OCPP充电费率和成本实施方案

摘要

开放充电点协议 OCPP1.6是电动汽车(EV) 充电行业中部署最广泛的通信标准，但它存在一个关键的疏漏：缺乏一种标准化的原生方法来向驾驶员传达充电费率和成本。这迫使网络运营商和硬件制造商实施自定义解决方案，从而形成了一个碎片化的格局，并带来了重大的互操作性挑战。

OCPP充电费率和成本实施方案

本报告对解决此问题的三种主要方法进行了比较分析：

  1. 完全自定义的 OCPP 1.6 实现： 使用 DataTransfer 消息的专有解决方案，由供应商独立开发。这种方法提供了灵活性，但带来了供应商锁定和互操作性差的高风险。
  2. 半自定义的 OCA 标准化实现： 一种针对 OCPP 1.6 的“最佳实践”方法，它使用 DataTransfer 消息，但遵循开放充电联盟 (OCA) 白皮书“OCPP 与加州定价要求”中的规范。此方法为互操作性提供了一个至关重要的半标准化桥梁。
  3. 原生 OCPP 2.0.1 实现： 官方的、面向未来的解决方案。更新的、不向后兼容的 OCPP 2.0.1 协议包含一个专用的“费率与成本”功能块，该功能块以原生方式标准化了价格通信的所有方面。

我们的核心发现是，虽然OCPP 1.6 的自定义解决方案是当前必需的，但由于互操作性风险，其长期可行性值得怀疑。OCA 的白皮书通过创建一个通用的、共享的自定义协议，为现有的 1.6 网络提供了最稳健的前进道路。然而，对于新部署，OCPP 2.0.1 的原生、功能丰富且完全标准化的能力代表了最终且最具战略意义的解决方案。本报告详细介绍了每种方法的技术规范、优缺点，并最后为开发人员、网络运营商和产品经理提供了决策框架。

▶ 第一部分：基准- OCPP 1.6 中的定价挑战

定价问题的核心在于 OCPP 1.6 的架构。该协议于 2015 年发布，其标准消息如 StartTransaction 和 StopTransaction 可靠地处理充电会话的计量（例如，消耗的能量、持续时间），但没有字段来传达成本。计费是一个后端流程；中央系统 (CSMS) 在会话结束后计算成本，这个过程在交易期间对充电器和驾驶员是不可见的。

此限制使得符合标准的 OCPP 1.6 充电器无法在其屏幕上显示关键信息，如充电前的每千瓦时价格、实时运行成本或最终的明细收据。为了弥补这一差距，业界转向了 DataTransfer 消息，这是协议核心配置文件中专门为供应商特定扩展设计的机制。此消息是一张白纸，允许供应商发送他们定义的任何自定义数据。虽然这实现了功能，但也为碎片化的生态系统打开了大门，其中每个 CSMS 和充电器对都使用不同的专有“方言”进行定价，从而破坏了开放标准的核心承诺。

▶ 第二部分：解决方案谱系- 正面对比

为处理费率和成本通信，出现了三种不同的策略。它们存在于从完全的供应商自由到完全的行业标准化的一个谱系上，每种策略在互操作性、复杂性和未来准备方面都有重大的权衡。

表1：定价实施解决方案的比较分析

OCPP充电费率和成本实施方案-表

解决方案1：完全自定义 (专有 DataTransfer)

这是最基本、最碎片化的方法。硬件制造商和CSMS 提供商就其自己的私有 DataTransfer 消息格式达成一致，以交换定价信息。

工作原理： 

供应商定义一个唯一的 vendorId 和一个或多个 messageId 值来标识其定价命令。包含价格信息的 data 负载根据其私有规范进行结构化。

OCPP充电费率和成本实施方案-完全自定义缺点优点

优点：

完全的灵活性： 供应商拥有完全的自由来设计一个完全适合其特定硬件能力或业务逻辑的协议。

缺点：

  • 无互操作性： 使用此方法的充电器只能与理解其专有消息的特定 CSMS 配合使用。更换 CSMS 提供商将需要在充电器上进行完整的固件更换。
  • 高供应商锁定风险： 这种方法创建了一个紧密耦合的封闭生态系统，这是 OCPP 旨在防止的主要风险。
  • 高开发开销： 需要设计、记录和维护一个独特的协议，增加了复杂性和成本。

解决方案2：OCA 半自定义 (指导性 DataTransfer)

为了应对专有解决方案的碎片化，开放充电联盟(OCA) 发布了“OCPP 与加州定价要求”白皮书。该文件定义了一种标准化的方式来使用DataTransfer 消息进行定价，创建了一个任何供应商都可以采用的通用、开放的规范。

工作原理： 

实现使用一个特定的、共享的vendorId：org.openchargealliance.costmsg。这表明充电器和CSMS 正在使用 OCA 白皮书中定义的消息结构进行通信。该规范详细说明了像 SetUserPrice、RunningCost 和 FinalCost 等消息的确切 JSON 负载，有效地模拟了原生解决方案的功能。

