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

مع استمرار السيارات الكهربائية في إحداث تحول في مشهد النقل العالمي، تعد تجربة الشحن السلسة والبديهية أمرًا بالغ الأهمية لتشجيع المزيد من الأشخاص على اعتماد السيارات الكهربائية. يمكن أن تؤدي التعقيدات في الوصول إلى محطات الشحن، والتنقل عبر شبكات متعددة، والتعامل مع أنظمة الدفع غير المتسقة إلى ردع مالكي المركبات الكهربائية المحتملين أو إحباط أولئك الذين قاموا بالفعل بالتحول إلى التنقل الكهربائي. أدخل بروتوكول Open Charge Point Protocol (OCPP) الذي سيغير قواعد اللعبة في النظام البيئي لشحن السيارات الكهربائية. تم تصميم OCPP لتبسيط الاتصال بين محطات شحن السيارات الكهربائية وأنظمة الإدارة، ويضمن المرونة وقابلية التشغيل البيني والكفاءة، مما يعزز شبكة شحن قوية وسهلة الاستخدام.

ما هو OCPP - بروتوكول نقطة الشحن المفتوحة؟

بروتوكول نقطة الشحن المفتوحة (OCPP) هو بروتوكول تطبيقي للاتصال بين محطات شحن المركبات الكهربائية (EV)، وتسمى أيضًا نقاط شحن المركبات الكهربائية، وأنظمة إدارة شحن المركبات الكهربائية، والتي يشار إليها غالبًا باسم برنامج شحن المركبات الكهربائية. بشكل أساسي، تعمل OCPP بمثابة "لغة" وقناة عالمية، مما يتيح التواصل السلس بين هذين اللاعبين الرئيسيين في النظام البيئي لشحن السيارات الكهربائية.

تم إنشاء OCPP في الأصل في عام 2009، وقد تم تصميمه لتوحيد التفاعلات بين أجهزة شحن المركبات الكهربائية وأنظمة الإدارة. على الرغم من وجود بروتوكولات الملكية، إلا أن OCPP تبرز كمنصة مفتوحة بالكامل. يمنح هذا الانفتاح مستخدمي محطات الشحن المرونة اللازمة لربط أي شبكة بأي محطة شحن، مما يشجع الابتكار والمنافسة وإمكانية الوصول داخل صناعة شحن السيارات الكهربائية.

فوائد OCPP

1. المرونة والأمان لأصحاب محطات الشحن

 تضمن OCPP أن يتمكن أصحاب محطات الشحن من تبديل مشغلي الشبكات إذا لزم الأمر، مما يحمي استثماراتهم ويمنع الأصول من التقادم. إذا خرجت إحدى الشركات المصنعة لمحطات الشحن من السوق، فيمكن للمالكين الانتقال إلى شبكة أخرى متوافقة مع OCPP دون فقدان الوظائف. يشجع هذا الاختيار المفتوح المنافسة بين الشركات المصنعة ومقدمي الشبكات، مما يؤدي إلى خفض التكاليف وتحسين الخدمات وتعزيز الابتكار. ونتيجة لذلك، تتوسع البنية التحتية لسائقي السيارات الكهربائية بسرعة، مما يوفر المزيد من خيارات الشحن.

2. السماح أيضًا بالاستفادة من الاتصالات المشتركة بين محطة الشحن ومزود خدمة الشبكة لتوفير خدمات الشبكة (على سبيل المثال، الاستجابة للطلب) بتكلفة فعالة.

إن الانتقال إلى سيناريو صافي الانبعاثات الصفرية بحلول عام 2050 يجلب معه زيادة كبيرة في الطلب على الكهرباء، مدفوعا بكهربة وسائل النقل، والتدفئة المنزلية، وغيرها من القطاعات. وفي الوقت نفسه، فإن النشر الواسع النطاق لمصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح - والتي يمكن أن يختلف إنتاجها حسب الطقس والوقت من اليوم - يضع ضغطًا إضافيًا على شبكات الطاقة. تخلق هذه الديناميكيات تحديات أمام استقرار الشبكة وموثوقيتها، مما يدفع المرافق إلى البحث عن حلول مبتكرة مثل برامج الاستجابة للطلب.

