電動大客車智慧充電服務驗證(2/2)–智慧充電管理系統精進與優化

簡介

行政院為改善我國空氣品質，於106年12月21日宣布將於2030年前完成1 萬輛市區公車全面電動化，因此交通部自108 年起即推行相關補助為鼓勵客運業者使用電動大客車，而因應在電動大客車全面推廣使用後，針對數量眾多的電動大客車集中於定點場域進行充電時，急迫須面對電網調控、充電設備配置及車隊充電排程建議方案等議題，交通部運輸研究所率先於110-111 年於前期計畫委託研析並建置發展「電動大客車智慧充電管理系統」與「示範場域之規劃」。
本計畫全程為兩年期計畫，第一年1/2 期(112 年)為強化前期計畫之電動大客車智慧充電管理系統功能，針對前期計畫成果之系統進行軟體穩定性運算效率優化、日/夜間系統運行實證，以及系統數據之分析與效益評估，並發展客運業者電動大客車充電班表及契約容量之充電策略，於北士科站(中興集團)進行實地驗證，充分展示國內首創的電動大客車智慧充電服務系統，可有效協助節省20%營運成本，並延長電池壽命20%，深受示範施行場域營運業者之實務肯定。
而本期計畫(113 年)係延續案計畫(兩年期之2/2 期)，主要研究與執行內容為新增至少一處示範站點，以驗證系統之可複製性與效益 ; 並擴充電動大客車之「多場站」間智慧充電管理機制與功能開發 ; 以及考量擴大推廣導入智慧充電之影響，以研擬增修智慧充電補助機制。

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目次

目　錄
第一章 緒論 1-1
1.1 計畫背景分析 1-1
1.2 計畫目的及重要性 1-1
1.3 計畫內容與工作項目 1-3
1.4 預期成果與應用 1-8
第二章 計畫實施策略 2-1
2.1 計畫架構與研究流程 2-1
2.2 計畫研究方法 2-2
2.2.1 現況蒐集分析與研提因應策略 2-2
2.2.2 系統優化與驗證 2-5
2.2.3 多場站功能開發 2-8
2.2.4 政策輔佐與建言 2-9
2.2.5 成果交流與推廣 2-10
2.3 進度甘梯圖（Gantt Chart） 2-14
第三章 現況蒐集與分析 3-1
3.1 國內外電動大客車智慧充電發展資訊 3-1
3.1.1 國內智慧充電管理標竿案例分析 3-1
3.1.2 國外智慧充電管理標竿案例分析 3-7
3.1.3 國內公共充電站案例 3-18
3.1.4 國外公共充電站案例 3-19
3.1.5 充電規範或補助政策相關案例 3-23
3.2 國內電動大客車充電產業現況與問題分析 3-31
3.2.1 智慧充電管理系統產業生態系 3-31
3.2.2 國內電動大客車充電系統使用現況 3-33
3.2.3 國內電動大客車充電作業運作現況 3-38
3.3 電動大客車充電之課題分析與建議因應策略 3-45
3.3.1 國內外智慧充電案例綜整分析 3-45
3.3.2 國內外公共充電站案例綜整分析 3-49
3.3.3 對應電動大客車充電作業之課題與建議因應策略 3-51
第四章 系統優化與可複製性驗證 4-1
4.1 電動大客車智慧充電管理系統優化 4-1
4.1.1 系統軟體穩定性及運算效率強化 4-1
4.1.2 系統性能優化與功能提升 4-2
4.2 評估與驗證系統實行於他場站之可複製性 4-18
4.2.1 系統可複製性之驗證場域選址 4-18
4.2.2 複製場域之智慧充電管理系統建置 4-20
4.2.3 複製場域之智慧充電管理系統驗證 4-23
第五章 多場站功能開發 5-1
5.1 多場站系統開發目標與功能需求 5-1
5.2 多場站管理機制與「跨場站充電調度系統」功能開發 5-3
5.2.1 多場站管理機制 5-3
5.2.2 「跨場站充電調度系統」功能開發 5-5
5.3 多場站情境模擬與系統驗證 5-6
5.3.1 多場站智慧充電管理情境模擬之示範場域選址 5-6
5.3.2 跨場站充電調度系統模擬驗證 5-7
第六章 系統數據分析與效益評估 6-1
6.1 電動大客車智慧充電管理系統數據分析與效益評估 6-1
6.1.1智慧充電管理系統關鍵指標 6-1
6.1.2監測儀表板與數據蒐集 6-2
