OCPP书开放充电协议与私有协议较


OCPP⽩⽪：开放充电与私有协议⽐较论电动汽⻋⾏业开放充电协议的重要性作者：MariekevanAmstel(ElaadNL),RishGhatikar(Greenlots),ArjanWargers(ElaadNL)本⽂由如下单位联合翻译：深圳充电⺴科技有限公司战略规划部，与⾹港⽣产⼒促进局汽⻋与电⼦部。电动汽⻋已经成为世界范围新的移动。这种影响⼒的前提条件是充电站点能够充分覆盖相关地区。但是电动汽⻋领域的挑战并不仅仅只是充电设施，也包括了通讯协议的开放性。因为只有开放才能⽀持在不同的充电⺴络间和不更换充电站点的条件下切换服务，也能⽀持不同电⺴间服务的操作互联。OCPP（开放充电协议）通过制定充电站点和充电⺴络利益相关⽅间的通讯协议，并成为业界事实上被⼲泛应⽤的标准来解决上述困难。OCPP是⼀个开放协议，⽆需⽀付费⽤，也没有任何授权问题。当我们仔细的审视电动汽⻋⾏业历史上的⼀些失败，我们发现，它们的失败难以转换充电站的“锁定效应”的特性导致其⽆法及时响应⾏业以及特定时期的需求变化导致的。简介电动汽⻋已经成为世界范围新的移动标准。这种影响⼒的前提条件是充电站点能够充分覆盖相关地区。但是电动汽⻋领域的挑战并不仅仅只是充电设施，也包括了通讯协议的开放性。因为只有开放才能⽀持在不同的充电⺴络间和不更换充电站点的条件下切换服务，也能⽀持不同电⺴间服务的操作互联。OCPP（开放充电协议）通过制定充电站点和充电⺴络利益相关⽅间的通讯协议，并成为业界事实上被⼲泛应⽤的标准来解决上述困难。OCPP是⼀个开放协议，⽆需⽀付费⽤，也没有任何授权问题。当我们仔细的审视电动汽⻋⾏业历史上的⼀些失败案例，我们发现，它们的失败难以转换充电站的“锁定效应”的特性导致其⽆法及时响应⾏业以及特定时期的需求变化导致的。什么是开放充电协议（OCPP）？开放充电协议（OCPP）为充电站点与任何中央管理系统间提供⼀种统⼀的通讯⽅案。这个协议构架⽀持任何充电服务供应商的中央管理系统与所有的充电站点互相连接。开放充电协议（OCPP）⺫前已经应⽤与16个不同的国家和20,000个设施，从⽽已经成为欧洲和美国部分地区充电⺴络通讯领域事实上的开放标准协议。图1展⽰了常⻅的电动汽⻋⾏业的⺴络拓扑结构，包含了分布式系统运营商（DSO）或能源机构，电动汽⻋服务提供商（EMSP），充电站点运营商（CMO）或站点运营⽅和充电站。1图1：开放充电协议的拓扑构架和应⽤⽅式开放充电协议（OCPP）的现状和功能OCPPv1.6是⺫前最新版本的OCPP协议。它的制定是基于OCPP在本领域多年的经验以及1.5版本成功实施的结果之上的。它的前⾝，OCPP1.5，已经从2012年起就在全球被⼲泛应⽤，有⼤量的供应商和能源公司已经在他们的产品中⽀持和应⽤了1.5版本协议。OCPP1.6版本已经配套提供了⼀个可以⾃测的合规测试⼯具，同时开放充电联盟（OCA）正在规划⼀个官⽅的认证项⺫。这些都能保障不同供应商产品之间的互通性，从⽽让OCPP1.6对⽤户变得更有价值。OCPP1.6引⼊了⼀些新功能，包括智能充电，并在⽀持SOAP格式之后开始⽀持基于WebSockets的JSON应⽤格式，同时也包括了⼀系列对全球充电点运营商有益和改善电动汽⻋⻋主体验的优化功能。本版本的很多章节为了提⾼易读性已经被重写。这⼀系列的优化可以提⾼不同供应商产品间的互通性。SOAP全称是SimpleObjectAccessProtocol，是⼀个框架，⽀持⺴络间不同组件的信息交流。