本技术创新成果为智能型电动自行车安全换电装置，采用隔离型电池仓设计结构，柜控系统硬件全部采用国产化智能芯片，搭载嵌入式linux开源操作系统，通过MQTT物联控制协议与自主开发的大象换电平台实现可靠通信连接，构建起稳定高效的充换电系统。换电装置配套大功率充电模组及安全保护系统，能够满足电动自行车锂电池充换电需求，同时具备可调可控、可充可放的双向充放电功能，通过向用户隔墙送电、聚合交易、参与电网需求响应，辅助电网开展削峰填谷，有效提升配电网的稳定性。围绕创新性产品，建立了“市场型、体验型、线上线下一体化”商业运营模式，并已实现商业化应用，在山东省已初步形成电动自行车换电网络，已推广应用电动自行车智能换电柜1835个，拥有电池16000个，现平台注册用户已突破57000人，年节约成本约3534万元。项目成果经山东积成智通新能源有限公司、山东盛宏汽车销售服务有限公司、青岛润涵安盛能源科技有限公司、山东跃马乘龙能源科技有限公司等多家单位应用证明，各项运行指标正常，系统稳定，并且使电动自行车充电更方便、更安全、更便捷，用户普遍反映良好。

本创新成果与市面上常规电动自行车换电柜相比具有较多明显优势，具体成果亮点如下：（1）采用面向智能换电柜的区域性远程自控式反向供电技术建立了基于城市路况和动态算法的充电负荷预测模型与计及微网的配电网合环优化控制模型，开发了含多微网配电网的合环控制方法，构建了基于配电系统方面的电动自行车充放电的多目标优化调度策略，研制了面向智能换电柜的区域性远程自控式反向供电技术与装备，解决了电动自行车保有量持续上升状况下的电网压力大，供电不足的问题，且换电柜运行成本降低5%以上。（2）采用“组合式安全接口+PUHG热量循环+多仓调节式温控”的防火防爆防盗安全换电技术提出了充电通讯集成化、保温防火一体化、充电仓温控模块独立化的控制柜设计理念，开发了基于“组合式安全接口+PUHG热量循环+多仓调节式温控”的防火防爆防盗安全换电技术，解决了现有换电柜短路、过热、过充、过放等引发的安全隐患，确保换电柜的安全运行。（3）研发高精度多通道并行式双向充放电能量动态调控与智能安全监控系统采用基于国产芯片和操作系统的“主控-检测-三仓联控”控制结构。

本研究成果为电动自行车用户提供方面快捷的补能模式，它后期运营的主要成本就是电费成本，借助双向充放电功能，实现错峰充放电，以此降低电费成本，实现换电站的降本增效。另外，锂电池具有时间寿命，长时间周期内循环次数过低，电池性能也会衰减，造成资源浪费，换电柜为广大电动车用户提供方便快捷换电服务的同时，它也可以看作是一个储能装置。可以利用在线监控和大数据算法分析合理的分配蓄电池充电时段，辅助电网进行调峰调频。同时，项目通过对不同品牌换电柜控制系统的兼容技术升级，避免目前针对特定系统开发相应控制程序，减少重复性研发工作，提高系统智能性和兼容性。通过对智能监控和故障诊断技术的升级，降低电动自行车换电柜的运行事故，为用户提供较好的使用体验。项目研究成果还可以为公司系统内的电动自行车服务公司、综合能源服务公司等各类能源服务公司提供相应的数据和案例分析；项目研究成果也可以推广于各类电动自行车换电服务平台、项目建设运营方等自运营的社会化能源服务公司，为构建标准化、智能化的换电运营服务体系提供技术产品支撑，继而带动相关产业链上下游共同发展。本项目研制的电动自行车智能安全换电技术可满足平台与日俱增的换电柜设备管控需求，顺应国家关键技术国产化安全战略要求，具备较强的设备互换性，能降低换电柜建设、运营难度及成本。此外，该技术符合且适配国内大多数主流平台及厂家要求，全面契合社会主流换电业务场景，有更好的社会适应性，具备广阔的市场应用前景。