6.2 智慧充電管理系統使用前後之效益評估 6-3
6.2.1 智慧充電管理系統質化效益 6-3
6.2.2 智慧充電管理系統量化效益 6-6
6.3 智慧充電管理系統加值效益(多場站) 6-8
6.4 智慧充電管理系統擴大推廣之效益推估 6-9
第七章 政策輔佐與建言 7-1
7.1 推動電動大客車充電相關政策建言 7-1
7.2 「公共充電站」規劃建置協助回饋技術意見 7-3
7.3 研擬增修智慧充電補助辦法與機制 7-7
7.3.1 增修智慧充電補助之目標設定 7-7
7.3.2 推動智慧充電管理系統功能分級制度 7-8
7.3.3 智慧充電系統補助辦法說明與溝通 7-11
7.3.4 智慧充電系統補助辦法研擬 7-16
第八章 成果交流與推廣 8-1
8.1 導入智慧充電系統之政策及產業交流 8-1
8.1.1 臺北市交通局與公車處視察北士科場域 8-1
8.1.2 臺北市市長視察北士科場域 8-2
8.1.3 國際智慧交通考察團參訪北士科場域 8-4
8.1.4 客運業者拜訪交流會議 8-4
8.2 辦理智慧充電管理成果發表與交流會 8-8
8.3 成果宣導影片製作 8-17
8.4 成果投稿研討會或國內外期刊 8-20
8.5 計畫成果之展覽參與及交流 8-22
8.6 計畫成果之國際推廣文案撰擬 8-24
8.7 計畫之獲獎肯定 8-25
第九章 結論與建議 9-1
9.1 結論 9-1
9.2 建議 9-5
參考文獻
附錄一 本計畫系統相關資訊符號對照表
附錄二 107年度臺北市調度站契約電量估算表
附錄三 客運業者拜訪交流會議-第1場(首都客運)
附錄四 客運業者拜訪交流會議-第2場(中興巴士)
附錄五 客運業者拜訪交流會議-第3場(中興巴士)
附錄六 客運業者拜訪交流會議-第4場(首都客運)
附錄七 智慧充電產業交流會議紀錄1st
附錄八 智慧充電產業交流會議紀錄2nd
附錄九 智慧充電產業交流會議紀錄3rd
附錄十 智慧充電產業交流會議紀錄4th
附錄十一 電能補充設施電能管理系統智慧化會議紀錄
附錄十二 計畫期中審查意見與辦理回覆表
附錄十三 電能補充設施電能管理系統智慧化會議紀錄
附錄十四 慧充電系統補助辦法說明與溝通會議協商說明會之會前會（車廠與驗測單位之溝通）會議摘要
附錄十五 推動「電動大客車智慧充電管理系統」納入「交通部公路局補助電動大客車作業要點」溝通會
附錄十六 「第7屆政府服務獎」獲獎函文
附錄十七 電動車電能補充設施電能管理系統智慧化指引
附錄十八 電動大客車智慧充電管理系統補助辦法與機制研擬會議簡報
附錄十九 交通部公路局補助電動大客車作業要點修正對照表(草案)
附錄二十 計畫期末報告審查意見回覆辦理情形
附錄二十一 期末報告審查
附錄二十二 投稿論文-複合電力電動巴士之能量管理系統設計與分析


 
表　目　錄
表 3.1-1韓國京畿道電動大客車充電基礎設施標準策略(草案) 3-25
表 3.1-2韓國京畿道電動大客車充電基礎設施標準策略（續） 3-26
表 3.2-1 不同充電系統之導入狀況 3-35
表 3.3-1國內外智慧充電應用案例彙整 3-47
表 3.3-2 國內外智慧充電應用案例功能與本計畫比較 3-48
表 3.3-3 國外公共充電站案例彙整 3-50
表 4.1-1模型訓練輸入變數及目標表 4-4
表 4.1-2 人工智慧模型順練組、驗證組及測試組之數量 4-7
表 4.1-3 針對車輛EAL-2320之AI模型訓練結果 4-7
表 4.1-4 針對車輛EAL-2321之AI模型訓練結果 4-8
表 4.1-5 針對車輛EAL-2322之AI模型訓練結果 4-8
表 4.1-6 測試效益分析表 4-16
表 4.2-1 三場域系統比較表 4-22
表 5.3-1 情境模擬之示範場域選址因素 5-6
表 6.1-1智慧充電管理系統關鍵效益指標及其說明 6-2
 
圖　目　錄
圖 2.1.1 第一年期計畫架構與研究流程圖 2-1
圖 2.1.2 第二年期計畫架構與研究流程圖 2-2
圖 2.2.1 中興巴士天母東站 2-7
圖 2.2.2 統聯客運清水站 2-7
圖 2.2.3 計畫規劃參加國際競賽 2-10
圖 2.2.4 計畫成果宣導影片示意 2-12
