基于智能服務網絡的電動汽車充電產業發展趨勢研究

張然， 牛榮義， 張建洲

(國電南瑞科技股份有限公司, 江蘇 南京 211106)

0 引言

隨著電動汽車產業不斷發展及國家政策強力推動，其產銷量節節攀升，市場上涌現出如特斯拉、日產、比亞迪等一批新能源汽車明星企業，其電動汽車產品與技術得到社會的認可。目前，電動汽車已在國內多個城市的公交、出租、通勤、物流等交通領域得到推廣應用，有力提升了綠色出行和節能減排成效。與之相比，現有充電設施的建設進度與服務能力增速較緩、盈利模式較為單一，已漸漸影響到了電動汽車產業總體發展。因此，需要深入研究和探討如何合理的構建充電服務網絡，并在此基礎上探索多元化商業盈利和運營模式，促進電動汽車及衍生產業健康快速發展。

1 電動汽車產業現狀與發展趨勢

2014年以來，國務院及多部委出臺了《關于加快電動汽車推廣應用的指導意見》、《關于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》等激勵政策，明確加快充電設施建設，并給予充電設施建設補貼獎勵。截至2016年5月，國家及地方共出臺電動汽車相關激勵政策183項，有效推動了電動汽車產業的發展。

在政策的強力推動下，我國電動汽車的產銷量呈爆發性增長態勢。2015年，電動汽車產銷量達到33萬輛，同比增長330%。2016年上半年，各類電動汽車銷量達13.2萬輛，同比增長130%。根據國務院印發的《節能與電動汽車產業發展規劃(2012-2020)》，預計至2020年，全國電動汽車保有量將達到500萬輛。

2 電動汽車產業的發展需求

電動汽車的快速發展帶動了整個產業鏈特別是充電產業的迅速發展。截至2015年底，全國已建成充電站3 600座，公共充電樁4.9萬個，同比增長58%，但其仍與電動汽車產業發展速度存在差距，特別是私人充電基礎設施的建設成本和周期還不能滿足大多數購車者的需求、期望和預算。電動汽車能源補給的理想環境是在社區、工作地點、商業場所、交通樞紐等多個場景都能享受便利安全的充電服務，以徹底解決用戶的“里程焦慮”。但過度超前建設充電設施會提高對電網和基礎設施的投資和建設成本，這些費用最終會轉嫁給電動汽車用戶，導致出現了電動汽車使用成本對比傳統燃油車的優勢并不明顯、充電設施建設難以開展等問題，進而影響用戶的消費意愿和電動汽車產業發展。所以，充電設施安全、穩定、經濟的建設運營已成為電動汽車產業健康發展的基礎。

同時，符合市場需求的商業盈利模式可以使產業發展漸漸擺脫對國家激勵政策和補貼的依賴，從而吸引更多的社會資本和力量加入，為電動汽車充電設施建設運營提供可持續滾動發展的動力。

電動汽車、充電設施與生俱來的能源及互聯網屬性使其更容易向車聯網服務領域拓展，并將帶動龐大的聯網服務需求的市場。在傳統燃油汽車車聯網服務市場中，具備較強用戶吸引力和黏性的服務主要是行車安全和導航服務，前者基于汽車行駛過程中的車輛信息，后者基于地圖數據和軟件。而在電動汽車車聯網市場應用領域，完整、準確、及時的充電設施運營信息是支撐電動汽車服務發展、提高充電設施使用率的資源。目前，社會資本不斷進入充電服務市場，已經開始出現了運營商林立、信息服務標準混雜的局面。在此情況下，必須建立統一、規范的智能充電服務網絡和平臺，以支撐各充電服務運營商的信息共享和資源整合，通過有效對接充電服務運營信息資源、制定和推廣行業標準等有效手段規范產業鏈各參與方，強化行業整體影響力，促進各運營商服務之間的互聯互通，保障電動汽車產業有序、平穩發展。[1]

3 構建智能充電服務網絡，主動響應充電需求

2014年，國務院印發《關于加快電動汽車推廣應用的指導意見》，明確要求發揮信息技術的積極作用，不斷提高現代信息技術在電動汽車商業運營模式創新中的應用水平，鼓勵互聯網企業參與電動汽車技術研發和運營服務，加快智能電網、移動互聯網、物聯網、大數據等新技術應用，為電動汽車推廣應用帶來更多便利和實惠。

在此基礎上，為確保充電服務能力跟上產業發展要求，需要在電源和車位等資源有限的現實框架下，設計建設可以主動響應充電服務需求的智能充電服務網絡，實現充電機、電池管理系統和電網之間的主動協同，提升充電設施使用率，優化電網有序充電調控能力，使電動汽車成為電網的友好負荷[2]。

主動響應的實現方式分為兩部分(圖1)：一是電網對電池及充電設施的主動響應，包含規模化電動汽車充電需求及負荷特性研究、電動汽車有序充電控制管理系統和支持電動汽車有序充電的設施等；二是電池管理系統及充電機對電網的主動響應，包含對電池管理系統的診斷、實時通訊校驗和用戶端有序充電控制策略等[3-4]。

