丁晓华:从上海社区充电大数据分析看社区充电难之破解路径

发布日期:2023-02-24

核心提示:8月22-24日,由充换电百人会、中国充电桩网、联联充电等单位联合主办的2022中国国际社区充电产业大会(简称:金砖社区充电论坛)
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8月22-24日,由充换电百人会、中国充电桩网、联联充电等单位联合主办的2022中国国际社区充电产业大会(简称:金砖社区充电论坛)在常州香格里拉大酒店圆满闭幕。本届大会设置“论坛峰会+展示台展示”,既有企业细致入微的分析,也有行业专家为市场发展提出的设想与方案,助力落实国家提出的“碳达峰、碳中和”战略目标要求,积极助力构建“双循环”新发展格局。
 
 
 
演讲实录
 
 
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上海市新能源汽车公共数据采集与监测研究中心丁晓华出席论坛并发表主题演讲——《从上海社区充电大数据分析看社区充电难之破解路径》。
 
以下为演讲实录:  
 
今天我既是“裁判员”,也是“运动员”,下面由我给大家进行分享。讲一下上海市新能源汽车公共数据采集与监测研究中心,从我们的数据看上海社区充电存在的问题和破解的路径,破解的路径只是代表个人的思考。
 
 
 
下面分三方面来讲:一,全球新能源汽车市场进展概况。二,上海新能源汽车社区充电特征。三,破解上海社区充电路径建议。
 
 
 
第一,全球新能源汽车市场进展概况。
 
如图是全球的情况,新能源汽车到今年6月份全球大概两千万辆,趋势不可逆,但是占比只有3%不到,同时发展极不均衡。两千万辆什么概念?当年我记得2010年万钢部长和美国能源部的部长在全球第一届清洁能源部长会议上就提出了电动汽车倡议EVI,当时的目标到2020年两千万辆电动汽车上路,而今天是2022年6月,差了两年时间,实现了两千万辆,这是极不容易的。
 
 
 
回到十年前看今天,我们会发现这样一个问题。如图是1900年代的纽约,都是马车,但是只有一辆电动车,大家找找看汽车在哪里。今天我们展望未来十年,我们会问,油车在哪里?电动车的发展趋势非常得快。
 
 
 
中国2022年6月一千万辆,乘用车已经进入了市场驱动阶段。换句话说,我们不太需要政策扶持了,但是商用车依然需要政策的扶持,它离全面电动化的距离非常远,尤其物流领域,公共交通领域例外,这些数据都在上面,我不多展开了。
 
 
 
我们看看上海,在上海现在大约已经接近80万辆了,商用车的新能源只有总量的6%,所以上海商用车领域的电动化依然挑战艰巨。2018年以前,插电式混合动力占比始终在70%,但是到了2019年开始变了,纯电动占主要了。也就是说,现在我们的保有量里面至少有50%已经是纯电动了,这是上海市场结构的巨大变化。
 
 
 
第二,上海新能源汽车社区充电特征。
 
下面我将基于接近80万辆全上海各类新能源汽车分析得出的社区充电的特征。社区充电的重要性看一下右边,国家当时有一个目标,到2020年全国要建成480万个分散式充电桩,包括50万个公共充电桩,430万个私人充电桩。我们看到今年7月总量400万台,离480万目标还有距离,但是关键是公共充电桩是超额完成了,从50万的目标已经达到了160万台的目标,但是私人充电桩只有240万台,差距很大。
 
 
 
从中电联盟的数据来看,随车送桩里面大约有32%的车没有随车送桩,没有实施下去。原因在下面写着,我不展开了。未来专家的观点是,社区充电将会是主战场。
 
 
 