ما هي استجابة الطلب؟

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

ويتم تحقيق ذلك عادةً من خلال الحوافز السعرية أو المكافآت المالية الأخرى. وإلى جانب الشبكات الذكية وأنظمة تخزين الطاقة، تلعب الاستجابة للطلب دورًا حاسمًا في الحفاظ على مرونة الشبكة، والتخفيف من آثار مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة، وضمان استقرار الشبكة خلال فترات الاستخدام العالي. 

دور OCPP في الاستجابة للطلب

لكي تنجح برامج الاستجابة للطلب، يعد الاتصال السلس بين أجهزة الشحن والمرافق أمرًا ضروريًا. يجب أن تكون أجهزة الشحن قادرة على ضبط استهلاكها أو إيقافه مؤقتًا بشكل ديناميكي بناءً على احتياجات الشبكة. يقوم OCPP بتسهيل هذا الاتصال من خلال استخدام نفس القنوات التي تم إنشاؤها بالفعل لتفاعلات برامج الشاحن إلى الإدارة.

مزايا الاستجابة للطلب الممكّن من OCPP

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

·مرونة معززة: تتيح أجهزة الشحن المتوافقة مع OCPP للمشغلين المشاركة بكفاءة في مبادرات إدارة الشبكة، مما يضمن توازن العرض والطلب على الكهرباء.

·البنية التحتية الجاهزة للمستقبل: دمج مواقع OCPP لشحن الشبكات للتكيف مع مشهد الطاقة المتطور، ودعم جهود تحديث الشبكة الأوسع.

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 النظام البيئي للطاقة المستدامة.

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

تعد تجربة الشحن السلسة والبديهية أمرًا بالغ الأهمية لتشجيع المزيد من الأشخاص على اعتماد السيارات الكهربائية (EVs). يمكن أن تؤدي التعقيدات في الوصول إلى محطات الشحن، والتنقل عبر شبكات متعددة، والتعامل مع أنظمة الدفع غير المتسقة إلى ردع مالكي المركبات الكهربائية المحتملين أو إحباط أولئك الذين قاموا بالفعل بالتحول إلى التنقل الكهربائي.

تعالج شهادة OCPP هذه التحديات من خلال إنشاء مجموعة من البروتوكولات الموحدة التي تعزز الاتساق وقابلية التشغيل البيني عبر شبكات الشحن. ومن خلال ضمان التزام أجهزة الشحن بهذه المعايير، تعمل OCPP على تقليل العوائق التي تحول دون الدخول وتعزز تجربة مستخدم موحدة، مما يجعل شحن السيارات الكهربائية أكثر سهولة وملاءمة.

 (إنجيت سويفت مع OCPP1.6J)

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

1. كيف يبدأ السائقون جلسة الشحن

2. كيف يدفع السائقون مقابل الشحن

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

4. فوترة موحدة عبر شبكات الشحن المختلفة

الصورة الأكبر: دعم اعتماد السيارات الكهربائية

من خلال تقليل نقاط الاحتكاك في عملية الشحن، تقوم OCPP بإنشاء نظام بيئي أكثر ملاءمة للسائق. ولا يؤدي هذا إلى تحسين تجربة مالكي السيارات الكهربائية الحاليين فحسب، بل يطمئن المشترين المحتملين أيضًا إلى أن ملكية السيارة الكهربائية عملية ومريحة. ويعمل التوحيد عبر البنية التحتية للشحن على بناء الثقة وتشجيع الاعتماد على نطاق أوسع للسيارات الكهربائية، وهو أمر ضروري لتسريع التحول إلى النقل المستدام.

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

كيف يعمل OCPP؟

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

يعمل OCPP كوسيلة اتصال بين محطات شحن المركبات الكهربائية وأنظمة إدارة شحن المركبات الكهربائية. يصف القسم التالي كيف يسمح OCPP لهاتين المجموعتين المختلفتين داخل النظام البيئي لشحن المركبات الكهربائية بالتواصل مع بعضهما البعض وما يتيحه بالإضافة إلى التواصل.

1. تبادل الرسائل

يسمح OCPP لمحطة الشحن ونظام الإدارة بتبادل الرسائل حول الوضع الحالي لمحطة الشحن.