圖 2.3.1 計畫預定進度甘梯圖（Gantt Chart） 2-17
圖 3.1.1 車王電子充電管理系統 3-2
圖 3.1.2 車王電子電池能源管理系統 3-2
圖 3.1.3 台達之電動車充電解決方案 3-3
圖 3.1.4 台達電充電樁導入電動大客車充電站 3-4
圖 3.1.5 起而行與合作團隊聯合開發之智慧能源調度管理系統 3-5
圖 3.1.6 飛宏電動車充電軟體解決方案 3-6
圖 3.1.7 vCharM之系統設計架構 3-7
圖 3.1.8 vCharM之智慧負載管理系統 3-7
圖 3.1.9 vCharM之充電場站與用電量監控畫面 3-8
圖 3.1.10 vCharM之充電排程監控管理介面 3-9
圖 3.1.11 vCharM之報表產出介面 3-9
圖 3.1.12 德國Siemens公司之智慧充電雲端服務 3-11
圖 3.1.13 德國Siemens公司之智慧充電管理流程 3-11
圖 3.1.14 德國Siemens公司之智慧充電操作介面 3-12
圖 3.1.15 德國Siemens公司之智慧充電操作介面 3-12
圖 3.1.16 德國Siemens公司之智慧充電操作介面 3-13
圖 3.1.17 Chargepoint智慧充電系統顯示車隊資訊 3-14
圖 3.1.18 Chargepoint智慧充電系統顯示充電站資訊 3-15
圖 3.1.19 BP Pulse 智慧充電排程系統架構 3-16
圖 3.1.20 BP Pulse OMEGA軟體介面(區塊式呈現) 3-17
圖 3.1.21 BP Pulse OMEGA軟體介面(表格式呈現) 3-17
圖 3.1.22 關西服務區公共快速充電樁 3-18
圖 3.1.23 新竹市北大路停車場電動公車公共充電站 3-19
圖 3.1.24 巴黎拉格尼公車複合充電站 3-20
圖 3.1.25 廣州潭村大型充電站-大小型車混合使用 3-20
圖 3.1.26 香港觀塘裕民坊及九龍塘公共運輸交匯處充電站計畫 3-21
圖 3.1.27 新加坡武林公車調度站充電試辦計畫 3-22
圖 3.1.28 最大化調度站營運收益求解流程 3-23
圖 3.2.1 智慧充電管理系統產業關係鏈與生態分佈圖 3-32
圖 3.2.2 國內充電產業生態系 3-33
圖 3.2.3國內各車廠電動大客車數量 3-34
圖 3.2.4 充電站充電槍數量 3-38
圖 3.2.5 充電樁介面規格 3-39
圖 3.2.6 充電樁各功率數量統計 3-39
圖 3.2.7 國內可設置充電站之調度站圖(107年盤點) 3-40
圖 4.1.1智慧充電管理系統優化後之控制邏輯 4-2
圖 4.1.2資料前處理流程圖 4-3
圖 4.1.3 針對車輛EAL-2320 AI模型於架構5-30-1 的誤差落點區間 4-7
圖 4.1.4 針對車輛EAL-2321 AI模型於架構5-30-1 的誤差落點區間 4-8
圖 4.1.5 針對車輛EAL-2320 AI模型於架構5-30-1 的誤差落點區間 4-9
圖 4.1.6四台驗證車輛於使用傳統智慧充電之電量變化圖 4-13
圖 4.1.7 四台測試車輛使用優化之智慧充電管理系統電量變化圖 4-15
圖 4.2.1 智慧充電管理系統彈性架構 4-18
圖 4.2.2 中興巴士天母東路站場地勘查 4-19
圖 4.2.3 中興巴士天母東路站現場實景 4-19
圖 4.2.4 統聯客運清水站現場實景 4-20
圖 4.2.5 中興巴士天母東路站營運管理系統初步建置 4-21
圖 4.2.6 統聯客運清水站營運管理系統初步建置 4-21
圖 4.2.7 中興巴士天母東路站昊德創新充電樁 4-22
圖 4.2.8複製場域之智慧充電管理系統現場測試 4-23
圖 4.2.9 天東站智慧充電管理系統安裝及測試完成 4-25
圖 4.2.10天東站智慧充電管理系統測試畫面 4-26
圖 5.1.1 市區公車全面電動化所遭遇問題及痛點 5-1
圖 5.2.1 跨場站雲端智慧充電管理系統架構 5-4
圖 5.2.2 系統主頁面，新增共享資訊頁籤及服務 5-5
圖 5.2.3共享資訊頁籤，包含鄰近場站距離、行駛時間預估及充電樁開放資訊 5-5