团队是一支具备高学历、高业务素质的研究队伍，硕士研究生及以上学历占比40%以上，均具备工程师及以上任职资格。团队长期从事新能源、综合能源等课题攻关研究工作，在微能源网、能源互联网等技术领域具备坚实的理论基础。参与国家重点课题《大规模电动汽车安全充放电与车-网智能互动关键技术》的研究，牵头国网总部“大规模电动汽车与电网融合互动”专项研究框架项目，开展充放电资源聚合参与多元市场交易技术研究。项目团队成员涵盖产品研发、市场营销及售后服务等专业领域，研发团队负责产品软件、硬件、结构设计及系统测试；市场营销团队负责合作经营管理和产品销售管理等；售后服务团队依托公司现有运维网络架构体系，已覆盖山东全省，能够做到客户需求及时响应、故障快速处理。

1、经济效益分析（1）投资测算以山东省布局智能换电柜为例，山东省存量电动车4300万辆，年增长约300万辆，换电目标用户按照新增规模的5%测算，约为15万换电用户（B端用户1.5万、C端用户13.5万）。按照1台换电柜服务30名用户测算，需要投资建设0.5万台换电柜、20万组电池。按照换电柜1.6万元/台、电池0.13万元/组测算，共需投资2.8亿元。（2）获客依据鉴于当前国内各级政府、媒体和社会个人对电动自行车整体安全的关注度、居民安全意识的不断提升，国家以旧换新政策补贴的出台、以及电动自行车的普及程度，加大市场推广费用投入，获客成本主要为体现为市场推广费，约占换电收入的5%。（3）成本测算运营成本占比约为换电收入的30%（电费占比18%、推广费占比5%、运维费占比5%、其他占比2%），年均成本约为0.46亿元。在区域内按照车柜比30:1完成换电基础设施建设后，每台换电柜日换电量达到18次达到收支平衡。运营期年充换电量4000万kWh，利用反向供电功能可使电费成本可从营收的18%下降至约15%。（4）换电笔数、收入测算按照B端用户每天换电1.7次、C端用户每2天换电1次测算，每天换电总次数为9.3万次，每天换电收入为4.5元/次*9.3万次=41.85万元。柜体广告收入在换点网络成规模后，预计年收入增加1%-2%。预计全年营收1.39亿元。本项目投资收益率为13.9%，投资回收期约为3.5年。2、社会效益分析本项目开发的面向智能换电柜的区域性远程自控式反向供电技术，充分利用电池的储能与电网的波峰波谷电价优势，降低了智能换电柜的运行成本，有效保证了电动自行车换电产业的长期稳定运行；基于“组合式安全接口+PUHG热量循环+多仓调节式温控”的防火防爆防盗安全换电技术，从源头规避了电动自行车换电柜的安全隐患；高精度多通道并行式双向充放电能量动态调控与智能安全监控技术，实现了智能换电柜的便捷应用；本项目的实施对人们的低成本、安全、便利、环保出行具有重要意义，社会、经济效益显著。

本创新成果可以应用于系统内外新能源综合利用、电动自行车绿色出行等相关业务领域，可在电动自行车换电推广重点区域进行试点应用。该项目研究成果较市面上普通换电设施在充电体验、安全防护、参与电网互动等方面有明显技术优势，新型电动自行车安全智能换电柜能够提供多种用能模式，有效的提升换电设施的综合利用率。项目成果可以通过技术方案、知识产权作价转让、成熟产品贸易销售等方式向系统内外相关企业直接转化。采用该技术方案的新型智能安全换电柜，上线投运后可以统一接入大象换电系统平台，能够实现分布式储能资源聚合，具备参与电网需求响应的必要条件，为电网提供更多优质可调资源。研究过程中所形成的关键技术和应用经验可推广至国网公司范围内的各省市属地供电所，能够为供电所提供便捷的绿色出行换电服务，依托电网资源优势可更好体现参与电网融合互动的功能特点。落地孵化后的产品可通过多种方式获利，具体如下：（1）自营部分自营收益方面，一是通过参与景区、高校、居民、商业等几大场景社会化换电运营，获取电动自行车换电服务费用；二是通过参与电网需求响应，获取消峰填谷收益。（2）对外部分通过换电柜产品销售、大象换电平台社会化接入等方式吸引外部合作商，销售的换电柜接入大象换电平台，通过收取平台服务费、设备委托运营费用等方式获得盈利。