为什么我们能做这件事呢?我们能把这个事情讲得清呢?因为我们是上海的地方平台,78.1万辆,现在将近79万辆了。我们最早成立是来自于2009年,我们当时做电动汽车示范,到了2010年我们承接了科技部电动汽车示范城市的项目,科技部当时和美国能源部签了《电动汽车数据交换协议》。既然要交换首先得有数据,所以我们成立了数据中心,并且发布了全国第一个新能源汽车的数据采集标准。没有标准我们根据什么采集数据?2014年这个数据中心正式成为上海市的新能源汽车数据中心,一直运作到今天。
 
 
 
如图是国标采集的数据,所有的字段大家如果对这个标准比较熟悉的,看一下就知道了。我们主要利用的是整车的数据,还有位置的数据和动力电池的数据,今天不仅仅是极值数据了,是所有车企几乎都发电池包所有单体电压和所有探针温度,都上传了。采样也从国家标准的30秒,大家都提到了10秒。在这个基础上,我们不仅能提取出狭义的充电数据,充电电流、充电电压、充电位置三个叫狭义的。我们还能在上面做什么?标签充电数据。你是一个私家车,你是一个通勤的私家车,还是做网约车的私家车,我们要把它识别出来我们叫贴标签。贴了这个标签可以进一步讲清楚它们是怎么充电的。我们把时空叠加起来,你是在社区充电的,还是工作地充电的,还是以公共充电站充电为主的用户。我们可以在狭义的数据基础上增加两类标签数据,构成完整的一辆车或者一个用户的充电数据。
 
 
 
社区充电的几个特征:
 
一,上海日均充电量已达400万kwh,预测2022年底将达到700~850万kwh区间。
 
 
 
总量方面,如图是我们每个月的监测数据,我们通过每个月一天的监测大概率可以推算知道,到今年年底上海的日充量两会到700~850万区间,一条是有疫情的线,一条是没有疫情的线。由于疫情原因使得趋势线发生了变化,但是我们很快会拉起来。到今年年底,上海的充电量每天达到800万度的区间是完全可能的。
 
 
 
二,73%的上海新能源车辆显著采用交流慢充,45%是社区交流慢充,仅12%显著采用直流快充。
 
 
 
社区交流充电桩多,还是社区的车跑到社区外用直流充电多?如图是51%是纯电的车,49%是插电式混合动力车。在这样一个数据群里面,我们分析了大约上海一半的车辆(乘用车)。我们发现有73%的新能源车显著采用交流慢充,这个显著是什么概念?大数据只知道你是交流,是你所有的交流充电次数除你的总充电次数,占0.8%以上,80%以上我们就认为你是显著的交流充电特征。在这个特征下,其实45%是社区交流慢充,也就是说社区充电还存在很多问题。只有12%的用户是直流快充的显著特征。如果一百次充电,有80次以上在公共充电桩充的,这种用户12%。
 
 
 
由此得出一个结论,目前为止公共充电桩和加油站不一样。加油站是强需求,你所有的加油必须去加油站,但是对公共充电桩不是强需求。在所有的交流慢充里面我们发现,BEV快充的和PHEV慢充不一样,BEV67%的车在社区,PHEV有59%,上海购买新能源汽车有一个叫“充电桩安装证明”,必须开出这个证明才能买车。因为这个证明的强驱动,所以使得PHEV在社区充电站占比很高。所有的分析是从充电次数来的。
 
 
 
如果你在一个小区里没有充电桩,你是飞线的,你买了这辆车,特别是PHEV,很有可能在一年时间里就充了十次电,如果十次有8次用交流充的,我也判定为交流充电特征显著。后面我们从桩的空间定位再看看,这只是从充电次数的结论。
 
 
 
三,上海PHEV车主38%有社区固定充电位,32%无固定充电位,而BEV车主对应的比例分别是19%和44%。停车位问题制约社区充电规模。
 
 
 
所有的车充电一定要从空间特征上再做聚类,如果是空间特征,你发现这个车可能有5个充电站有聚类特征的。这个聚类特征里面,最主要的特征如果是个社区,我们就定义为你是居住地充电。一边是纯电的,一边是PHEV的,纯电居住社区有充电桩的车会远少于PHEV,原因是近两年我们对纯电动车不去严格管理你是不是有那个充电桩安装证明了,因为纯电动车不用管,没电不行,只有PHEV要严监管。
 
