淺談智能配電網(wǎng)背景下的電動(dòng)汽車有序充電策略研究

安科瑞 陳聰

摘要： 隨著電動(dòng)汽車的大規(guī)模普及，其接入智能配電網(wǎng)對配電網(wǎng)產(chǎn)生了多方面的影響。本文深入探討智能配電網(wǎng)的概念及其背景下電動(dòng)汽車有序充電策略的重要性。通過對某地區(qū)實(shí)際案例的剖析，闡述智能配電網(wǎng)在電動(dòng)汽車有序充電方面的意義與優(yōu)勢，并介紹安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)如何助力有序充電的開展，旨在為智能配電網(wǎng)與電動(dòng)汽車協(xié)同發(fā)展提供理論依據(jù)與實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng)；電動(dòng)汽車；有序充電策略；安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)

1.引言

隨著全球能源轉(zhuǎn)型和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，電動(dòng)汽車作為新能源汽車的代表，其市場滲透率正在迅速提升。然而，大規(guī)模電動(dòng)汽車的接入給傳統(tǒng)配電網(wǎng)帶來了諸如負(fù)荷波動(dòng)增大、電能質(zhì)量下降等諸多挑戰(zhàn)。在智能配電網(wǎng)背景下，研究電動(dòng)汽車有序充電策略成為解決這些問題的關(guān)鍵，它不僅有助于提高配電網(wǎng)的運(yùn)行效率和可靠性，還能促進(jìn)電動(dòng)汽車的廣泛應(yīng)用，推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型。

2.智能配電網(wǎng)概述

2.1智能配電網(wǎng)的概念

智能配電網(wǎng)是在傳統(tǒng)配電網(wǎng)基礎(chǔ)上，融合先進(jìn)的通信技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)的全面感知、實(shí)時(shí)監(jiān)測、優(yōu)化控制和智能決策的現(xiàn)代化配電網(wǎng)絡(luò)。它具有自愈性、兼容性、高效性等顯著特點(diǎn)，能夠更好地適應(yīng)分布式電源和電動(dòng)汽車等新型電力負(fù)荷的接入。

2.2智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）先進(jìn)的傳感與測量技術(shù)，用于實(shí)時(shí)采集配電網(wǎng)的電氣量、狀態(tài)量等信息。

（二）高速可靠的通信技術(shù)，保障數(shù)據(jù)在配電網(wǎng)各環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確傳輸。

（三）智能的控制與優(yōu)化算法，對配電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行靈活調(diào)控。

2.3智能配電網(wǎng)的典型模式

目前，智能配電網(wǎng)的典型模式有：泛能網(wǎng)、主動(dòng)配電網(wǎng)等。

泛能網(wǎng)：在泛能理念的指導(dǎo)下，利用智能數(shù)字技術(shù)，將能源網(wǎng)絡(luò)、物質(zhì)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)耦合形成的“能源互聯(lián)網(wǎng)”。將風(fēng)能、太陽能、電能等多種能源，根據(jù)客戶需求進(jìn)行合理匹配和調(diào)度。泛能網(wǎng)打破傳統(tǒng)能源與可再生能源簡單的并列模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷ブ文Ｊ剑纬筛叨扔行虻哪茉蠢梅桨?，?shí)現(xiàn)能效利用的*大化。

主動(dòng)配電網(wǎng)：傳統(tǒng)配網(wǎng)模式下，用戶負(fù)荷是剛性不可控的，電網(wǎng)只能被動(dòng)的作出調(diào)整。主動(dòng)配電網(wǎng)通過用戶的需求側(cè)響應(yīng)及反饋，通過靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)調(diào)控潮流，主動(dòng)控制和充分利用用戶側(cè)的分布式能源及儲(chǔ)能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模分布式能源的消納，適應(yīng)隨機(jī)性和間歇性較強(qiáng)的用戶負(fù)荷接入。主動(dòng)配電網(wǎng)可以通過多種市場化激勵(lì)機(jī)制實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)有效運(yùn)行，提高能源利用效率。

3.電動(dòng)汽車接入對智能配電網(wǎng)的影響

3.1負(fù)荷特性改變

電動(dòng)汽車充電負(fù)荷具有隨機(jī)性和波動(dòng)性，大量電動(dòng)汽車無序充電可能導(dǎo)致配電網(wǎng)峰谷差進(jìn)一步擴(kuò)大，加重配電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，影響配電網(wǎng)的穩(wěn)定性和供電質(zhì)量。

3.2電能質(zhì)量問題

電動(dòng)汽車充電過程中可能產(chǎn)生諧波電流，注入配電網(wǎng)后會(huì)引起電壓畸變、三相不平衡等電能質(zhì)量問題，干擾其他電力設(shè)備的正常運(yùn)行。

