IEC 63110-12022 电动汽车充电和放电基础设施管理协议.第1部分基本定义、用例和架构标准立项发展报告

StandardizationDevelopmentReport:ProtocolforManagementofElectricVehiclesChargingandDischargingInfrastructures–Part1:BasicDefinitions,UseCasesandArchitectures摘要随着全球电动汽车产业的迅猛发展，充电与放电基础设施的规模化部署对管理系统间的互联互通提出了迫切需求。IEC63110-1:2022《电动汽车充电和放电基础设施管理协议第1部分：基本定义、用例和架构》由国际电工委员会（IEC）正式发布，是IEC63110系列标准的基础性文件。该标准系统定义了电动汽车充放电基础设施管理的核心术语、关键用例及参考架构，为充电运营商、电力系统运营商、出行服务提供商及设备制造商提供了统一的技术框架。本文详细介绍了该标准的立项背景、主要内容、技术要点及产业应用价值，并对相关参与单位进行了介绍，最后对该系列标准及智能充放电管理生态的发展趋势进行了展望。该标准的发布标志着电动汽车充放电管理从分散化、私有化协议向开放化、标准化方向的重大转变，对推动车网互动（V2G）技术落地和能源系统数字化转型具有重要意义。关键词：电动汽车；充电基础设施；放电管理；IEC63110；车网互动；通信协议；标准化Keywords:ElectricVehicles;ChargingInfrastructure;DischargingManagement;IEC63110;Vehicle-to-Grid;CommunicationProtocol;StandardizationAbstractWiththerapiddevelopmentoftheglobalelectricvehicle(EV)industry,thelarge-scaledeploymentofcharginganddischarginginfrastructureshasraisedanurgentdemandforinteroperabilityamongmanagementsystems.IEC63110-1:2022,*ProtocolforManagementofElectricVehiclesChargingandDischargingInfrastructures–Part1:BasicDefinitions,UseCasesandArchitectures*,officiallyreleasedbytheInternationalElectrotechnicalCommission(IEC),servesasthefoundationaldocumentoftheIEC63110series.Thisstandardsystematicallydefinesthecoreterminology,keyusecases,andreferencearchitecturesforthemanagementofEVcharginganddischarginginfrastructures,providingaunifiedtechnicalframeworkforchargepointoperators,powersystemoperators,mobilityserviceproviders,andequipmentmanufacturers.Thispaperelaboratesontheprojectbackground,maincontent,technicalhighlights,andindustrialapplicationvalueofthestandard,introducestheparticipatingorganizations,anddiscussesthefuturedevelopmentofthestandardseriesandthesmartcharginganddischargingmanagementecosystem.ThereleaseofthisstandardmarksasignificanttransitionfromfragmentedandproprietaryprotocolstowardopenandstandardizedapproachesinEVcharginganddischargingmanagement,holdingsubstantialimportanceforthedeploymentofvehicle-to-grid(V2G)technologiesandthedigitaltransformationoftheenergysystem.