على سبيل المثال، يمكن أن تتضمن الرسائل ما يلي:

·سواء كان الشاحن متوفرا أو قيد الاستخدام أو يحتاج إلى صيانة

·عندما تبدأ جلسة الشحن أو تتوقف

·الاستهلاك الحالي أو عداد وقت السكن

·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 السماح بالوصول إلى محطات الشحن باستخدام OCPP.

4. تحديثات البرامج الثابتة

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

5. الدفع والفواتير

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

6. الشحن الذكي

يدعم OCPP ميزات الشحن الذكية، مثل موازنة التحميل واستخدام ملف تعريف الشحن.

7. برامج الاستجابة للطلب

يسمح OCPP لأجهزة الشحن بالتواصل مع الشبكة أو برامج المرافق، مما يمكن أن يساعد في الحفاظ على الطلب على الكهرباء تحت السيطرة.

مقدمة لإصدارات OCPP الموجودة في السوق

في عام 2010، تم إصدار Open Charge Point Protocol 1.2، مع إصدار OCPP 1.5 في عام 2013. لم تعد هذه الإصدارات السابقة تتم صيانتها بشكل نشط بواسطة OCA، مما يقودنا إلى الإصدارات الأحدث، OCPP 1.6 الذي تم إصداره في عام 2015 وOCPP 2.0 .1 تم إصداره في عام 2020. OCPP 2.1 وOCPP 2.0.1 متوافقان مع الإصدارات السابقة. ومن المتوقع OCPP 2.1 في الربع الأول من عام 2025.

(شاحن تيار متردد من المستوى 2 من Injet Vision للاستخدام التجاري)

نوعان من تطبيقات OCPP

صابون:بروتوكول الوصول إلى الكائنات البسيطة (SOAP) هو بروتوكول قائم على الرسائل يستخدم لغة XML لتمثيل البيانات. SOAP هو إطار عمل يتيح إرسال الرسائل بين المكونات عبر الإنترنت. تتمثل ميزة SOAP في أن تسهيلات إرسال واستقبال الرسائل مشمولة بالمعيار. وهذا يجعل التنفيذ السريع ممكنا.

جسون:JavaScript Object Notation هو تنسيق خفيف الوزن لتبادل البيانات يسهل على البشر قراءته وكتابته وعلى الأجهزة تحليله وإنشاءه. وهذا أسهل في القراءة والكتابة من XML. يعتمد على مجموعة فرعية من JavaScript.

OCPP1.6

يعتمد OCPP 1.6 على أساس OCPP 1.5، ويتضمن سنوات من الخبرة العملية والاعتماد العالمي الناجح. منذ طرحه في عام 2012، تم تطبيق OCPP 1.5 على نطاق واسع من قبل البائعين والمرافق في جميع أنحاء العالم. وبناءً على هذا النجاح، يقدم OCPP 1.6 تحسينات كبيرة، بما في ذلك إمكانات الشحن الذكي ودعم JSON عبر WebSockets بالإضافة إلى SOAP.

يتضمن هذا الإصدار أيضًا تحسينات متنوعة، مثل الوثائق والتحديثات الأكثر وضوحًا لتعزيز إمكانية التشغيل البيني بين المنتجات من مختلف البائعين. تتضمن الميزات الرئيسية الجديدة عمليات تشخيص موسعة (على سبيل المثال، رموز الأسباب)، وحالات نقطة الشحن الإضافية، ووظيفة TriggerMessage، وكلها مصممة لتلبية متطلبات السوق بشكل أفضل.

بينما يحتفظ OCPP 1.6 بجوهر سابقه، فإنه يقدم تحديثات وإصلاحات جوهرية لأوجه الغموض المعروفة، مما يجعله غير متوافق مع OCPP 1.5. تضمن هذه التطورات تحسين الخدمات لمشغلي نقاط الشحن (CPOs) وتجربة أفضل لسائقي السيارات الكهربائية في جميع أنحاء العالم.

