فهم بروتوكول نقطة الشحن المفتوحة: ما هو بروتوكول نقطة الشحن المفتوحة ولماذا هو مهم؟

مع استمرار المركبات الكهربائية في إحداث تحولات جذرية في مشهد النقل العالمي، تُعدّ تجربة الشحن السلسة والبديهية أمرًا بالغ الأهمية لتشجيع المزيد من الناس على تبني المركبات الكهربائية. قد تُثني التعقيدات في الوصول إلى محطات الشحن، والتنقل بين شبكات متعددة، والتعامل مع أنظمة الدفع غير المتسقة، مالكي المركبات الكهربائية المحتملين عن شرائها أو تُحبط من تحوّلوا بالفعل إلى التنقل الكهربائي. يُقدّم بروتوكول نقطة الشحن المفتوحة (OCPP) - نقطة تحول جذرية في منظومة شحن المركبات الكهربائية. صُمّم بروتوكول OCPP لتبسيط التواصل بين محطات شحن المركبات الكهربائية وأنظمة الإدارة، ويضمن المرونة والتوافق والكفاءة، مما يُعزز شبكة شحن قوية وسهلة الاستخدام.

ما هو بروتوكول نقطة الشحن المفتوحة OCPP؟

بروتوكول نقطة الشحن المفتوحة (OCPP) هو بروتوكول تطبيقي للتواصل بين محطات شحن المركبات الكهربائية (EV)، المعروفة أيضًا بنقاط شحن المركبات الكهربائية، وأنظمة إدارة شحن المركبات الكهربائية، والتي تُعرف غالبًا ببرامج شحن المركبات الكهربائية. يعمل OCPP، في جوهره، بمثابة "لغة" وقناة عالمية، مما يُتيح تواصلًا سلسًا بين هذين الطرفين الرئيسيين في منظومة شحن المركبات الكهربائية.

أُنشئت منصة OCPP عام ٢٠٠٩، بهدف توحيد التفاعلات بين شواحن السيارات الكهربائية وأنظمة إدارتها. ورغم وجود بروتوكولات خاصة، تتميز OCPP بكونها منصة مفتوحة بالكامل. يمنح هذا الانفتاح مستخدمي محطات الشحن مرونة ربط أي شبكة بأي محطة شحن، مما يشجع الابتكار والمنافسة وسهولة الوصول في قطاع شحن السيارات الكهربائية.

فوائد OCPP

1. المرونة والأمان لأصحاب محطات الشحن

 يضمن برنامج OCPP لأصحاب محطات الشحن إمكانية تغيير مشغلي الشبكة عند الحاجة، مما يحمي استثماراتهم ويمنع تقادم أصولهم. في حال خروج مُصنِّع محطات الشحن من السوق، يُمكن لأصحابها الانتقال إلى شبكة أخرى متوافقة مع OCPP دون فقدان وظائفها. يُشجِّع هذا الخيار المفتوح المنافسة بين المُصنِّعين ومُزوِّدي الشبكة، مما يُخفِّض التكاليف ويُحسِّن الخدمات ويُعزِّز الابتكار. ونتيجةً لذلك، تتوسَّع البنية التحتية لسائقي المركبات الكهربائية بوتيرة سريعة، مما يُوفِّر خيارات شحن أكثر.

2. السماح باستغلال الاتصالات المشتركة بين محطة الشحن ومزود خدمة الشبكة أيضًا لتوفير خدمات الشبكة (على سبيل المثال، الاستجابة للطلب) بشكل فعال من حيث التكلفة.

يُصاحب الانتقال إلى سيناريو انبعاثات صفرية صافية بحلول عام ٢٠٥٠ زيادة كبيرة في الطلب على الكهرباء، مدفوعةً بكهربة قطاع النقل والتدفئة المنزلية وقطاعات أخرى. في الوقت نفسه، يُشكّل الانتشار الواسع لمصادر الطاقة المتجددة، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح - والتي قد يختلف إنتاجها باختلاف الطقس والوقت من اليوم - ضغطًا إضافيًا على شبكات الكهرباء. تُشكّل هذه الديناميكيات تحدياتٍ لاستقرار الشبكة وموثوقيتها، مما يدفع شركات المرافق إلى البحث عن حلول مبتكرة، مثل برامج الاستجابة للطلب.