圖1 主動響應充電的實現方式

與傳統充電方式相比，主動響應充電方式的優勢體現在兩個方面(圖2)，一是電力公司在配電容量建設規劃時可以合理布局電源、降低綜合建設成本。同時，根據區域內電動汽車規模化的充電服務需求繪制負荷曲線，通過動態調整電網響應技術和經濟手段對充電行為進行引導和協調，達到削峰填谷、區域均衡等目的，最終實現用戶與電網的雙贏，更好地支撐電動汽車產業的發展[5]。二是充電服務運營商可以通過充電設施終端的互聯互通功能，收集分析車輛的充電服務歷史信息、電動汽車用電量信息、用戶的充電等待期望時間、補充電量等綜合因素，實時進行充電負荷的有序約束；從動力電池SOC、溫度、電網、駐留時間等因素著手，多緯度地調整動力電池充電曲線，使電池維持在合理溫度范圍內進行充電(圖3)，減少極化影響，促進單體電池之間的均衡；降低電池組溫度，確保SOC估算不發生嚴重偏離，延長電動汽車動力電池使用壽命[6-7]。

圖2 主動響應充電與傳統充電方式的曲線比較

圖3 電動汽車鋰電池在室溫/55 ℃高溫下的充電壽命對比

4 結合互聯網+技術，拓展多元化業務空間

當智能充電服務網絡形成規模效應，電動汽車充電設施就會成為能源互聯網的入口之一，創造更多盈利機會和商業價值(圖4)。如：用戶通過充電設施接入智能充電服務網絡時,車輛狀態、運行數據等信息可自動上傳到充電服務網絡云平臺，經過互聯網+的大數據分析、云平臺等技術將其轉化為更貼近用戶需求的實用信息和服務，拓展增值空間。智能充電服務網絡可以衍生出圍繞電動汽車的電子商務、保險、貸款金融、二手車交易、資訊服務等業務，并形成社交網絡，實現多元業務拓展[8]。

圖4 智能充電服務網絡的產業衍生

電動汽車智能充電服務網絡的建設運營可以從兩個方面著手，一是進行與電動汽車充電服務相關的互聯網+關鍵技術研究，二是開展商業運營關鍵能力建設。

4.1 互聯網+關鍵技術

1) 語音識別技術。包含語音特征處理與提取、聲學模型匹配以及語言信息處理等技術，可為用戶在駕乘電動汽車的過程中直接與車載終端、智能充電服務網絡提供安全、便捷的人工智能連接與服務。

2) 車載終端自診斷及信息采集技術。智能充電服務網絡通過車載終端的自診斷及信息采集技術，實現車載終端控制單元讀取電動汽車的運行、故障和其他必要數據，為后續的服務、救援等提供支撐。

3) 導航技術。基于GIS地理信息，利用衛星導航技術、慣性導航技術、路網交通分析技術為電動汽車用戶提供導航服務。

4) 定位服務技術。通過通訊基站與無線網絡等移動互聯網媒介，為用戶提供精確的定位，以便開展線上線下業務。

4.2 商業運營關鍵能力建設重點

1) 交互能力。利用移動互聯網技術建立電動汽車、充電設施及用戶APP的車聯網服務應用信息和反饋控制機制，完成電動汽車智能充電服務應用與車輛、充電運營服務、用戶、監控平臺等各方之間的互聯互通。

2) 分析能力。電動汽車智能充電服務擁有海量的數據分析處理能力，可對采集的數據進行加工分類，并智能地提供各類對應資訊與服務。將電動汽車運行狀態、歷史記錄以及用戶進行的操作等匯聚到數據中心后，統一對數據信息進行存儲和分析。通過程序學習、統計分析、模式識別等技術深度挖掘大量數據中的重要信息。如通過電動汽車充電行為和應用場合對比，分析電動汽車用戶與充電行為之間的聯系，評估電動汽車規模化充電對電網的影響，為后續充電站/充電樁的建設規劃，電動汽車推廣應用等提供有力的數據支撐；通過分析保養及故障服務記錄，對車輛性能進行評估，為新能源車企、動力電池企業的相關產品研發、設計提供技術支持；通過充電樁和智能充電服務網絡APP的推廣來積累用戶規模，可準確定位用戶群體，為用戶定向推送資訊、廣告以及增值服務。

3) 開放能力。電動汽車智能充電服務應用作為信息分析處理中心，可以提供相應的信息給合作的服務提供商，開展與第三方服務提供商的商業合作，不斷接入豐富的第三方服務內容，實現平臺多元和開放[9-10]。

綜上所述，電動汽車智能充電服務網絡可以結合互聯網+的技術和商業運營模式，開展眾籌建設，由充電設施運營商提供設備和服務，社會參與方提供電源、車位等資源，充分利用立體停車庫、P+R停車場、新建社區等資源，使參與各方共享收益。如建設在商圈等人流密集區域的充電設施可以添加樁身廣告、WiFi熱點等功能，并與商家合作提供免費充電服務來吸引更多用戶；提升廣告到達率，延長用戶在場所的駐留、消費時間，使運營商擺脫只收取充電服務費的單一模式，探索更多盈利模式。未來，更可通過智能充電服務網絡實現V2G充放電及碳排放效果評估分析等，有效促進用戶與電網、環保行業的良性互動，創造盈利的新興增長點[11-12]。

基于智能充電服務網絡構建安全、便捷的電動汽車能源補給體系，創造出更多運營模式和商業價值，讓所有的參與者都能從建設和運營中獲得收益，吸引更多的社會資源進入，共同推動電動汽車產業健康快速發展。

5 結語

隨著國家對能源消費結構的調整和環境保護的重視，電動汽車智能充電服務網絡的建設、商業模式的創新勢在必行。本文針對電動汽車充電服務網絡的建設方案進行了分析，同時結合用戶體驗和市場需求，提出了具體的建設方案和商業模式建議，有利于充分吸納社會資源全面參與并逐漸完善運營服務體系，為電動汽車產業發展創造新格局。

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