簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

摘要：隨著新能源汽車的迅猛發(fā)展，充電基礎(chǔ)設(shè)施面臨著電力負(fù)荷激增、電網(wǎng)穩(wěn)定性下降等挑戰(zhàn)。本文針對當(dāng)前充電設(shè)施無序充電導(dǎo)致的電網(wǎng)壓力問題，提出了一種基于柔性管控終端的充電站有序充電系統(tǒng)解決方案。通過分析國內(nèi)外有序充電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了包含邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)、智能排隊(duì)算法和功率動(dòng)態(tài)分配策略的有序充電管控終端架構(gòu)，并詳細(xì)闡述了其工作原理和實(shí)現(xiàn)方法。系統(tǒng)采用分層控制策略，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)內(nèi)充電負(fù)荷與供電能力的自動(dòng)平衡，同時(shí)支持V2G雙向充放電功能。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)可顯著提高充電設(shè)施利用率，降低電網(wǎng)峰谷差，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)提供有效支撐。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；有序充電；柔性管控終端；V2G車網(wǎng)互動(dòng)；分層控制策略

新能源汽車充電面臨的挑戰(zhàn)與有序充電的意義

  近年來，全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢。以中國為例，僅烏魯木齊市在2024年就新建充電設(shè)施1.43萬個(gè)，超過歷年建設(shè)總和。這種快速增長在為綠色交通帶來利好的同時(shí)，也對電網(wǎng)運(yùn)行提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。無序充電行為導(dǎo)致用電高峰時(shí)段電網(wǎng)負(fù)荷激增，而低谷時(shí)段充電設(shè)施又大量閑置，不僅造成資源浪費(fèi)，還可能影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

  在此背景下，有序充電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并成為研究熱點(diǎn)。有序充電（Orderly Charging）是指通過智能化手段對電動(dòng)汽車充電過程進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，使其在滿足用戶基本充電需求的前提下，主動(dòng)響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令，實(shí)現(xiàn)削峰填谷、促進(jìn)新能源消納等目標(biāo)。國家發(fā)改委等四部門在《關(guān)于加強(qiáng)新能源汽車與電網(wǎng)融合互動(dòng)的實(shí)施意見》中明確提出，到2025年參與試點(diǎn)示范的城市要實(shí)現(xiàn)私人充電樁充電電量80%以上集中在低谷時(shí)段的目標(biāo)，這為有序充電技術(shù)的發(fā)展提供了政策指引。

  傳統(tǒng)充電樁普遍采用"即插即充"的簡單模式，缺乏與電網(wǎng)的互動(dòng)能力。而現(xiàn)代有序充電系統(tǒng)則通過智能管控終端這一核心設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了充電負(fù)荷的預(yù)測、優(yōu)化調(diào)度和動(dòng)態(tài)調(diào)整。管控終端作為連接充電樁、車輛與電網(wǎng)的橋梁，其性能直接決定了有序充電系統(tǒng)的效果。目前，國內(nèi)外學(xué)者和企業(yè)在有序充電管控終端研發(fā)方面已取得一定進(jìn)展，如國網(wǎng)烏魯木齊供電公司研發(fā)的"柔性有序充電管理平臺(tái)"已實(shí)現(xiàn)對3座存量充電站的技術(shù)改造，深圳蓮花山充電站則集成了光儲(chǔ)超充、車網(wǎng)互動(dòng)等先進(jìn)技術(shù)。

  然而，現(xiàn)有系統(tǒng)在實(shí)時(shí)性、兼容性和經(jīng)濟(jì)性方面仍存在不足。一方面，海量充電設(shè)備的接入對通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算能力提出了要求；另一方面，不同廠商設(shè)備間的協(xié)議差異增加了系統(tǒng)集成的難度。此外，如何在不影響用戶體驗(yàn)的前提下實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)優(yōu)化目標(biāo)，也是亟待解決的關(guān)鍵問題。

安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)助力新能源汽車有序充電

1概述

  AcrelCloud9000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。

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)。

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)modbusrtu。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。

4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

5硬件配置

結(jié)論

  研究成果總結(jié)表明，本文設(shè)計(jì)的充電站有序充電管控終端及方法有效解決了當(dāng)前電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施面臨的諸多挑戰(zhàn)。通過融合邊緣計(jì)算、智能排隊(duì)算法和動(dòng)態(tài)功率分配等關(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)安全、運(yùn)營效益和用戶體驗(yàn)的多目標(biāo)優(yōu)化。實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)顯示，在深圳蓮花山超充站等示范項(xiàng)目中，該系統(tǒng)使光伏自用率提升33%，參與V2G的車主獲得可觀收益；在烏魯木齊老舊小區(qū)改造中，在不擴(kuò)容配電設(shè)施的前提下增加了50%的充電樁數(shù)量；在重慶高速公路服務(wù)區(qū)應(yīng)對春節(jié)高峰時(shí)，保持了99.98%的服務(wù)可用性。這些成果驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性和實(shí)用性，為國家發(fā)改委等四部門提出的車網(wǎng)互動(dòng)發(fā)展目標(biāo)提供了技術(shù)支撐。