一、引言1.1研究背景全球能源转型与交通电动化进程正在加速推进。截至2024年，全球电动汽车保有量已突破4000万辆，中国、欧洲和北美市场引领增长。充电基础设施作为电动汽车产业的重要支撑，其建设规模和复杂度持续提升。然而，充电设施管理系统长期处于"碎片化"状态——不同制造商、不同运营商采用各自私有的管理协议，导致充电桩与运营平台之间、运营平台与电网之间难以实现高效互联互通。与此同时，电动汽车动力电池作为一种分布式储能资源，其双向充放电（即车网互动，V2G）潜力逐步受到重视。电动汽车不仅是从电网获取电力的负荷，更可以在电力需求高峰时段向电网反向送电，或在电网频率波动时提供辅助调节服务。这些新兴应用场景对充放电基础设施的管理提出了全新的功能需求和架构设计要求。在此背景下，制定统一的充放电基础设施管理协议国际标准成为行业发展的迫切需求。IEC63110系列标准正是在这一需求驱动下启动制定的。1.2标准立项动因IEC63110-1:2022的立项基于以下核心动因：-互操作性需求：消除不同厂商、不同平台之间的管理协议壁垒，实现充电网络的互联互通；-V2G发展需要：为双向充放电管理提供统一架构，支撑车网互动技术的规模化应用；-电力系统集成需求：充电基础设施作为柔性负荷和分布式储能资源，需要与电力系统运行管理系统实现有效集成；-多利益相关方协同：充电运营商、电力公司、出行服务商、设备制造商、用户等多方主体需要进行有序协同，需要以标准化手段明确各方接口和职责边界。1.3标准基本信息|属性|内容||------|------||标准编号|IEC63110-1:2022||英文名称|Protocolformanagementofelectricvehiclescharginganddischarginginfrastructures-Part1:Basicdefinitions,usecasesandarchitectures||发布机构|国际电工委员会（IEC）||发布日期|2022年7月29日||标准状态|现行||国际标准分类|43.120（电动汽车道路车辆）；33.040.40（数据通信网络）||版本|1.0版|二、标准主要内容IEC63110-1:2022是IEC63110系列标准的第1部分，主要规定了电动汽车充放电基础设施管理协议的基本定义、用例和架构。该标准包含以下核心章节：2.1范围标准适用于电动汽车充电和放电基础设施的管理，涵盖充电站点管理系统与充电设备之间、中央管理系统与分布式系统之间的通信交互。该标准不涉及充电过程中的电力传输物理层规范（此类内容由IEC61851系列标准覆盖），而聚焦于管理层面的信息交互协议。2.2规范性引用文件标准规范性引用了多项IEC及ISO标准，包括：-IEC61851系列（电动汽车传导充电系统）-IEC62196系列（电动汽车充电插头、插座和连接器）-ISO15118系列（车辆到电网通信接口）-IEC60870系列（远动设备和系统）-IEC62325系列（能源市场通信框架）2.3术语和定义标准系统定义了充放电管理领域的核心术语，包括但不限于：-充电点（ChargePoint）：提供电动汽车充电服务的物理设备或系统；-充电站管理系统（ChargingStationManagementSystem,CSMS）：负责管理一个或多个充电点的中央系统；-充电服务提供商（ChargePointOperator,CPO）：运营充电基础设施并提供充电服务的组织；-移动出行服务提供商（MobilityServiceProvider,eMSP）：向电动汽车用户提供充电访问和支付服务的组织；-放电（Discharging）：将电动汽车动力电池中的电能回馈至外部系统（如电网）的过程；-车网互动（Vehicle-to-Grid,V2G）：电动汽车通过双向充放电设备与电网进行能量和信息交互的模式。