ما هو الاستجابة للطلب؟

تتضمن الاستجابة للطلب موازنة الطلب على الشبكة من خلال تشجيع المستخدمين على تحويل استخدامهم للكهرباء إلى أوقات خارج الذروة عندما تكون الطاقة أكثر وفرة أو أقل طلبًا.

يتحقق ذلك عادةً من خلال حوافز سعرية أو مكافآت مالية أخرى. وإلى جانب الشبكات الذكية وأنظمة تخزين الطاقة، تلعب استجابة الطلب دورًا حاسمًا في الحفاظ على مرونة الشبكة، والتخفيف من آثار مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة، وضمان استقرارها خلال فترات الاستخدام الكثيف. 

دور OCPP في الاستجابة للطلب

لنجاح برامج الاستجابة للطلب، يُعدّ التواصل السلس بين الشواحن وشركات المرافق أمرًا بالغ الأهمية. يجب أن تكون الشواحن قادرة على تعديل استهلاكها أو إيقافه مؤقتًا بشكل ديناميكي وفقًا لاحتياجات الشبكة. يُسهّل برنامج OCPP هذا التواصل باستخدام نفس القنوات المُستخدمة بالفعل لتفاعلات برامج الشواحن مع الإدارة.

مزايا الاستجابة للطلب المُمكّنة من OCPP

·الفعالية من حيث التكلفة: من خلال الاستفادة من البنية التحتية للاتصالات الحالية، تعمل OCPP على تقليل التكاليف الإضافية المرتبطة بدمج الشواحن في برامج الاستجابة للطلب.

·مرونة محسنة: تمكن الشواحن المتوافقة مع معايير OCPP المشغلين من المشاركة بكفاءة في مبادرات إدارة الشبكة، مما يضمن توازن العرض والطلب على الكهرباء.

·البنية التحتية الجاهزة للمستقبل: إن دمج OCPP يضع شبكات الشحن في وضع يسمح لها بالتكيف مع المشهد المتطور للطاقة، ودعم جهود تحديث الشبكة على نطاق أوسع.

ومن خلال دمج قدرات الاستجابة للطلب من خلال OCPP، لا يساهم المشغلون في استقرار الشبكة فحسب، بل يعززون أيضًا قيمة شبكات الشحن الخاصة بهم في نظام بيئي للطاقة المستدامة.

3. تعزيز اعتماد المركبات الكهربائية من خلال الوصول الموحد وتجربة المستخدم المبسطة

تُعدّ تجربة الشحن السلسة والبديهية أمرًا بالغ الأهمية لتشجيع المزيد من الناس على تبني المركبات الكهربائية. فالتعقيدات في الوصول إلى محطات الشحن، والتنقل بين شبكات متعددة، والتعامل مع أنظمة الدفع غير المتسقة، قد تُثني مالكي المركبات الكهربائية المحتملين عن شرائها، أو تُحبط من تحوّلوا بالفعل إلى التنقل الكهربائي.

تُعالج شهادة OCPP هذه التحديات من خلال وضع مجموعة من البروتوكولات الموحدة التي تُعزز الاتساق والتوافق بين شبكات الشحن. ومن خلال ضمان التزام أجهزة الشحن بهذه المعايير، تُقلل OCPP من عوائق الدخول وتُعزز تجربة مستخدم موحدة، مما يجعل شحن المركبات الكهربائية أكثر سهولةً وراحةً.

 (Injet Swift مع OCPP1.6J)

تتضمن بعض عناصر تجربة المستخدم التي تم جعلها متسقة من خلال شهادة OCPP ما يلي:

1. كيف يبدأ السائقون جلسة الشحن

2. كيف يدفع السائقون رسوم الشحن

3. الوصول إلى أجهزة الشحن من مجموعة متنوعة من الشبكات داخل تطبيق واحد أو ملف تعريف دفع واحد

4. الفوترة الموحدة عبر شبكات الشحن المختلفة

الصورة الأكبر: دعم اعتماد السيارات الكهربائية

من خلال تقليل نقاط الاحتكاك في عملية الشحن، يُنشئ مشروع OCPP بيئةً أكثر ملاءمةً للسائق. هذا لا يُحسّن تجربة مالكي السيارات الكهربائية الحاليين فحسب، بل يُطمئن المشترين المحتملين أيضًا بأن امتلاك سيارة كهربائية عملي ومريح. يُعزز توحيد البنية التحتية للشحن الثقة ويُشجع على اعتماد السيارات الكهربائية على نطاق أوسع، وهو أمرٌ أساسي لتسريع التحول إلى النقل المستدام.

