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华为与南方电动联合发布《智慧充电桩物联网技术白皮书》


[ 杨娜 中国电力新闻网    更新时间:2020/10/15  ]     ★★★

        摘要:充电桩及充电场站的部署规模和速度不仅成为了影响电动汽车发展的主要因素。作为智能电网的重要组成部分,也早已受到了电力企业的高度重视

如何让科技之光通过无悔的转型实践,照亮可以预见的未来?经历过疫情的煎熬后,以“新基建”为契机,国内的千行百业挥斥方遒,无不默默地沉心努力,力争通过不懈耕耘,创造出自己领域的百年风流。

随着化石能源日益短缺,环境污染日益加重,气候变化日益突出,绿色可再生能源的高效利用已经成为人类社会可持续发展的关键。新能源电动汽车作为清洁、节能的新型交通工具,可实现传统化石能源的电能替代,已成为了世界各国现代交通发展的共同选择。

但是,里程焦虑、充电焦虑、电池焦虑、安全焦虑已经成为阻碍新能源电动汽车发展的主要障碍。而这些问题都与充电基础设施息息相关。

近几年,电动汽车充电基础设施的发展主要面临充电桩运维、充电安全、用户体验和桩网协同四个方面的挑战。随着海量新能源汽车充电桩的大规模接入电网,电动汽车充电对电网的影响更不容忽视。

根据不完全统计,80%的新能源汽车用户在所住的小区充电场进行充电。一般小区的用电高峰时刻在20—22时,小区变压器将接近满载状态,而此时间段也正是新能源电动汽车充电的高峰期。此时,如果不对汽车充电进行引导,将会出现“峰上加峰”的现象,导致变压器超容,威胁电网的安全稳定运行。

充电桩及充电场站的部署规模和速度不仅成为了影响电动汽车发展的主要因素。作为智能电网的重要组成部分,也早已受到了电力企业的高度重视。

万亿级充电基础设施产业正迎来发展黄金时代

中国充电联盟《2019-2020年度中国充电基础设施发展报告》的数据显示,截至2019 年12 月,我国电动汽车保有量为381万量,充电桩保有量达121.9万台,车桩比已由2015 年的7.8 : 1提高至3.12 : 1。

根据我国车桩比1:1的建设目标,预计到2030年充电桩数量将达6300万台,界时将形成超万亿级的充电桩基础设施建设市场。

南方电网电动汽车服务有限公司(以下简称“南网电动”)董事长邹大中评价:国家提出“新基建”以来,充电基础设施产业跃入人们的视线,成为热门话题。充电基础设施作为充电网、车联网、能源网和物联网的连接器,不仅仅连接了充电网络和电动汽车,打通了物理世界与数字世界,还强力推动着交通变革和能源变革。随着海量资本、前沿技术纷纷涌入,充电基础设施在保持快速增长的同时,也正在进入变革期,将重构产业的生态场景。一方面,它迎来空前繁荣、焕发出新的生机;另一方面,也面临着前所未有的市场竞争和淘汰。我们有理由相信,万亿级充电基础设施产业正迎来发展的黄金时代。

南方电网电动汽车服务有限公司董事长 邹大中

那么,如何才能抓住“新基建”的重点,提升绿色出行体验、更优服务产业发展呢?

9月25日, 在HUAWEI CONNECT 2020期间,华为与南方电网电动汽车服务有限公司联合发布了《智慧充电桩物联网技术白皮书》。

华为与南网电动联合发布《智慧充电桩物联网技术白皮书》

基于物联网、AI、5G等新信息技术与充电基础设施的不断融合应用,该白皮书描述了充电基础设施应用智慧充电技术,持续由电气化向数字化、智能化、自动驾驶逐步演进的发展方向和技术路径,智慧充电基础设施最终将实现充电网、车联网、能源网与物联网的融合,支撑智慧交通与智慧城市建设,实现绿色清洁能源大规模应用的宏伟目标。

据悉,南方电网计划在未来4年投资251亿元建设充电设施,将建成大规模集中充电站150座、充电桩38万个,有效带动电网建设、元器件及设备制造、运营运维、整车销售与售后服务等相关产业投资2000亿元。南网电动作为南方电网专业从事电动汽车产业服务的企业,将承接南方电网充电设施规模建设和运营的任务,并对南方电网五省的电动汽车充电资源进行整合。

今年,南网电动已经与华为创立了联合创新实验室。他们希望通过领先的ICT技术让智能联接触手可及,并且能够满足面向未来的挑战。

目前,双方的合作目标是,使南网电动率先在全国成为以能源服务为核心,以充电服务为基础,以服务出行为导向,以建设“智慧能源、智慧交通、智慧生活、智慧城市”为目标的电动汽车服务运营商、电动汽车产业价值链整合商和绿色能源生态服务商。