2.4用例定义标准第6章和第7章系统定义了充放电管理的各类关键用例（UseCases），涵盖了以下主要场景：|用例类别|代表性用例|功能描述||---------|-----------|---------||充电管理|基本充电会话|用户通过充电桩为电动汽车充电的完整业务流程||充电管理|预约充电|用户提前预约充电桩和充电时间的用例||充电管理|智能充电调度|根据电网负荷、电价信号等优化充电时序和功率||放电管理|车网互动放电|电动汽车向电网反向供电的V2G用例||放电管理|负荷削峰填谷|通过协调充放电实现电力负荷在时间维度上的优化||认证与授权|用户身份认证|验证用户身份并授权充电或放电操作||计费与结算|动态定价计费|根据实时电价或多层费率结构计算充电/放电费用||运维管理|远程诊断与固件更新|对充电设备进行远程监控、故障诊断和软件升级||信息交互|电网状态信息同步|向充电管理系统推送电网运行状态或需求响应信号|2.5参考架构标准提出了一种分层参考架构，将充放电管理系统划分为功能层次和接口域，以促进不同组件之间的标准化交互。该架构的核心组件包括：-充电设备层：物理充电桩、充电堆以及与之相连的电动汽车；-站点管理层（SiteManagementLayer）：部署于充电站本地的管理设备，负责充电设备的状态监控、本地策略执行和异常处理；-中央管理层（CentralManagementLayer）：CSMS作为中心系统，汇聚各站点的运行数据，执行全局优化策略，并向外部系统提供服务接口；-外部服务层（ExternalServiceLayer）：包括电网调度系统、电力市场平台、eMSP服务平台、衍生的能源服务系统等。各层之间通过标准化的接口（即IEC63110协议所定义的接口）进行信息交换，从而保障系统的可扩展性和各供应商系统的互操作能力。三、标准技术要点与创新3.1协议设计的统一性与可扩展性IEC63110-1在设计上兼顾了当前充电管理需求与未来扩展需求。标准不限定具体传输层技术（如HTTP/HTTPS、MQTT等），而是通过定义信息模型和交互流程，使协议能够适配多种底层传输方式。这种协议与传输解耦的设计理念，有利于不同部署场景下的灵活实施，并支持未来引入新型通信技术。3.2面向用例驱动的架构设计标准采用用例驱动的架构设计方法。每一个功能需求都追溯到一组明确的用例场景，确保架构设计能够切实覆盖实际业务需求。这一方法论的运用，使IEC63110-1既具备前瞻性，又紧密贴合工程实际。3.3双边充放电的统一视图标准将充电管理和放电管理纳入统一的协议框架。基于该标准设计的CSMS，可同时管理单向充电桩和双向充放电设备，为V2G的大规模推广提供了标准化基础。统一的信息模型支持向调度系统上报可调容量、响应需求响应指令等功能，对支撑新型电力系统建设具有直接的架构支撑作用。3.4对IEC63110系列标准的引领作用作为系列标准的第1部分，IEC63110-1定义了整个系列的基础术语架构和应用场景集合，为后续标准的制定提供了统一的顶层框架。IEC63110-2将重点关注协议本身的技术细节，包括信息模型定义、数据格式和通信流程等。IEC63110-3则将关注测试与一致性评估方法，确保不同实现之间的互操作性。四、参与制修订的单位及组织4.1归口技术委员会IEC63110-1:2022由国际电工委员会第69技术委员会（IEC/TC69-电动汽车和电动工业车辆用电力推进系统）归口管理。IEC/TC69是IEC中负责电动车辆电气标准化工作的技术委员会，其工作范围涵盖电动汽车传导充电系统（IEC61851系列）、车辆通信接口（ISO/IEC15118相关标准）以及与电网互联的关键标准制修订。TC69下设多个工作组（WG），其中与IEC63110直接相关的是WG5（电动汽车与供电系统的通信和交互）。4.2标准主要起草单位IEC63110-1的起草工作汇聚了来自全球多个国家的标准化专家和行业领先企业的技术力量：-德国电工委员会（DKE）：作为项目牵头方之一，DKE在电动汽车充电标准化领域积累了丰富经验；-中国电力企业联合会（CEC）：中国方面深度参与了标准草案的讨论和编写，贡献了中国在充电基础设施建设和运营方面的工程实践；-国家电网有限公司：在车网互动、智能充电调度方面提供了关键技术输入；-中国南方电网有限责任公司：在充放电设施与电网协同方面贡献了应用案例和架构思路；-CharIN协会（ChargingInterfaceInitiative）：作为全球充电接口和协议标准化的重要行业组织，CharIN在用例定义和需求分析方面提供了大量输入；-HubjectGmbH：作为全球最大的电动汽车充电互联互通平台运营商，在互操作性架构设计方面提供了丰富的实践经验。