في نهاية المطاف، تلعب أجهزة الشحن المعتمدة من OCPP دورًا محوريًا في إنشاء شبكة شحن متماسكة ومركزة على المستخدم، مما يضمن شعور السائقين بالثقة والدعم أثناء تبنيهم لتكنولوجيا المركبات الكهربائية.

كيف يعمل OCPP؟

في القسم السابق، تعلمنا أن بروتوكول نقطة الشحن المفتوحة (OCPP) يقدم حلاً موحدًا لطريقة الاتصال بين محطات الشحن وأي نظام مركزي، بغض النظر عن البائع.

يعمل نظام OCPP كوسيلة اتصال بين محطات شحن السيارات الكهربائية وأنظمة إدارة شحنها. يوضح القسم التالي كيف يتيح نظام OCPP لهاتين المجموعتين المختلفتين ضمن منظومة شحن السيارات الكهربائية التواصل مع بعضهما البعض، وما الذي يُمكّنه أيضًا بالإضافة إلى التواصل.

1. تبادل الرسائل

يتيح OCPP لمحطة الشحن ونظام الإدارة تبادل الرسائل حول الحالة الحالية لمحطة الشحن.

على سبيل المثال، يمكن أن تتضمن الرسائل ما يلي:

·ما إذا كان الشاحن متاحًا أو قيد الاستخدام أو يحتاج إلى صيانة

·عندما تبدأ جلسة الشحن أو تتوقف

·عداد الاستهلاك الحالي أو عداد وقت الانتظار

·معلومات تشخيصية لمحطات الشحن

2. المراقبة عن بعد

يمكن لمشغلي نقاط الشحن مراقبة محطات الشحن الخاصة بهم عن بعد باستخدام OCPP.

3. التفويض

يمكن لمشغلي نقاط الشحن تفويض الوصول إلى محطات الشحن باستخدام OCPP.

4. تحديثات البرامج الثابتة

يمكن لنظام الإدارة إرسال طلبات تحديث البرامج الثابتة إلى محطة الشحن، والتي يمكنها بعد ذلك تأكيد التحديث وتنفيذه.

5. الدفع والفاتورة

يمكن لمشغلي نقاط الشحن دمج أنظمة الدفع والفواتير المختلفة باستخدام OCPP.

6. الشحن الذكي

يدعم OCPP ميزات الشحن الذكي، مثل موازنة الحمل واستخدام ملف تعريف الشحن.

7. برامج الاستجابة للطلب

يتيح OCPP للشواحن التواصل مع برامج الشبكة أو المرافق، مما قد يساعد في إبقاء الطلب على الكهرباء تحت السيطرة.

مقدمة لإصدارات OCPP الموجودة في السوق

في عام 2010، تم إصدار بروتوكول نقطة الشحن المفتوحة 1.2، مع إصدار OCPP 1.5 في عام 2013. لم تعد OCA تقوم بصيانة هذه الإصدارات السابقة بشكل نشط، مما يوصلنا إلى الإصدارات الأحدث، OCPP 1.6 الذي تم إصداره في عام 2015 وOCPP 2.0.1 الذي تم إصداره في عام 2020. OCPP 2.1 وOCPP 2.0.1 متوافقان مع الإصدارات السابقة. ومن المتوقع إصدار OCPP 2.1 في الربع الأول من عام 2025.