圖 5.3.1 北士科站及天東站地理位置 5-6
圖 5.3.2 北士科站槍號15-1 開放共享，藉以提醒場站內勿使用其充電槍 5-7
圖 5.3.3 設定完成後，主頁面上便會由綠色框線標明該槍已開放調度或共享 5-7
圖 5.3.4 北士科站槍號15-1 開放共享，藉以提醒場站內勿使用其充電槍 5-8
圖 5.3.5北士科站槍號 15-1 開放共享充電時間自上午 10:11 至下午 6:41 5-8
圖 5.3.6 北士科站槍號 15-1 開放共享，藉以提醒場站內勿使用其充電槍 5-9
圖 5.3.7 北士科站槍號 15-1 開放共享充電時間自上午 10:11 至下午6:41 且費率為 8.5 元/度 5-9
圖 5.3.8 人機介面開放資訊通知 5-10
圖 5.3.9 透過 Line notify 即時告知相關人員共享資訊 5-10
圖 5.3.10 預約功能，並可告知該槍保留移動時間 5-11
圖 5.3.11預約成功，同時將資訊揭露於開放共享場站之人機介面上 5-11
圖 6.1.1智慧排程關鍵指標分析儀表板 6-2
圖 6.2.1 智慧充電管理系統效益綜整 6-3
圖 6.4.1智慧充電管理系統擴大推廣之效益推估 6-11
圖 7.2.1 智慧充電場域充電試算軟體 7-4
圖 7.2.2 智慧充電管理系統應用場域類別 7-5
圖 7.2.3 智慧充電管理管理系統分級及對應功能 7-5
圖 7.3.1 智慧充電管理系統分級制度 7-9
圖 7.3.2 智慧充電管理系統分級制度(續) 7-9
圖 7.3.3 Level 3功能驗證流程 7-10
圖 7.3.4 場域分級功能驗證項目 7-11
圖 7.3.5 智慧充電補助推動溝通會議 7-15
圖 7.3.6 電動大客車推廣課題 7-16
圖 7.3.7 充電設置現況與發展性 7-16
圖 8.1.1臺北市交通局與公車處視察北士科場站 8-1
圖 8.1.2北士科場站實景 8-2
圖 8.1.3臺北市市長視察北士科場站 8-3
圖 8.1.4北士科場站全域鳥覽圖 8-3
圖 8.1.5國際智慧交通考察團參訪北士科場站 8-4
圖 8.1.6首都客運與臺北汽車客運交流會議 8-6
圖 8.1.7中興大業巴士與光華巴士交流會議 8-7
圖 8.2.1 112年度計畫成果發表暨產業座談會議程 8-9
圖 8.2.2 112年度計畫成果發表媒體露出 8-10
圖 8.2.3 『中華民國運輸學會2023年年會暨學術論文國際研討會』徵文公告 8-11
圖 8.2.4 『中華民國運輸學會2023年年會暨學術論文國際研討會』 8-12
圖 8.2.5 計畫參與113年度『政府服務獎』展覽 8-13
圖 8.2.7 113年度計畫成果發表會議程 8-14
圖 8.2.8 113年度計畫成果發表會實體與線上併行 8-16
圖 8.3.1 計畫成果宣導影片拍攝腳本初版 8-17
圖 8.3.2 計畫成果宣導影片拍攝腳本二版 8-18
圖 8.3.3 計畫成果宣導影片定版 8-19
圖 8.4.1 112年研究成果投稿研討會摘圖 8-20
圖 8.4.2 113年研究成果投稿研討會摘圖 8-21
圖 8.5.1 112年度研究成果展示於2023年運輸年會展覽現場 8-22
圖 8.5.2 計畫參與2024智慧城市展覽現場 8-23
圖 8.6.1計畫成果之國際推廣文案撰擬 8-24
圖 8.7.1 本計畫榮獲「APEC 6th ESCI - Best Practices Awards」肯定 8-25
圖 8.7.2 本計畫榮獲「113年度交通部服務獎」肯定 8-26
圖 8.7.3 本計畫獲「2024智慧城市創新應用獎」肯定 8-26
圖 8.7.4 林繼國所長代表本計畫獲頒『2024智慧城市創新應用獎』 8-27
圖 8.7.5本計畫獲頒2024中華民國運輸學會『傑出交通運輸計畫獎』 8-27
圖 8.7.6林繼國所長代表本計畫獲頒113年政府服務獎 8-28
圖 8.7.7 113年度『政府服務獎』獲獎函文 8-29
圖 8.7.8本計畫獲『113年政府服務獎』肯定 8-30
圖 8.7.9本計畫獲『2024年ITS智慧運輸獎』肯定 8-30