优点：

  • 大大提高的互操作性： 任何同时实现白皮书规范的充电器和 CSMS 都可以无缝地通信定价信息。
  • 减少供应商锁定： 网络运营商可以在任何支持此标准的 CSMS 提供商之间切换，而不会被锁定在单一供应商的专有技术中。
  • 清晰的开发路径： 提供了一个公开、权威的蓝图，使供应商无需设计自己的协议。

缺点：

  • 依赖于采用情况： 其有效性依赖于硬件和软件供应商的广泛采用。
  • 仍然是变通方法： 它仍然是叠加在OCPP 1.6 之上的自定义扩展，而不是协议本身的原生功能。

解决方案3：原生实现 (OCPP 2.0.1 “费率与成本”)

最终的解决方案见于OCPP 2.0.1，这是该协议的最新主要版本。它从头开始设计，以解决1.6 的缺点，并且不向后兼容。它引入了“功能块”，而 “费率与成本” 块为所有定价通信提供了一个完整的、标准化的原生解决方案。

工作原理：

“费率与成本”功能块包括一套标准化的消息和数据结构，是协议的正式组成部分。这使得任何符合OCPP 2.0.1 的充电器都可以与任何兼容的 CSMS 通信，以在会话前显示详细的费率信息，显示实时运行成本，并在结束时呈现最终成本。此功能是内置的，无需任何自定义扩展。

优点：

  • 完全标准化： 作为官方协议的一部分，它保证了最高水平的互操作性，并得到官方 OCPP 认证计划的支持。
  • 最丰富的功能集： 提供最全面、最灵活的定价能力，旨在满足当前和未来的市场需求，包括复杂的动态费率。
  • 面向未来： 使充电基础设施与最新的行业标准和要求价格透明度的监管趋势保持一致。
  • 无供应商锁定： 这是一个真正开放和完整标准的核心优势。

缺点：

  • 市场采用速度较慢： 作为一个更新且不向后兼容的协议，OCPP 2.0.1 的安装基础目前小于 1.6。
  • 感知的复杂性： 完整的OCPP 2.0.1 规范比 1.6 大得多，这可能会令人望而生畏。然而，其模块化设计允许最小化的实现，其大小可与 1.6 堆栈相媲美。

▶ 第三部分：战略影响与决策框架

这三种解决方案之间的选择对成本、灵活性和互操作性具有重大的长期影响。

  1. 对于新基础设施部署： 战略选择是强制要求 OCPP 2.0.1。虽然最初的兼容硬件池可能较小，但这种方法完全避免了定价问题，消除了供应商锁定，并确保基础设施为未来的需求（如高级智能充电和车辆到电网 (V2G) 集成）做好了准备。从长远来看，这是资本效率最高的决策。
  2. 对于现有的 OCPP 1.6 网络： 在向现有网络添加定价功能时，最谨慎的路径是采用 OCA 的“OCPP 与加州定价要求”白皮书作为实施标准。 这为互操作性提供了一个桥梁，并允许混合使用来自不同供应商的硬件和软件，前提是它们都支持这个通用规范。在评估供应商时，一个关键问题是他们的 DataTransfer 实现是否与 org.openchargealliance.costmsg 标准兼容。
  3. 处理完全自定义的解决方案： 完全专有的 DataTransfer 实现应被视为高风险的技术债务。它将运营商与单一供应商的生态系统紧密耦合，并为切换平台或集成来自其他制造商的新硬件设置了重大障碍。应尽可能避免这种方法。

▶ 总结

充电费率和成本的通信仍然是电动汽车充电生态系统中的一个关键挑战，直接影响用户透明度和运营商的商业模式。从 OCPP 1.6 中的专有 DataTransfer 消息到 OCPP 2.0.1 中的原生“费率与成本”功能的解决方案演变，反映了行业向更高标准化和互操作性成熟的过程。

虽然完全自定义的实现提供了一个快速但有风险的修复方案，但 OCA 的半标准化白皮书为庞大的已安装 OCPP 1.6 设备提供了一条至关重要且强烈推荐的路径。它在功能需求和开放生态系统的目标之间取得了平衡。然而，最终，未来是明确的：OCPP 2.0.1 是最终的解决方案。其原生、标准化和功能丰富的处理费率和成本的方法消除了自定义变通方法的模糊性和风险，为下一代电动汽车充电基础设施提供了最稳健、可互操作和面向未来的基础。

惠志科技的WIS901系列OCPP协议网关，已经能够为充电桩厂家实现基于OCPP1.6的OCA 半自定义的费率和成本功能。OCPP2.0.1协议网关正在开发中，预计将于2025年底前提交给厂家测试并接入支持OCPP2.0.1的平台。

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