وظائف OCPP 1.6 هي:

·أوكب 1.5

·كلا الإصدارين SOAP وJSON

·دعم الشحن الذكي لموازنة التحميل واستخدام ملفات تعريف الشحن

·(محلي) دعم إدارة القائمة

·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 عند CP

·تحسينات طفيفة في المواصفات (مقارنة بـ OCPP 1.5)

OCPP 2.0.1

يوفر OCPP 2.0.1 وظائف محسنة وميزات جديدة مقارنة بـ OCPP 1.6. ومع ذلك، فإن هذه التطورات 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 الجهاز (المعروفة أيضًا باسم طراز الجهاز) للحصول على التكوينات وضبطها وأيضًا لمراقبة محطة الشحن.

تعد إدارة الجهاز (المعروفة أيضًا باسم طراز الجهاز) ميزة طال انتظارها ورحبت بها بشكل خاص منظمات المجتمع المدني التي تدير شبكة من محطات الشحن (المعقدة) (من بائعين مختلفين).

ويوفر الوظائف التالية:

• الإبلاغ عن المخزون

• تحسين الإبلاغ عن الأخطاء والدولة

• تحسين التكوين

• مراقبة قابلة للتخصيص

كل هذا من شأنه أن يساعد منظمات المجتمع المدني على تقليل تكاليف تشغيل شبكة محطة الشحن.

يتمتع مصنعو محطات الشحن بالحرية في أن يقرروا بأنفسهم مقدار التفاصيل المتعلقة بمحطة الشحن التي يرغبون في نشرها عبرها

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 بالمعاملة

• تخفيض البيانات

مع تقديم JSON عبر Websockets في OCPP 1.6، يمكن تحقيق تخفيض كبير في تكلفة بيانات الهاتف المحمول. مع OCPP 2.0، يتم تقديم دعم WebSocket Compression، مما يقلل من كمية البيانات بشكل أكبر.

3. التحسينات المتعلقة بالأمن السيبراني

تمت إضافة التحسينات التالية لتعزيز OCPP ضد الهجمات السيبرانية:

• ملفات تعريف الأمان (3 مستويات) لمصادقة محطة الشحن و/أو CSMS وأمن الاتصالات

• إدارة المفاتيح للشهادات من جانب العميل

• تأمين تحديثات البرامج الثابتة

• سجل الأحداث الأمنية

4. الشحن الذكي الممتد

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

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

• تحسين الشحن الذكي باستخدام وحدة تحكم محلية

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

 5. دعم ISO 15118

يعد معيار ISO 15118 بروتوكولًا أحدث للاتصال بين EVSE وEV، مقارنةً بالمعيار IEC 61851. يتيح ISO 15118 الكثير من الميزات الجديدة واتصال أكثر أمانًا بين EVSE وEV. يدعم OCPP 2.0.1 معيار ISO 15118، والميزات المضافة حديثًا هي:

• التوصيل والشحن

• الشحن الذكي بما في ذلك المدخلات من السيارة الكهربائية

6. تحسينات لتجربة العملاء

• المزيد من خيارات الترخيص

• عرض الرسائل

• اللغات المفضلة لسائق السيارة الكهربائية

• التعريفات والتكاليف

7. بروتوكولات النقل: تحسينات OCPP-J

• توجيه رسالة بسيطة

• لا يوجد دعم للصابون 

 (Injet Ampax - محطة شحن DC من المستوى 3)

OCPP 2.1 (القادم)

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

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

• كتلة وظيفية جديدة على التحكم DER

• كتلة وظيفية جديدة للشحن ثنائي الاتجاه

• وظائف جديدة للتوصيل والشحن وفقًا لمعيار ISO 15118

• تحسين الشحن الذكي

• تقديم الدعم للدفع المخصص

• تقديم الدعم لحساب التكلفة المحلية

• تأمين رموز QR الديناميكية

• العديد من التحسينات الإضافية التي طلبها مجتمع شحن المركبات الكهربائية  

ما الذي يمكن أن تقدمه Injet New Energy لك مع OCPP؟ 

مع أكثر من 20.000 عملية تثبيت ومشارك في 16 دولة مختلفة، أصبح OCPP المعيار المفتوح الفعلي للشاحن المفتوح لاتصالات الشبكة في كل من أوروبا وأجزاء من الولايات المتحدة.