基于智能服务网络的电动汽车充电产业发展趋势研究

张然， 牛荣义， 张建洲

(国电南瑞科技股份有限公司, 江苏 南京 211106)

0 引言

随着电动汽车产业不断发展及国家政策强力推动，其产销量节节攀升，市场上涌现出如特斯拉、日产、比亚迪等一批新能源汽车明星企业，其电动汽车产品与技术得到社会的认可。目前，电动汽车已在国内多个城市的公交、出租、通勤、物流等交通领域得到推广应用，有力提升了绿色出行和节能减排成效。与之相比，现有充电设施的建设进度与服务能力增速较缓、盈利模式较为单一，已渐渐影响到了电动汽车产业总体发展。因此，需要深入研究和探讨如何合理的构建充电服务网络，并在此基础上探索多元化商业盈利和运营模式，促进电动汽车及衍生产业健康快速发展。

1 电动汽车产业现状与发展趋势

2014年以来，国务院及多部委出台了《关于加快电动汽车推广应用的指导意见》、《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》等激励政策，明确加快充电设施建设，并给予充电设施建设补贴奖励。截至2016年5月，国家及地方共出台电动汽车相关激励政策183项，有效推动了电动汽车产业的发展。

在政策的强力推动下，我国电动汽车的产销量呈爆发性增长态势。2015年，电动汽车产销量达到33万辆，同比增长330%。2016年上半年，各类电动汽车销量达13.2万辆，同比增长130%。根据国务院印发的《节能与电动汽车产业发展规划(2012-2020)》，预计至2020年，全国电动汽车保有量将达到500万辆。

2 电动汽车产业的发展需求

电动汽车的快速发展带动了整个产业链特别是充电产业的迅速发展。截至2015年底，全国已建成充电站3 600座，公共充电桩4.9万个，同比增长58%，但其仍与电动汽车产业发展速度存在差距，特别是私人充电基础设施的建设成本和周期还不能满足大多数购车者的需求、期望和预算。电动汽车能源补给的理想环境是在社区、工作地点、商业场所、交通枢纽等多个场景都能享受便利安全的充电服务，以彻底解决用户的“里程焦虑”。但过度超前建设充电设施会提高对电网和基础设施的投资和建设成本，这些费用最终会转嫁给电动汽车用户，导致出现了电动汽车使用成本对比传统燃油车的优势并不明显、充电设施建设难以开展等问题，进而影响用户的消费意愿和电动汽车产业发展。所以，充电设施安全、稳定、经济的建设运营已成为电动汽车产业健康发展的基础。

同时，符合市场需求的商业盈利模式可以使产业发展渐渐摆脱对国家激励政策和补贴的依赖，从而吸引更多的社会资本和力量加入，为电动汽车充电设施建设运营提供可持续滚动发展的动力。

电动汽车、充电设施与生俱来的能源及互联网属性使其更容易向车联网服务领域拓展，并将带动庞大的联网服务需求的市场。在传统燃油汽车车联网服务市场中，具备较强用户吸引力和黏性的服务主要是行车安全和导航服务，前者基于汽车行驶过程中的车辆信息，后者基于地图数据和软件。而在电动汽车车联网市场应用领域，完整、准确、及时的充电设施运营信息是支撑电动汽车服务发展、提高充电设施使用率的资源。目前，社会资本不断进入充电服务市场，已经开始出现了运营商林立、信息服务标准混杂的局面。在此情况下，必须建立统一、规范的智能充电服务网络和平台，以支撑各充电服务运营商的信息共享和资源整合，通过有效对接充电服务运营信息资源、制定和推广行业标准等有效手段规范产业链各参与方，强化行业整体影响力，促进各运营商服务之间的互联互通，保障电动汽车产业有序、平稳发展。[1]

3 构建智能充电服务网络，主动响应充电需求

2014年，国务院印发《关于加快电动汽车推广应用的指导意见》，明确要求发挥信息技术的积极作用，不断提高现代信息技术在电动汽车商业运营模式创新中的应用水平，鼓励互联网企业参与电动汽车技术研发和运营服务，加快智能电网、移动互联网、物联网、大数据等新技术应用，为电动汽车推广应用带来更多便利和实惠。

在此基础上，为确保充电服务能力跟上产业发展要求，需要在电源和车位等资源有限的现实框架下，设计建设可以主动响应充电服务需求的智能充电服务网络，实现充电机、电池管理系统和电网之间的主动协同，提升充电设施使用率，优化电网有序充电调控能力，使电动汽车成为电网的友好负荷[2]。

主动响应的实现方式分为两部分(图1)：一是电网对电池及充电设施的主动响应，包含规模化电动汽车充电需求及负荷特性研究、电动汽车有序充电控制管理系统和支持电动汽车有序充电的设施等；二是电池管理系统及充电机对电网的主动响应，包含对电池管理系统的诊断、实时通讯校验和用户端有序充电控制策略等[3-4]。