充分发挥智能IP网络的“大动脉”作用

随着物联网、人工智能、5G、云计算等新技术与充电基础设施的不断融合应用,充电基础设施也将会随着新能源电动汽车由电气化向智能化、无人驾驶方向逐步演进。

有人将这样的未来智能世界视为一个人的身体,其中以大数据中心为基础的“云+计算”是拥有强大算力的大脑,智能IP网络如同将大脑和各个器官有机的连接起来的大动脉,为各个器官注入氧气,释放出“云+AI“的价值。

南网电动与华为,则希望通过创新能够尽快以5G、AI、物联网等信息技术为基础,加快新基建充电桩建设。

2020年,新一代智能 IP 网络,已经引入大数据、AI 技术和新一代协议,可以进行数据分析与闭环优化,实现智能超宽、智能联接、智能运维。

智能超宽:随着5G创新应用的发展,千行百业数字化转型,网络流量呈几何倍数的增长。目前传统的IP网络主流带宽只有10到100G。这显然无法匹配新基建发展对网络增长的需求。

智能IP网络能够将全网端到端带宽提升至400GE,核心设备的能力更是提升到了10T以上,支撑数字经济下网络流量的增长。此外,作为“毛细血管”的园区网络、工业互联网,也将基于新一代Wi-Fi 6技术,实现网络能力4到5倍提升。

智能连接:随着新基建发展,千行百业对网络能力的需求各不相同。比如,工业互联网为了实现对流水线更加精准的操控,要求网络延时在10ms以内。人工智能更需要稳定的数据中心网络支撑,否则AI计算效率将下降50%以上。

与传统IP网络不同,智能IP网络能够识别不同业务与应用对网络的差异化诉求,进而提供差异化服务,保障各类业务与应用的体验,实现智能连接。

华为数据通信产品线副总裁赵志鹏表示:“这还不够。我们还会把带宽更精细化调度,以满足千行百业差异化要求。虽然传统网络是静态网络,但我们会以业务为中心实现网随云动,识别业务类型,通过意图驱动调动整个网络。”

华为数据通信产品线副总裁 赵志鹏

智能运维:目前的网络大多采用人工维护方式,不仅效率低,还会因为人为误操作,造成大面积断网。智能IP网络能够实现基于AI的网络自动化维护。当网络设备出现故障时,智能IP网络能够自动实现故障识别、分析、定位,仅需几分钟就能排除故障,恢复业务。这一优势在能源互联网中从人人互联到机机互连,连接数向百倍千倍发展后,将更为明显。

联接力就是生产力。华为希望以智能IP网络端到端联接方案,激发电网联接的潜力。

赵志鹏强调:“华为可以通过云化数据中心极大释放电力云算力,同时利用智能IP技术,为智能电力通讯网中的传输网与数据网提供可靠解决方案。同时边缘计算物联网和智能终端模组,则可以更好匹配智能电网与能源互联网的发展需求。我们最强大的优势就是拥有全球领先的ICT技术,在行业知识和业务领导力上还需要和客户一起探索创新,共同推进整个产业从数字化走向智能化。”

据南方电网电动汽车服务有限公司CTO陈浩舟介绍,当下南网电动正在与华为以智慧物联网技术为载体,采用“云、管、边、端”的整体系统架构建设充电基础设施体系,通过“测、传、管、控”四类方法形成信息采集、边缘处理、云端一体化价值判断和挖掘体系,以智慧为能源流保驾护航,推进充电基础设施与海量智能体全息链接,汇聚无界数字生态。

勇于探索的示范项目

白皮书发布会现场,南网电动与华为领导都穿戴整齐职业装,讲话严谨、一丝不苟。通过他们的发言,能让人感觉到精致的工装之下,掩藏不住那颗勇于探索的激进之心。

据华为中国区数通解决方案部部长毕进军介绍,随着数据通信进入智能IP时代,华为数通的整体战略都是围绕着智能展开,以智能IP为底座,为全行业提供新动能。应对海量联接构筑的智能IP硬核平台,加上应对多样需求开发的智能IP操作系统,一起为智能IP构建了坚实的地基。在此地基上,通过三层架构和4大引擎,构建了一个完整的产品和解决方案能力内核,通过开放平台,与伙伴一起,为千行百业的客户创造新价值。

南网电动与华为的合作以高度互信与技术互补为基石。通过对电动汽车相关配套基础设施的智能升级,以人为本,为城市赋能。他们共同的目标是,无论您身处城市的哪一个角落,都能够感受到这座城市智慧体的能感知、会思考、可进化、有温度,轻松享受美好的智能生活。

在广东省深圳市中心位置,深圳民乐P+R(Park and Ride,停车+换乘)充电场站一期项目是南网电动投资建设运营的交通枢纽集中式充电场站。该站点是全国的最大交通枢纽集中式充电场站,在整个南网电动充电网络中具有重大意义,从品牌和效益来说一直是重点示范站。其2017年11月投运,共建设200台充电桩,其中42千瓦交流桩168台、60千瓦直流桩32台,至2019年12月累计服务费收益1400万元。