4.3主要参与单位介绍——国家电网有限公司国家电网有限公司（StateGridCorporationofChina,SGCC，以下简称"国家电网"）是IEC63110-1标准起草工作中最具代表性的深度参与单位之一。作为全球最大的公用事业企业之一，国家电网经营区域覆盖中国26个省（自治区、直辖市），供电人口超过11亿，在电动汽车充电基础设施的建设运营和标准制定方面拥有深厚的技术积累与产业化实践能力。国家电网在充电基础设施标准化的实践路径可概括为以下几个层面：（一）大规模工程实践的经验反哺截至2023年底，国家电网累计建成充电桩超过18万个，覆盖高速公路服务区、城市公共停车场、居民小区等多种场景。在实际运营中，国家电网面临多厂商设备管理协议不互通、平台间数据交互壁垒、充电负荷与配电网运行协调困难等核心瓶颈问题。上述工程实践中的经验与挑战，为国家电网参与IEC63110-1标准制定提供了大量一手素材和需求输入，特别是在充放电设施与电网调度系统信息交互的架构设计、多层级管理系统之间的数据流向等关键议题上形成了有针对性的方案。（二）标准化战略与组织支撑国家电网高度重视标准化工作，成立了专门的标准化工作领导机构，设立了电动汽车充电设施标准化技术支撑团队，构建了涵盖国家标准、行业标准、企业标准的全层级标准化体系。在IEC/TC69框架下，国家电网长期深度参与相关国际标准制修订工作，累计主导或参与制修订IEC标准10余项。针对IEC63110-1，国家电网方面派出了在充放电设施管理、电力调度自动化、信息通信领域具有丰富经验的专家团队，全程深度参与标准草案讨论、技术论证和意见反馈全流程。（三）关键技术贡献具体而言，国家电网在IEC63110-1的制定过程中贡献了以下关键技术内容：-提出了充电基础设施管理系统与电网调度系统之间的信息交互需求框架，特别是在有序充电和需求响应场景下，调度侧与管理侧之间所需交互的信息颗粒度和交互时序要求；-贡献了中国充电设施在大规模接入场景下的架构经验，包括站级汇聚、区域级管控的层级化管理模式，支撑了标准参考架构中"多级分层管理"设计，使标准不仅适用于小规模独立站点，也能有效支撑大规模充电网络的集约管理；-分享了车网互动（V2G）试点项目的技术成果，包括充放电功率调节响应时间、双向计量计费要求、电池状态信息交互模型等关键技术参数的工程验证数据。（四）行业引领效应国家电网在参与IEC63110-1的同时，持续推动中国国内相关标准的协同发展，保持了国内标准与国际标准的同步推进。此举有力带动了中国充电设施制造企业、充电运营商和技术服务商等产业链各环节融入国际标准化生态，促进了中国方案与中国经验在全球标准框架中的有效输出，在支撑中国电动汽车产业"走出去"战略方面发挥了重要的标准引领作用。五、标准意义与应用展望5.1产业意义IEC63110-1:2022的发布具有多重产业意义：（一）促进充电基础设施互联互通。通过统一的架构框架和术语定义，有效降低多厂商设备集成和平台互联的复杂度，降低全行业系统集成成本。（二）支撑V2G业务规模化发展。为双向充放电管理提供了统一通信基础，消除了V2G落地的标准化障碍，将有力推动电动汽车作为分布式储能资源参与电力系统调节。（三）推动充电服务市场健康发展。标准所定义的用例涵盖认证授权、动态计费、结算等关键业务环节，为充电服务市场的规范化运营提供了技术依据。（四）支撑新型电力系统建设。充电基础设施作为重要的柔性负荷资源，通过IEC63110标准框架与电力系统调度管理有效衔接，有助于提升电力系统运行的灵活性和可靠性。5.2典型应用场景基于IEC63110-1的应用将在以下典型场景中逐步落地：-场景一：城市公共充电网络统一管理平台。城市级充电监管服务平台可依据IEC63110架构对辖区内不同运营商的充电设施实现统一监管和信息汇聚，有效支撑政府监管、行业统计和规划决策。接入不同厂商的充电设备时，协议的统一可大幅降低数据接入成本，并可结合AI算法对充电负荷进行短时预测，为配电网规划提供数据支撑。-场景二：高速公路服务区光储充一体化站点。在高速公路服务区场景中，光储充一体化站点需协调光伏发电、储能系统与充电负荷之间的能量分配。基于I