3.3對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響

傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃未充分考慮電動(dòng)汽車充電需求，大規(guī)模電動(dòng)汽車接入后，可能導(dǎo)致配電網(wǎng)的容量不足、線路過載等情況，需要重新評估和優(yōu)化配電網(wǎng)規(guī)劃。

4.智能配電網(wǎng)背景下電動(dòng)汽車有序充電策略

4.1基于價(jià)格信號(hào)的有序充電策略

通過制定分時(shí)電價(jià)等價(jià)格機(jī)制，引導(dǎo)電動(dòng)汽車用戶在低谷電價(jià)時(shí)段充電，從而實(shí)現(xiàn)削峰填谷。例如，在夜間電價(jià)較低時(shí)，鼓勵(lì)用戶集中充電，降低配電網(wǎng)的高峰負(fù)荷，提高配電網(wǎng)的負(fù)荷率。

4.2基于負(fù)荷預(yù)測的有序充電策略

利用智能配電網(wǎng)的大數(shù)據(jù)分析和負(fù)荷預(yù)測技術(shù)，預(yù)測配電網(wǎng)的負(fù)荷變化趨勢以及電動(dòng)汽車的充電需求。根據(jù)預(yù)測結(jié)果，合理安排電動(dòng)汽車的充電時(shí)間和充電功率，避免充電負(fù)荷與其他負(fù)荷疊加導(dǎo)致的過載情況。

4.3智能充電設(shè)施的優(yōu)化布局

結(jié)合智能配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和電動(dòng)汽車的分布密度，優(yōu)化充電樁等充電設(shè)施的布局。在負(fù)荷中心、停車場等電動(dòng)汽車集中區(qū)域合理配置充電設(shè)施，減少充電電流的長距離傳輸，降低線路損耗，提高充電效率。

5.案例分析

以某地區(qū)為例，該地區(qū)智能配電網(wǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對電動(dòng)汽車充電站的實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能調(diào)度。通過引入電動(dòng)汽車有序充電策略，該地區(qū)成功實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)汽車充電需求與電網(wǎng)負(fù)荷的協(xié)調(diào)平衡。在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期，智能配電網(wǎng)自動(dòng)減少電動(dòng)汽車的充電功率或延遲充電時(shí)間，避免了對電網(wǎng)的沖擊。同時(shí)，在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期，智能配電網(wǎng)則鼓勵(lì)電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，提高了電網(wǎng)的負(fù)荷率和設(shè)備利用率。

此外，該地區(qū)還引入了安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)，該平臺(tái)具備充電樁狀態(tài)監(jiān)控、充電費(fèi)用結(jié)算、充電數(shù)據(jù)分析等功能。通過與智能配電網(wǎng)的協(xié)同工作，該平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)汽車充電過程的全面監(jiān)控和優(yōu)化調(diào)度，進(jìn)一步提高了電動(dòng)汽車有序充電的效率和準(zhǔn)確性。

6.安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)助力有序充電開展

6.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時(shí)對充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

6.2應(yīng)用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

6.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

6.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

6.4.2實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。

6.4.3交易管理

平臺(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

6.4.4故障管理

設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運(yùn)維人員可通過運(yùn)維APP收取故障推送，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

6.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過系統(tǒng)平臺(tái)，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

6.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營商戶，運(yùn)營商可建立和管理其運(yùn)營所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

6.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用，可以對站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時(shí)可接收故障推送

6.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設(shè)備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

6.5系統(tǒng)硬件配置

7.結(jié)論與展望

智能配電網(wǎng)背景下的電動(dòng)汽車有序充電策略研究對于實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)與電動(dòng)汽車的和諧發(fā)展具有極為重要的意義。通過深入理解智能配電網(wǎng)的概念和關(guān)鍵技術(shù)，分析電動(dòng)汽車接入的影響，制定并實(shí)施有效的有序充電策略，并借助安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)等技術(shù)手段，可以有效解決電動(dòng)汽車大規(guī)模接入帶來的問題，提高配電網(wǎng)的運(yùn)行效率、可靠性和電能質(zhì)量，促進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為構(gòu)建清潔、有效、智能的電力能源系統(tǒng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累，電動(dòng)汽車有序充電策略將不斷完善，在能源轉(zhuǎn)型和綠色發(fā)展中發(fā)揮更為重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉俊,方豪,丁鵬云,李健,彭俊春,王秋銀,黃孟陽.智能配電網(wǎng)背景下的電動(dòng)汽車有序充電策略研究

[2]高森.電動(dòng)汽車充電對電網(wǎng)負(fù)荷的影響及*優(yōu)充電策略研究

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2022.05版