 
 
如图可以看到没有固定充电桩的BEV有44%,没有固定点充电桩的PHEV22%。在PHEV还有不充电的人,因为有桩不等于充电。充电是意愿,不取决于桩。既有工作地充电,又有居住地充电的用户在上海是非常非常少的,有具备这两个都能装桩的很少。
 
 
 
四,上海社区充电呈现出75%的BEV车辆充电时长约6.5小时,75%的PHEV车辆充电时长小于4小时,10小时大概率可以充满两辆新能源车。
 
 
 
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国网一直讲有序充电,希望大家把电放在国网负荷最低的那块区域,最低的那块区域用电负荷只到30%左右,时长有6个小时。符合电动车的充电需求吗?以上这个数据能回答,基本符合了。左边是BEV的,BEV分成了私人、法人、出租,这是一种分类,叫自然属性分类。在我们的系统里面我们能识别法人的、出租的,剩下的就是私人的,但是私人里面还要再细分,你是通勤的、网约还有兼职网约的,在社区充电这些BEV车辆75%以下的用户充电时长6.5个小时,和国网的需求是基本吻合的。因此,有序充电可以大胆地去做。PHEV75%的只要4个小时,我们一直在呼吁,10个小时的夜间时间大概率可以满足两辆新能源汽车的充电。什么概念?充电可以把它从时间上切成两个时间段,后面我会提建议。
 
 
 
这些大概念大家实操无法用,我们看两个系统。我们如何从底层帮助大家深刻地知道电动汽车的充电。如图是我们的实际系统,从这个系统可以看到左边是上海所有的行政区,包括BEV和PHEV可以选择。这边是我们的网格,我们把上海切成很小的网格,多小是可以随机的,这里是100米乘100米。每个网格可以精准地看到网格内的停留用户,这个网格有多少用户?这些用户里面在网格内充电和网格外充电的用户数。你大致地知道有多少辆车在网格内有桩,这些都可以定义。你可以定义白天的或夜间的,夜间的基本上是有桩的。网格内网格外各有多少充电量?其次可以定义这些不同充电类型的用户,我们这里分了这么几个:其他地方的快充(公共充电桩)、其他地方的慢充、居家慢充、工作地慢充、无典型充电特征。
 
 
 
如图讲的是居家慢充车辆,在这个网格里面是146辆充了多少的电(数据全部都有)。下面是讲网格内的充电量,上面讲的是网格总充电量,这是分类型的充电量。这是我们的理解,可能运营商和车企会有不同的需求,我们希望大家给我们更多的输入,你有什么需求。只要你有需求,我们基于空间、基于车辆,甚至可以基于品牌、基于车型,基于电池的度数,基于价格段,都是可以做切分的。统计出这些东西,这些东西才能精准地告诉大家,充电桩往哪里去布设,换句话说你要进社区,先进什么社区。刚才移动充电宝进哪些社区,我们就在这种方面给他们提供了帮助。如果网格内电动车非常多,但是充电的车很少,那就是你的主战场。
 
 
 
如图换一个行政区,这就是整个静安区的分析。你关心什么行政区域,你就可以切到这个行政区做分析,每天的情况其实是不一样的,因为车辆保有量在变化。所以,每隔半年你可以看到不一样的特征。
 
 
 