图1 主动响应充电的实现方式

与传统充电方式相比，主动响应充电方式的优势体现在两个方面(图2)，一是电力公司在配电容量建设规划时可以合理布局电源、降低综合建设成本。同时，根据区域内电动汽车规模化的充电服务需求绘制负荷曲线，通过动态调整电网响应技术和经济手段对充电行为进行引导和协调，达到削峰填谷、区域均衡等目的，最终实现用户与电网的双赢，更好地支撑电动汽车产业的发展[5]。二是充电服务运营商可以通过充电设施终端的互联互通功能，收集分析车辆的充电服务历史信息、电动汽车用电量信息、用户的充电等待期望时间、补充电量等综合因素，实时进行充电负荷的有序约束；从动力电池SOC、温度、电网、驻留时间等因素着手，多纬度地调整动力电池充电曲线，使电池维持在合理温度范围内进行充电(图3)，减少极化影响，促进单体电池之间的均衡；降低电池组温度，确保SOC估算不发生严重偏离，延长电动汽车动力电池使用寿命[6-7]。

图2 主动响应充电与传统充电方式的曲线比较

图3 电动汽车锂电池在室温/55 ℃高温下的充电寿命对比

4 结合互联网+技术，拓展多元化业务空间

当智能充电服务网络形成规模效应，电动汽车充电设施就会成为能源互联网的入口之一，创造更多盈利机会和商业价值(图4)。如：用户通过充电设施接入智能充电服务网络时,车辆状态、运行数据等信息可自动上传到充电服务网络云平台，经过互联网+的大数据分析、云平台等技术将其转化为更贴近用户需求的实用信息和服务，拓展增值空间。智能充电服务网络可以衍生出围绕电动汽车的电子商务、保险、贷款金融、二手车交易、资讯服务等业务，并形成社交网络，实现多元业务拓展[8]。

图4 智能充电服务网络的产业衍生

电动汽车智能充电服务网络的建设运营可以从两个方面着手，一是进行与电动汽车充电服务相关的互联网+关键技术研究，二是开展商业运营关键能力建设。

4.1 互联网+关键技术

1) 语音识别技术。包含语音特征处理与提取、声学模型匹配以及语言信息处理等技术，可为用户在驾乘电动汽车的过程中直接与车载终端、智能充电服务网络提供安全、便捷的人工智能连接与服务。

2) 车载终端自诊断及信息采集技术。智能充电服务网络通过车载终端的自诊断及信息采集技术，实现车载终端控制单元读取电动汽车的运行、故障和其他必要数据，为后续的服务、救援等提供支撑。

3) 导航技术。基于GIS地理信息，利用卫星导航技术、惯性导航技术、路网交通分析技术为电动汽车用户提供导航服务。

4) 定位服务技术。通过通讯基站与无线网络等移动互联网媒介，为用户提供精确的定位，以便开展线上线下业务。

4.2 商业运营关键能力建设重点

1) 交互能力。利用移动互联网技术建立电动汽车、充电设施及用户APP的车联网服务应用信息和反馈控制机制，完成电动汽车智能充电服务应用与车辆、充电运营服务、用户、监控平台等各方之间的互联互通。

2) 分析能力。电动汽车智能充电服务拥有海量的数据分析处理能力，可对采集的数据进行加工分类，并智能地提供各类对应资讯与服务。将电动汽车运行状态、历史记录以及用户进行的操作等汇聚到数据中心后，统一对数据信息进行存储和分析。通过程序学习、统计分析、模式识别等技术深度挖掘大量数据中的重要信息。如通过电动汽车充电行为和应用场合对比，分析电动汽车用户与充电行为之间的联系，评估电动汽车规模化充电对电网的影响，为后续充电站/充电桩的建设规划，电动汽车推广应用等提供有力的数据支撑；通过分析保养及故障服务记录，对车辆性能进行评估，为新能源车企、动力电池企业的相关产品研发、设计提供技术支持；通过充电桩和智能充电服务网络APP的推广来积累用户规模，可准确定位用户群体，为用户定向推送资讯、广告以及增值服务。

3) 开放能力。电动汽车智能充电服务应用作为信息分析处理中心，可以提供相应的信息给合作的服务提供商，开展与第三方服务提供商的商业合作，不断接入丰富的第三方服务内容，实现平台多元和开放[9-10]。

综上所述，电动汽车智能充电服务网络可以结合互联网+的技术和商业运营模式，开展众筹建设，由充电设施运营商提供设备和服务，社会参与方提供电源、车位等资源，充分利用立体停车库、P+R停车场、新建社区等资源，使参与各方共享收益。如建设在商圈等人流密集区域的充电设施可以添加桩身广告、WiFi热点等功能，并与商家合作提供免费充电服务来吸引更多用户；提升广告到达率，延长用户在场所的驻留、消费时间，使运营商摆脱只收取充电服务费的单一模式，探索更多盈利模式。未来，更可通过智能充电服务网络实现V2G充放电及碳排放效果评估分析等，有效促进用户与电网、环保行业的良性互动，创造盈利的新兴增长点[11-12]。

基于智能充电服务网络构建安全、便捷的电动汽车能源补给体系，创造出更多运营模式和商业价值，让所有的参与者都能从建设和运营中获得收益，吸引更多的社会资源进入，共同推动电动汽车产业健康快速发展。

5 结语

随着国家对能源消费结构的调整和环境保护的重视，电动汽车智能充电服务网络的建设、商业模式的创新势在必行。本文针对电动汽车充电服务网络的建设方案进行了分析，同时结合用户体验和市场需求，提出了具体的建设方案和商业模式建议，有利于充分吸纳社会资源全面参与并逐渐完善运营服务体系，为电动汽车产业发展创造新格局。

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