充电桩运营管理平台(充电桩站运营管理平台研究与展望)

发展电动汽车和充电基础设施是落实国家绿色低碳转型,加快新基建建设进度,早日实现“碳中和”目标的重大战略举措。截至2019年底,运营规模最大的充电平台为特来电平台,自营和托管充电桩数目达285383个。为解决电动车用户充电难的问题,各大充电基础设施运营商积极开发充电桩站运营管理平台(以下称为“充电平台”),为用户提供充电桩站位置信息、忙闲状态、充电费用、导航路径等查询服务,并依托云服务后端和大数据平台,推动不同运营商之间的互联互通建设。

充电平台发展面临的主要问题体现在充电平台间的互联互通上,目前主流的平台对接方式对第三方充电桩把控力不足,导致优质数据获取困难,难以应对未来充电平台快速发展。为解决该问题,通过“桩直连+软件即服务”接入方式,将有效改善平台间的互联互通水平和数据采集质量。

充电平台发展概况

目前充电平台与平台上非自营充电桩之间实际上处于一种弱控制、半隔离状态。数据显示,用户不得不同时使用多个平台来增强体验,每个用户平均安装2.4个APP。以下通过对不同充电平台进行分类分析,重点介绍可以实现对第三方充电桩进行强控制的“桩直连+软件即服务(SaaS)”模式。

充电平台分类与比较

按照运营范围分类

按照充电平台接入充电桩的所有权和运营范围不同,将充电平台划分为自营桩站运营管理平台(以下称“自营平台”)和多运营商桩站运营管理平台(以下称“共享平台”)。

自营平台。自营平台是指仅将自营充电桩站接入,实现自营桩站在线运营管理,并为电动车司机提供充电服务的充电平台,平台架构见图2。

自营平台具有以下特征,一是平台对充电桩的把控力度大,实行强控制,平台与自营充电桩采用直连方式,数据交互和控制指令传达能够第一时间无缝进行;二是平台更新容易,平台与不同桩之间使用统一的通信协议;三是平台扩展性差,自营平台扩展往往通过新建充电站的形式进行,充电站建设需要解决用地、供电、土建、通信、审批等多种实际困难,建设周期长,占用资本重。

共享平台。共享平台是指将自营桩站及第三方运营商桩站共同接入(某些共享平台不具有自营桩站),实现平台上所有桩站的在线运营管理,并为电动车司机提供充电服务的充电平台,例如特来电平台。共享平台架构图(对接式)如图3所示。

共享平台具有以下特征,一是用户找桩较容易,一般来说,共享平台接入了大量第三方运营商充电桩,充电桩数目较自营平台优势明显,便于用户第一时间找到空闲充电桩充电;二是平台稳定性较差,与第三方充电桩对接需要根据不同充电桩型号和通信协议开发定制的软件或系统,对平台兼容性要求较高,出现问题的概率较大,特别在平台更新或升级时尤为突出;三是平台拓展性较好,可以采用线上平台对接或私桩共享的形式接入大量第三方充电桩,一般来说接入周期为4周到6周之间。

按照接入方式与接入技术分类

按照充电桩接入共享平台的不同模式以及利用的不同接入技术,共享平台可以进一步划分为平台对接模式共享平台(以下称“对接共享平台”)和桩直连模式共享平台(以下称“桩直连共享平台”)。

对接共享平台。对接共享平台主要利用互联互通接入技术,共享平台与第三方充电平台通过软件应用接口(API)进行对接,实现共享平台与第三方充电桩之间的数据交互和对桩站的控制,见图3。

对接共享平台具有以下特征,一是平台对第三方充电桩的把控力度不足,维护难度大;二是扩展速度快,共享平台只需实现第三方平台提供的标准接口,经过简单的系统联调,即可在一个月内完成第三方桩站的接入;三是平台功能薄弱,充电平台仅能实现第三方充电桩的立即充电功能,无法实现预约充电等实用的拓展功能。

桩直连共享平台。桩直连共享平台与平台对接共享平台的运营思路不同,对后者来说,充电平台将第三方运营商看作合作方,通过合作的形式向电动车司机提供充电服务;对前者来说,充电平台通过直连的方式将第三方运营商桩站接入到自己平台上,并通过软件即服务的形式向第三方运营提供平台类产品,如图4所示。

桩直连技术是桩直连接入模式的核心,桩直连技术依赖目前在物联网领域普遍应用的消息队列遥测传输(MQTT)通信协议[],该协议具有开销小、省流量、便于拓展等特点,非常适合充电平台与大规模充电桩之间的通信场景。

软件即服务(SaaS)是指根据第三方运营商的不同主体形式、规模和需求,为第三方运营商提供模块化软件服务的平台技术,例如为拥有10个以上充电站的大型第三方运营商提供多种财务、运营和定制化平台服务,而为仅有一个充电桩共享的私人用户提供免费的充电和结算功能。

桩直连共享平台具有以下特征,一是平台对第三方充电桩实行强控制,摆脱了第三方平台的限制;二是为第三方运营商提供服务形式多样,针对第三方运营商的规模和需求,可以将其分为个人用户、中小型运营商、地产物业公司、政府企事业单位、公交集团等类型,提供定制化、模块化的平台类服务,三是平台更新难度大,由于接入平台的充电桩类型和第三方运营商服务场景多种多样,每次升级都需要进行繁复的定制化开发和兼容性检查,难以做到快速更新升级。