(شاحن التيار المتردد Injet Vision المستوى 2 للاستخدام التجاري)

نوعان من تطبيقات OCPP

صابون:بروتوكول Simple Object ACESS (SOAP) هو بروتوكول قائم على الرسائل، يستخدم لغة XML لتمثيل البيانات. SOAP هو إطار عمل يُمكّن من إرسال الرسائل بين المكونات عبر الإنترنت. تكمن ميزة SOAP في أن المعيار يغطي إمكانيات إرسال واستقبال الرسائل، مما يُسهّل التنفيذ.

JSON:تدوين كائنات جافا سكريبت هو تنسيق تبادل بيانات بسيط، يسهل على البشر قراءته وكتابته، وعلى الآلات تحليله وتوليده. وهو أسهل قراءةً وكتابةً من XML. وهو مبني على جزء من جافا سكريبت.

OCPP1.6

يعتمد OCPP 1.6 على أسس OCPP 1.5، مستفيدًا من سنوات من الخبرة العملية واعتماده العالمي الناجح. منذ إطلاقه عام 2012، تم تطبيق OCPP 1.5 على نطاق واسع من قِبل الموردين وشركات المرافق حول العالم. بناءً على هذا النجاح، يُقدم OCPP 1.6 تحسينات مهمة، بما في ذلك إمكانيات الشحن الذكي ودعم JSON عبر WebSockets بالإضافة إلى SOAP.

يتضمن هذا الإصدار أيضًا تحسينات متنوعة، مثل توثيق أوضح وتحديثات لتعزيز التوافق بين منتجات مختلف الموردين. تشمل الميزات الجديدة الرئيسية تشخيصات موسعة (مثل رموز الأسباب)، وحالات نقاط شحن إضافية، ووظيفة TriggerMessage، وجميعها مصممة لتلبية متطلبات السوق بشكل أفضل.

مع أن الإصدار OCPP 1.6 يحتفظ بجوهر سابقه، إلا أنه يُقدّم تحديثات وإصلاحات جوهرية لأوجه الغموض المعروفة، مما يجعله غير متوافق مع الإصدار OCPP 1.5. تضمن هذه التطورات خدمات مُحسّنة لمشغلي نقاط الشحن (CPOs) وتجربة أفضل لسائقي السيارات الكهربائية حول العالم.

وظائف OCPP 1.6 هي:

·OCPP 1.5

·كلا الإصدارين SOAP وJSON

·دعم الشحن الذكي لموازنة التحميل واستخدام ملفات تعريف الشحن

·دعم إدارة القائمة (المحلية)

·الحالة الإضافية: تتم إضافة حالات إضافية إلى تعداد حالة نقطة الشحن، مما يمنح CPO والمستخدمين النهائيين في النهاية مزيدًا من المعلومات حول الحالة الحالية لنقطة الشحن

·طلبات إرسال الرسائل مثل وقت CP أو الحالة في CP

·تحسينات طفيفة في المواصفات (مقارنةً بـ OCPP 1.5)

OCPP 2.0.1

يُقدّم OCPP 2.0.1 وظائف مُحسّنة وميزات جديدة مقارنةً بـ OCPP 1.6. مع ذلك، فإن هذه التحسينات تجعل OCPP 2.0.1 غير متوافق مع الإصدارات السابقة، مثل OCPP 1.6 وOCPP 1.5.

وظائف جديدةفي OCPP 2.0.1 مقارنة بـ OCPP 1.6

1. ميزات إدارة الأجهزة (المعروفة أيضًا باسم طراز الجهاز) للحصول على التكوينات وتعيينها وكذلك لمراقبة محطة الشحن.

إدارة الأجهزة (المعروفة أيضًا باسم طراز الجهاز) هي ميزة طال انتظارها وتلقى ترحيبًا خاصًا من قبل مسؤولي أمن المعلومات الذين يديرون شبكة من محطات الشحن (المعقدة) (من بائعين مختلفين).

ويوفر الوظائف التالية:

• إعداد تقارير المخزون

• تحسين الإبلاغ عن الأخطاء والحالات

• تم تحسين التكوين

• مراقبة قابلة للتخصيص

كل هذا من شأنه أن يساعد منظمات المجتمع المدني على خفض تكاليف تشغيل شبكة محطات الشحن.

