)中，充電的矛盾要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于造車的矛盾，解決好充電的問題成為電動汽車行業(yè)發(fā)展的一個突出問題。解決充電補(bǔ)能問題，重要的方式之一是大功率充電（快充），但是快充站建設(shè)，存在著土地資源緊張以及充電站負(fù)荷容量的問題。相較于造車第三方充電服務(wù)企業(yè)建設(shè)與運(yùn)營充電站，加油站改建充電站便利，本文主要探討加油站改建充電站的意義及方法。

1 加油站轉(zhuǎn)型為快充站          

        縱觀我國市場上已投放的充電樁，大致分四類：一類是由電網(wǎng)建設(shè)，主要在高速公路服務(wù)區(qū)或固定的充電站，城市網(wǎng)點(diǎn)較少，且服務(wù)對象大多為公交車；二類為車企自建，第三類則是由第三方新能源汽車充電服務(wù)公司建立，第四類是各種加油站的改建。相比較而言，加油站轉(zhuǎn)型快充站便利且空間巨大。       

        眾所周知，城市土地比較少，特別是一線城市，但往往這些地區(qū)的充電需求旺盛。而廣為布局的加油站，已在交通要道提前擁有土地資源。隨著快充技術(shù)發(fā)展，快充補(bǔ)電速度也越來越快，對于電動汽車車主來說，過去養(yǎng)成的去加油站加油的習(xí)慣，在電動化時代，將通過加油站得以延續(xù)。據(jù)中信證券測算充電行業(yè)遠(yuǎn)期市場空間達(dá)到千億元，一旦國內(nèi)多數(shù)加油站成功轉(zhuǎn)型為快充站，影響巨大。       

        2022年加油站總數(shù)量達(dá)11.50萬座，這些加油站大部分可以轉(zhuǎn)化為充電站。實(shí)際上，中石油、中石化對于轉(zhuǎn)型充電站十分積極。譬如中石化、中石油在財務(wù)報告中均表示，隨著新能源行業(yè)的發(fā)展，兩者都決定迎合新的發(fā)展趨勢，使它們旗下的加油站不僅僅局限于加油的零售業(yè)務(wù)，而且向綜合能源服務(wù)商發(fā)展。中石化方面表示，到2025年要在5000座以上加油站里建快充站，現(xiàn)在已經(jīng)建了2000多個站。而中石油已于2022年下半年，成立了瞄準(zhǔn)充換電市場的中油綠電新能源有限公司。        

        因為充電速度的加快，快充站和加油站很多方面相似，加油站是很容易過渡到快充站的。而且上海、北京這樣的大型城市中，加油站銷量越來越小，急需轉(zhuǎn)型，快充站是一個重要的轉(zhuǎn)型方向。

2 加油站轉(zhuǎn)型快充站存在的問題        

        快充站建設(shè)問題之一就是土地資源緊張，但是如果由加油站轉(zhuǎn)型快充站，這個問題便可迎刃而解。那么還有哪些障礙呢？        

        目前，我國的加油站轉(zhuǎn)型快充站，之所以還僅僅是一個趨勢，并沒有大規(guī)模發(fā)展，關(guān)鍵的制約因素是經(jīng)濟(jì)利益。快充充電成本、效率方面，目前來看還不足以支撐加油站的發(fā)展，不過隨著快充車輛的增多，再有三四年的時間，就可以完全能夠支持企業(yè)效益提升。由此可以預(yù)測，未來在新能源汽車逐漸取代燃油車的過程，大多數(shù)加油站可快速地轉(zhuǎn)型到快充站的。        

        加油站轉(zhuǎn)型快充站，還有一個難題，那就是電力來源問題。快充的功率需求對不少企業(yè)配電網(wǎng)來說是很大的挑戰(zhàn)，特別是在用電高峰時段。目前解決這一問題辦法是充電站配置光儲充系統(tǒng)。光儲充，是指由市電、分布式光伏、儲能系統(tǒng)、充電設(shè)備和常規(guī)負(fù)荷組成的供配用電系統(tǒng)。這套系統(tǒng)中關(guān)鍵在于儲能的參與，使得快充站可以實(shí)現(xiàn)局部微網(wǎng)的削峰填谷，而且很好地應(yīng)對快充時代的大負(fù)荷對配電網(wǎng)的沖擊，很好的解決部分電網(wǎng)增容、擴(kuò)容的矛盾問題。

3 安科瑞充電解決方案        

        傳統(tǒng)的加油站電力負(fù)荷很小，主要有加油機(jī)油泵、形象用電、照明用電等，一般單個傳統(tǒng)加油站負(fù)荷不過50kW，采用0.4kV供電。但是如果轉(zhuǎn)為充電站，那負(fù)荷可能會幾十倍的增加。如果全部依賴電網(wǎng)供電，一個問題是當(dāng)?shù)仉娏Σ块T是否能滿足供電要求，對電網(wǎng)的沖擊較大；二個是成本太高而減少利潤空間，通過配置市電、光伏、儲能相結(jié)合的方式可以擴(kuò)充供電容量，大幅降低用電成本。        