SOAP的优势在于发送和接收信息的⽅式都已经标准化了，从⽽确保可以更简易和和快捷的实施。JSON全称是JavaScriptObjectNotation，是⼀种轻量级的信息交换格式，它具有很强的易读易写性，同时也适合电⼦设备读取和⽣成，它是基于JavaScript语法逻辑的。开放协议和私有协议的区别OCPP是⼀种通⽤的开放通讯协议，它⽤于解决私营充电⺴络带来的挑战。⼀个开放的协议容许充电站点和后台系统的互联互通，不再需要通过设定专⻔的信息接⼝或者⺴关。它们之间使⽤相同的语⾔沟通⽆需翻译。⽽⼀个封闭协议代表了它是私有的，如果没有任何接⼝和⺴关，就⽆法和其他产品互相通讯。OCPP是由⼀系列不同的合作伙伴⼀起规范发展起来的，协议的所有权归属于这些合作伙伴所属的开放充电联盟OCA。所有合作伙伴⽆差异的⼀起⼯作，不断改善协议内容。“OCPP提供⼀种成熟的开放模型，在这个模型下，所有利益相关⽅为了⼀个共同的标准通⼒合作”－OnophCaron，OCA联盟联合创始⼈及主席2开放充电协议（OCPP）的优势和影响“总之，达到互通性的前提在于是采⽤私有标准还是开放标准。其中最⼤区别在于开放标准致于防范任何垄断影响⼒，并在利益⽅间建⽴业内或全国性的互通。”OCPP的部分核⼼优势在于：•⽀持充电站点的所有者灵活的选择和切换充电⺴络运营商，从⽽避免充电站点资源的闲置。•⽀持充电站点与⺴络服务提供商之间基本通讯的同时，可被拓展到提供具有成本效益的电⺴服务。•通过为充电站点提供统⼀的信息接⼝和⼀致的漫游收费服务，达到⿎励⽤户购买电动汽⻋的⺫的。分布式系统运营商和能源公司的收益充电站点位置和归属权模型可以⽤于理解充电设施的⺴络管理需求，并⽤于理解做为⺴点资源的电动汽⻋时空上的可⽤性。这些归属权模型结合OCPP本⾝，可适⽤于充电站点已有的不同充电模式（模式1，模式2和直流快充模式DCFC）。表1列举了当前演化中的归属权模型和美国地区现存的充电站点运营模型。表格1充电站点归属权模型归属权模型描述⽤户⾃⼰运营最常⽤的归属权模型，适⽤模式1的任何108－120V的充电接⼝，也适⽤于模式2中家庭、建筑和校园所有者运营的充电站点第三⽅运营该模型正越来越受欢迎，适⽤于模式2和DCFC模式，包括第三⽅代理运营的充电站点，以及为了推⼲电动汽⻋⾏业⽽由市镇出⾯⽤公共资源建⽴的充电设施。能源机构运营是⼀种正在演化中的模型，适⽤与模式2和DCFC，常⻅于公共场所，⾼速公路休息区和经济发展偏弱的地区，常常⽤于⽀持是国家或者州层⾯的推⼲电动汽⻋和满⾜零排放量的政策。分布式系统运营商和能源公司的使⽤场景OCPP赋予充电站点拥有者管理充电速率和充电站点可⽤功率容量的能⼒。最新版本1.6为此引⼊了智能充电概念。智能充电意味着你可以根据电⺴负载情况来决定是否推迟或者调节充电⾏为，从⽽可以获取的间歇性的和便宜的清洁能源。电动汽⻋的智能充电⾮常的重要，因为它⽐其他哪些使⽤低压电⺴资源的⽤户终端应⽤更强⼤和更⾃由，详情可参考表格2。3表格2来⾃荷兰的真实数据平均电⼒荷兰平均⼀个家庭的电⼒需求是1.3千⽡。假设正常情况下的充电需求功率是5千⽡，100万辆电动汽⻋就会需要50亿⽡特的功率。在荷兰，平均每天全国的电⼒需求是80⾄90亿⽡特。因此电动汽⻋对电⼒的潜在需求是极⾼的。（⽽且我们预期未来荷兰会有700万辆电动汽⻋，那么那时候它们需要的电⼒就是350亿⽡特！）平均⻋辆在荷兰，每辆⻋每天平均⾥程为37公⾥，那就意味着平均闲置时间使⽤⼤约为23.5⼩时。