未来充电平台设计思路探索

总体设计思路围绕“一个平台、四大板块、十项业务”开展,业务架构图如图5。以下按照四大板块分类对十项业务进行介绍。

充电服务板块

充电服务是指通过移动应用(APP)形式,为运营电动车和私人电动车司机提供找桩、充电和结算等功能的服务。为了提高充电服务水平,在平台设计上主要需要发展以下三项业务。

一是自营桩站业务。自营桩站是充电服务的主要支撑,相比平台上接入的第三方桩站,自营桩站在把控力度、优质数据、稳定性等方面具有明显优势,用户充电体验较好,起到很好的标杆示范作用。平台收集的优质数据是开展更多拓展业务的强力支撑。

二是运营商加盟业务。开展加盟业务能够在充电平台上通过平台接入和桩直连的方式接入大量第三方充电桩,前者可以短时间内整合多家运营商充电桩资源,拓展平台规模;后者可以对第三方充电桩实行强控制,以接近于自营桩站的力度对第三方桩站进行把控,获取优质数据。

三是私桩共享业务。目前我国私人充电桩数目已达70万个,私桩共享面向拥有充电桩和停车位资源的私人充电桩拥有者,将其私人充电桩纳入充电平台,不仅可以扩充平台充电桩接入规模,方便充电用户以居民电价充电,还为私人充电桩拥有者创造收益,符合共享经济国家战略。

微平台运营管理

桩站管理板块

桩站管理是指通过线上充电平台,对自营桩站、第三方桩站和个人共享桩站进行运营管理的平台功能,主要包含以下三个业务。

一是软件即服务平台业务。软件即服务平台是面向第三方运营商,将其充电桩通过桩直连的方式接入平台,并为其提供多种运营管理功能的线上平台。软件即服务平台应根据第三方运营商的不同规模和不同特征,有效区分例如中小型运营商、地产物业公司、政府企事业单位、公交集团等类型的不同用户群体,设计出具有针对性的服务模式。

二是运营管理业务。运营管理业务是桩站管理板块的核心业务,不仅充电平台对自营桩站的运营和管理离不开该业务模块,还服务于软件即服务平台上的第三方运营商及通过私桩共享的个人,主要提供充电实时监测、运营分析、优惠券营销、财务管理等多种服务。

三是维护升级业务。一方面充电平台为接入充电平台的充电桩提供在线诊断、在线排障等维保服务,提升用户体验;另一方面,为应对充电基础设施和电动车技术快速发展,充电平台为接入平台的充电桩提供在线升级服务,以应对不断产生的新技术和新标准。

车队运营板块

车队运营板块是连接充电服务和共享出行的纽带,是建设充电服务生态圈的重要环节,在未来充电平台发展中起到关键作用。车队运营是指通过线上平台运营管理电动车车队,向运营电动车司机或者个人提供整车销售、整车租赁、分时租赁、融资租赁等多种服务的商业模式。通过捆绑营销的方式,电动车租赁用户也是充电服务用户的重要组成。车队运营的核心业务如下。

一是车队管理业务。车队管理除了包括对车队电动车的线上运营管理业务,还涵盖电动车整车销售、整车租赁等服务。运营电动车司机通过购买或者租赁车队电动车的方式加入车队,并通过充电平台享受车队提供的充电、维修、保养、保险等多种服务。

二是分时租赁业务。分时租赁主要面向个人用户,按照租用电动车时间向用户收费,并可以实现异地还车等功能。当用户行驶途中需要充电时,车载系统可以自动导航至充电平台上附近的空闲充电桩进行充电。

三是融资租赁业务。融资租赁服务是指运营司机通过平台向车队一次性交付押金并逐月缴付租金,获得电动车使用权,一定时间后,如三年以后,司机可以选择支付少量尾款买断电动车所有权的业务模式。融资租赁可以认为是运营电动车司机从平台贷款,并分期偿还的模式,依托于平台提供的金融服务。

电网互动板块

电动车通过充电桩接入电网,一方面需要充电作为动力来源,另一方面可以扮演分布式储能电池的角色。电网互动板块的主要业务为充放电交易业务,该业务是指当车载动力电池需要充电,电能从电网流向汽车;当汽车暂停使用,电动汽车用户可以将动力电池中的电能通过放电返回到电网。对于理想的电动汽车与电网互动系统,电动汽车在非高峰时段自动充电,在高峰时段自动放电,为电网提供削峰填谷、调频、备用以及功率支撑等服务。

充电平台发展的趋势是以数据为核心,继续提升电动车司机充电体验,积极发展软件即服务平台,利用桩直连强控制的方式接入更多充电桩,采集优质数据,依托大数据技术,探索更多平台业务。

电动车和充电数据具有广泛的应用场景,如特来电利用用户充电数据建立用户画像,生成充电热力图,协助新建充电站选址;利用用户车辆数据和驾驶行为数据等定制保险产品,如里程宝等。

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