        充電站供電系統(tǒng)主要為充電設(shè)備提供電源，由一次設(shè)備（開關(guān)柜、變壓器等）和光伏組件、光伏逆變器、儲能設(shè)備組成，見圖1所示。充電設(shè)備及光伏、儲能設(shè)備是整個充電站電氣系統(tǒng)的核心部分，一般充電設(shè)備采用大功率直流充電樁，儲能設(shè)備可以采用儲能集裝箱或者分布式儲能柜，可以根據(jù)情況分步擴(kuò)容，實(shí)現(xiàn)電池快充、削峰填谷、光伏充電、余電上網(wǎng)、電網(wǎng)平衡、應(yīng)急電源等功能。這種方式除了應(yīng)用在加油站之外，還可以大量應(yīng)用在居民小區(qū)、 樓宇、 產(chǎn)業(yè)園區(qū)等等。

圖1 充電站光儲充模式

3.1 充電設(shè)備

安科瑞AEV300-DC160S一體式非車載直流充電機(jī)是一種符合國標(biāo)充電接口標(biāo)準(zhǔn)、輸出功率達(dá)到160kW的直流快速充電機(jī)，滿足快速充電的需要，是國家電網(wǎng)充電樁供應(yīng)商之一。充電樁具備高轉(zhuǎn)換效率充電模塊，整樁采用國家電網(wǎng)供應(yīng)商模塊，其充電時的轉(zhuǎn)換效率能達(dá)到96%，通過2018國家標(biāo)準(zhǔn)測試。設(shè)備自帶故障診斷系統(tǒng)，同時支持遠(yuǎn)程升級，能實(shí)現(xiàn)平臺對設(shè)備的遠(yuǎn)程復(fù)位，減少運(yùn)營成本投入，同時具備待機(jī)斷電功能，多重防護(hù)，產(chǎn)品具備過流、過壓、漏電、短路、防浪涌、接地連續(xù)性檢測保護(hù)，性能參數(shù)如表1所示。

圖2 AEV300-DC160SS一體式非車載直流充電機(jī)

表1 AEV300-DC160SS一體式非車載直流充電機(jī)性能參數(shù)

除了160kW國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化直流充電樁之外，公司還提供120kW、80kW、60kW互聯(lián)網(wǎng)版本直流充電樁以及7kW交流充電樁，滿足各種場合的充電要求。

3.2 充電運(yùn)營管理平臺

充電運(yùn)營管理平臺是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的充電設(shè)施管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對充電樁的監(jiān)控、調(diào)度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體驗和服務(wù)質(zhì)量。用戶可以通過APP或小程序提前預(yù)約充電，避免在充電站排隊等待的情況，同時也能為充電站提供更準(zhǔn)確的充電需求數(shù)據(jù)，方便后續(xù)的調(diào)度和管理。通過平臺可對充電樁的功率、電壓、電流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)和處理充電樁故障和異常情況對充電樁的功率進(jìn)行控制和管理，確保充電樁在合理的功率范圍內(nèi)充電，避免對電網(wǎng)造成過大的負(fù)荷。
      平臺除了對充電樁的監(jiān)控外，還對充電站的光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，提高充電站的運(yùn)行可靠性，降低運(yùn)營成本，平臺系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 充電樁運(yùn)營管理平臺系統(tǒng)架構(gòu)

大屏顯示：展示充電站設(shè)備統(tǒng)計、使用率排行、運(yùn)營統(tǒng)計圖表、節(jié)碳量統(tǒng)計等數(shù)據(jù)。

圖4 大屏展示界面

站點(diǎn)監(jiān)控：顯示設(shè)備實(shí)時狀態(tài)、設(shè)備列表、設(shè)備日志、設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計等功能。

圖5 站點(diǎn)監(jiān)控界面

設(shè)備監(jiān)控：顯示設(shè)備實(shí)時信息、配套設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備實(shí)時曲線、關(guān)聯(lián)訂單信息、充電功率曲線等。

圖6 設(shè)備監(jiān)控界面

運(yùn)營趨勢統(tǒng)計：顯示運(yùn)營信息查詢、站點(diǎn)對比曲線、日月年報表、站點(diǎn)對比列表等功能。

圖7 運(yùn)營趨勢界面

收益查詢：提供收益匯總、實(shí)際收益報表、收益變化曲線、支付方式占比等功能。

圖8 收益查詢界面

故障分析：提供故障匯總、故障狀態(tài)餅圖、故障趨勢分析、故障類型餅圖等功能。

圖9 故障分析界面

訂單記錄：提供實(shí)時/歷史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導(dǎo)出、運(yùn)營商應(yīng)收信息、充電明細(xì)、交易流水查詢、充值余額明細(xì)等功能。

圖10 訂單查詢界面

3.3 充電樁設(shè)備選型表

4 結(jié)束語

        過去大家均認(rèn)為加油站等業(yè)態(tài)，屬于傳統(tǒng)行業(yè)，隨著燃油車逐漸退出歷史舞臺，加油站也會日暮西山。但是隨著快充的快速發(fā)展，加油站搖身一變成為了快充站，擁抱新能源汽車時代，將可能位居新能源板塊的重要位置，成功轉(zhuǎn)變?yōu)楦叱砷L企業(yè)，比如今的新能源整車制造，更值得期待。

作者簡介：

宋兵兵，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究中低壓綜合保護(hù)及絕緣監(jiān)測系統(tǒng)， QQ：3007723194。