其设计目标是满足置换的纯电动出租车充电需求,以交流桩为主。但是随着市场和技术的变化,营运、服务类车辆电动化迅速发展,充电场站定位发生了变化,不再只是单一服务出租车,网约车、物流车、环卫车、通勤车等车辆都统一采用直流快充的技术路线,而目前已有的42千瓦交流桩已不符合市场技术的发展,且由于设备前期使用频次高,元器件老化,充电电流下降,6至10月高温天气跳枪频繁,极大地影响了客户充电体验,造成了客户流失。

运用智能充电场站方案设计,南网电动拟对深圳民乐P+R充电场站充电设施进行改造。场站设备更新及配套设施完善后,更加凸显聚合效益,可与普通充电场站拉开差距。改造后,该站将采用目前国内领先的设备、系统,技术成熟稳定,保障客户投资。

南网电动碧新路充电场站是位于深圳市龙岗区碧新路的集中式直流充电场站。整个场站按规划将部署55台120kW直流双枪充电桩,可同时为110辆电动汽车提供快充电服务。原计划采用3台2000千瓦变压器进行供电,但是因为周边电网的容量有限,短期内难以进行配网改造,只能支持1台变压器正常工作。如果不对充电进行引导和控制,单台变压器容量只能支持19台充电桩满功率充电,剩余36台充电桩将长时间无法投运,造成极大的投资浪费。

为解决上述问题,南网电动基于智慧充电桩物联网,提出“智能有序充电”方案。该方案通过边缘计算物联网关加载“有序充电”APP,实时采集变压器负荷和充电桩充电负荷信息,按照“先到先得”、“功率均分”等动态均衡配置原则制定智能有序充电策略,从而控制充电桩输出功率,避免变压器在充电高峰期过载。

“智能有序充电”方案在电网不扩容、不改造,不影响用户正常充电体验的情况下,充分挖掘现有电力资源,利用“车-桩-网”互联互动,有序控制充电桩输出功率,避免变压器在用电高峰期过载,保障电网安全,大幅降低了场站投资建设成本。另外,还可依据电网实时电价,在电价低谷期智能引导电动汽车充电,减少用户充电费用,进一步利用价格引导作用,最终实现“为电网减负、为车主省钱”的目标。

在这些业界可圈可点的示范项目中,都将会看到华为的身影。

南方电网是华为的战略合作伙伴,华为也一直与南方电网通过NetCity模式进行联合创新。

通过NetCity的联合创新机制,华为协同客户进行网络创新场景设计和业务深度合作,进而推动网络技术、商业、合作三重创新。

你懂行业未来,我懂加速现在!截至目前,华为与全球40多家领先的运营商、企业/行业伙伴开展了50多个NetCity 项目。

今年,南网电动会投资12亿左右开展充电网络布局,建设一万多个新建充电桩。

南网电动作为市场公司的社会服务不会仅仅局限于南方五省区域。邹大中预计:“我们会立足南网扎扎实实把自己的各方面的水平能力不断提升。未来,还会携手华为立足南网面向全国、抱团出海。”

畅想2030全联接绿能生态

联接发展永无止境。随着未来充电网、车联网、能源网与物联网的四网融合,充电基础设施作为交通网和能源网的信息耦合点,将在推动绿色能源消纳与能源灵活交易,支撑新能源大规模接入平衡、自动驾驶、大规模车辆检测与管理等方面具有广泛的应用前景。

邹大中希望随着技术创新的落地,也能带来服务和商业模式的创新。最终实现充电零成本,排放零污染,甚至于出行充电零支付。

这并非空想。未来V2G车网互动将是最具前景和商业落地的应用。作为电动汽车与电网双向充放电技术,V2G将某一区域内(如台区、微网、地区电网、省级电网等)电动汽车的可放电负荷进行聚合,按照电网的需求对区域内电动汽车的能量进行统一调度,按照每个用户的不同需求计算每台车的最佳充放电策略,并生成特定的管理策略,并利用云端平台与车辆用户实时交互,利用边缘智能实现区域范围内的智能分析管控,智能控制每台汽车的充放电过程。

随着可再生能源系统(如太阳能、风能等)大量接入电网,可再生能源本身具有的时变性和不连续性,会在发电侧引起大幅波动,需要通过多种方式(如抽水蓄能、电池储能储系统、负荷侧需求响应等)进行调节和补偿,以平滑波动降低电网冲击,保证电网频率稳定并抑制由反向功率流引起的电压上升。而电动汽车V2G技术就是综合利用大量电动汽车的电池作为短期的可灵活调度的储能系统,为可再生能源大规模并网造成的电网大幅波动提供缓冲。电动汽车通过V2G技术并入电网,不仅在电网支撑、稳定性和负荷调平方面对配电网有利,而且有利于储能的普及利用。

 

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