我们再切另外一个系统。这个系统是讲公共充电桩评价,所有的公共充电桩每个月监测700个公共充电桩,哪一个好?这个好从充电量来看,当然我们也可以和它跟单枪充电量做对比。如图是所有乘用车的充电量的分布(每天的总量)。这个总量里面有多少是纯电动贡献的,有多少是插电贡献的。再看“公共充电特征”,如图是我们监测的700多个公共充电站,这是所有公共充电桩的特征。里面分了几个品牌,比如荣威、特斯拉。荣威出租车比较多,特斯拉私人消费者比较多。这个标都是可以变的,你关心哪一个车型就可以把这条曲线做上来。左边随便选任意一个,这是宝安公路的站,非常的大,可以看到这里面是每一天的充电量的变化,下面是这个站下面最主要的两个品牌:荣威和特斯拉。为什么公共充电站往往是荣威和特斯拉多呢?荣威出租车多,基本上它第一。
 
 
 
再换一个站,如图是众国明仕充电站,好像在嘉定,它的波幅非常大,这样就可以评价跟桩数配合起来,可以评价它每小时、每根桩、每天的充电负荷、充电率、利用率等等。它还有一个好处,如果你能to C跟我们合作,我们能导流。可以看到,它每天都有低谷的充电时间,几乎这个时间点上,桩上没有充电车辆这时候我能知道离这个站一公里或者两公里或者五公里半径内有多少电动车,以及它的电量,你能to C,你就可以给它推送,它有优惠信息,本来要等到40%去充,反正可以便宜5块钱,我就去充了,这叫导流。
 
 
 
第三,破解上海社区充电难路径建议。
 
有点“吹牛”性质的三个锦囊,对不对大家可以批判,这是我个人比较大胆的建议。
 
 
 
一,社区充电难的破解一定要向统一建设管理转变。随车送“桩”转变到随车送“装”,最后是随车送“通”。随车送“桩”,这也是上海最先开始的,但是现在就出问题了。随着大规模的社区普及,这个桩如果是送的,它的产权属性是私人的,一旦往那里一装无法管理,而且送的那个桩可能质量非常好吗?三年寿命。你如何管?我们建议慢慢地过渡,先送一个随车送“装”,你可以送一个实物,你可以送一个费用。最好的办法是这个社区是一个运营商,特别是新建区,如果是一个运营商统装统管的,这个桩的属性本来就是一个企业的,它才能真正管起来,真正解决这个问题。
 
 
 
另外,电动汽车普及率越来越高,一个社区充电位里面,大约10%~20%已经是电动车占用了。如果到了50%,我们真的是鼓励运营商直接把小区充电全部装桩,如果全部充电停车位都有充电桩的话,还有社区充电难解决不了的问题吗?没有了,要么停不进去。社区充电难是一个阶段难题,不是永远的。全面电动化了就没有这个问题了,当然大家会说“电”。大家想想,如果全面电动化是趋势,电网是必须改造的,只是你今年改还是五年后改的问题。如果你的电网负荷是强需求了,电网就帮你增加总负荷帮你改了,你的这个问题还有吗?也没了。我们现在碰到的鸡和蛋的问题最痛苦就是这个阶段,两头都要兼顾,所以电网提出有序充电,希望把电挪到低谷时段,不得而为之。
 
 
 
二,申请难、管理难。只有统一建设、统一运维,统一服务,就没有这些难处了。
 
 
 
三,向有序充电、V2G转变。我们一直在倡导一个概念“一桩双枪”(交流式),一个交流充电桩配两把枪,也是7.5千瓦的。为什么这个可以?我们前面分析过了,我们BEV充电时间75%在6.5小时以下,PHEV的充电时间75%在4小时以下。因此,如果相邻两个车停在那里一个桩两把枪插上,一晚上10~12小时分配给两辆车就可以了,这样负荷减少了一半。如果你知道它的SOC,我给它充6小时,给它充2小时,都是可以动态分配的。因为它还剩多少度电你可以知道的,充电过程让它自己发一个给你,或者从我们这边给你一个数据你也可以。“一桩双枪”、“车桩互动”是关键,随后实现“智能充电”。有序充电不过多赘述了,大家非常容易接受,但是要向V2G转变有一个过程,既有价格引导机制,还有电力市场的供应问题。

 
 
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