يتمتع مصنعو محطات الشحن بحرية تحديد مقدار التفاصيل التي يريدون نشرها حول محطة الشحن عبر

إدارة الأجهزة: على سبيل المثال، يمكنهم تحديد ما يمكن مراقبته وما لا يمكن مراقبته.

2. تحسينات لتحسين التعامل مع كميات كبيرة من المعاملات

• رسالة واحدة لجميع الوظائف المتعلقة بالمعاملات

• تقليل البيانات

مع إدخال JSON عبر Websockets في OCPP 1.6، يُمكن تحقيق انخفاض كبير في تكلفة بيانات الهاتف المحمول. مع OCPP 2.0، تم دعم ضغط WebSocket، مما يُقلل كمية البيانات بشكل أكبر.

3. تحسينات فيما يتعلق بالأمن السيبراني

تمت إضافة التحسينات التالية لتعزيز OCPP ضد الهجمات الإلكترونية:

• ملفات تعريف الأمان (3 مستويات) لمصادقة محطة الشحن و/أو نظام إدارة معلومات العملاء (CSMS) وأمان الاتصالات

• إدارة المفاتيح لشهادات جانب العميل

• تحديثات البرامج الثابتة الآمنة

• سجل الأحداث الأمنية

4. الشحن الذكي الممتد

في OCPP 2.0.1 تم توسيع وظيفة الشحن الذكي (مقارنةً بـ OCPP 1.6) لدعم:

• مدخلات الشحن الذكي المباشرة من نظام إدارة الطاقة (EMS) إلى محطة الشحن

• تحسين الشحن الذكي باستخدام وحدة تحكم محلية

• دعم الشحن الذكي المتكامل لنظام CSMS ومحطة الشحن والمركبات الكهربائية.

 5. دعم ISO 15118

يُعد معيار ISO 15118 بروتوكولاً أحدث للاتصالات بين المركبات الكهربائية (EVSE) والمركبات الكهربائية (EVSE)، مقارنةً بمعيار IEC 61851. يتيح معيار ISO 15118 العديد من الميزات الجديدة واتصالات أكثر أمانًا بين المركبات الكهربائية (EVSE) والمركبات الكهربائية (EVSE). يدعم OCPP 2.0.1 معيار ISO 15118، والميزات الجديدة المضافة هي:

• التوصيل والشحن

• الشحن الذكي بما في ذلك الإدخال من السيارة الكهربائية

6. تحسينات لتجربة العملاء

• المزيد من خيارات الترخيص

• عرض الرسائل

• اللغات المفضلة لسائقي المركبات الكهربائية

• التعريفة والتكاليف

7. بروتوكولات النقل: تحسينات OCPP-J

• توجيه الرسائل البسيطة

• لا يوجد دعم لـ SOAP 

 (إنجيت أمباكس - محطة شحن تيار مستمر من المستوى 3)

OCPP 2.1 (قادم)

من المتوقع إصدار OCPP 2.1 في الربع الأول من عام 2025، وسيُقدم ميزات مثل التحكم في موارد الطاقة الموزعة (DER)، والشحن ثنائي الاتجاه (من المركبة إلى الشبكة)، وتحسينات إضافية للشحن الذكي وتجربة العملاء. سيكون هذا الإصدار متوافقًا مع OCPP 2.0.1.

يتضمن OCPP 2.1 الوظائف المحسنة والمضافة التالية مقارنةً بـ OCPP 2.0.1:

• كتلة وظيفية جديدة على DER Control

• كتلة وظيفية جديدة للشحن ثنائي الاتجاه

• وظائف جديدة لـ ISO 15118 Plug and Charge

• تحسين الشحن الذكي

• دعم الدفع المخصص

• دعم لحساب التكلفة المحلية

• رموز QR الديناميكية الآمنة

• العديد من التحسينات الإضافية التي طلبها مجتمع شحن المركبات الكهربائية  

ماذا يمكن أن تفعل لك شركة Injet New Energy باستخدام OCPP؟ 

مع أكثر من 20 ألف عملية تثبيت ومشارك في 16 دولة مختلفة، أصبح OCPP هو المعيار المفتوح الفعلي لشاحن مفتوح للاتصالات الشبكية في كل من أوروبا وأجزاء من الولايات المتحدة.