37公⾥⾥程⼤约需要8千⽡电⼒，在⽤最低充电速率（模式1，16安，3.7千⽡）的情况下⼤约需要2.5⼩时。如果每辆⻋平均闲置时间为23.5⼩时，中间只需要使⽤其中2.5⼩时来充电就可以满⾜平均驾驶⾥程，那么在充电的时间和速率上就存在了⼤量机动可调整的空间。因此提供了⼤量的机会可以选择最佳时机进⾏补电。根据上⾯的表格，这个⾏业在灵活性的充电和储能领域存在很多前所未有的机会，因为需求本⾝，充电时⻓，和需求的电⼒都是可调整的变量。智能充电管理电动汽⻋的电池可以被⽤于电⼒需求响应，或者作为⻋辆到电⺴的资源。它们可以帮助平衡电⺴负载，和协助选择成本最低或者污染最低的时间电来充电。这些都可以改善响应，防⽌断电，使⽤更多的可更新能源和降低成本。这种充电管理或者说智能充电的⾏为，可以通过在充电接⼝，充电站点或者充电桩集群的层级应⽤OCPP协议来完成。这些功能为管理能源负载提供了很多的机会，包括发电层级的，电⺴层级的和住宅层级的电⼒管理。充电站点的远程连接与管理OCPP赋予了充电站点管理者远程管理他们的充电站点的能⼒。OCPP⽀持多种度量参数的设定，包括电压⽔平。每个相位的电压都会测量下来，并告知后台中央系统。然后这些信息也可以通过后台中央系统传递给分布系统运营上或者能源系统，做为电⺴监控和管理的⼀部分。这些变量都可当作智能测度信息的组成部分。OCPP也为动态电压控制提供了可能性。因为度量参数是可以⾃定义的，所以我们可以将电压情况发送回后台系统，在那⾥就可以试图去管理和重置充电电压⽔平。同时也⽀持在站点级别设定电压浮动区间。可以通过OCPP来设定这些区间，然后当电⼒⽔平超过这些预先设定的区间的时候，充电站点可以根据规则调整电⼒⽔平。4OCPP在美国的应⽤实例在美国，OCPP已经有被能源机构和充电站点所有者成功应⽤和商业化的实例，主要⽤于⺴络和充电管理，它可以与其他核⼼的针对电⺴的标准共存，并被利⽤为⼀个可协助电⺴提⾼响应能⼒的⺴络资源。下⾯举出两个案例，涉及两个成功实施OCPP协议的核⼼能源机构。表格3已经成功应⽤OCPP的核⼼能源机构南加州Edison公⼀个最⼤的电⼒需求响应（DR）研究项⺫，它将联⺴的充电司站点联⺴管理服务进⾏改造和拓展，使其可以⽀持电⼒需求响应。该项⺫采⽤了OpenADR和OCPP标准，成功的验证了标准对能源系统互联互通的价值，和电⼒需求响应功能（DR）对于成功的⺴络管理和模式2充电站点实施智能充电的价值。萨克拉⻔托市府这个项⺫是由萨克拉⻔托市府能源部⻔（SMUD）主导的，主能源部⻔要针对模式1和模式2的住宅区域充电设施，并采⽤使⽤时⻓和动态使⽤率的数据来衡量技术实现效果和对电⺴的影响。这个项⺫通过实施OCPP提⾼站点间的互联互通，最终提⾼了⽤户满意度，改善了⻋主驾驶⾏为。综上所述，能源机构可以充分这些由电动汽⻋带来的灵活度和新机会。这些都可以通过OCPP来实现，因为他是⼀个由电动汽⻋⾏业不同市场玩家⼀起⽀持和制定的开放协议。OCPP的下⼀步计划？标准化尽管电动汽⻋充电设施领域的框架协议还没有落地实施到细节，开放充电联盟（OCA）认为OCPP的正式标准化可以协助推进这个市场的发展。因为未来的海量投资需要的是⾏业的信⼼，⽽⼀个正式的标准可以提⾼⾏业信息和覆盖率。未来，OCA会和OASIS⼀起合作，将OCPP进⼀步标准化（正式版本⺫前计划于2017年推出），并最终提交给国际电⼯委员会IEC组织。考虑到未来准备要将协议整合到IEC的标准框架内，我们必须将OCPP与相关IEC其他标准统⼀的⼯作包括到OASIS技术委员会提案中。5