淺聊大規(guī)模電動汽車有序充電控制方法研究

張繼冬

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要： 隨著環(huán)境保護意識的增強和能源轉型的推進，電動汽車作為一種綠色出行方式得到了廣泛的發(fā)展。然而，大規(guī)模電動汽車的無序充電可能給電網(wǎng)帶來諸多挑戰(zhàn)，如負荷波動、電壓不穩(wěn)定等。本文對大規(guī)模電動汽車有序充電控制方法進行了深入研究，分析了不同控制策略的特點和優(yōu)勢，旨在為實現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考。

3.1.1分時電價引導
分時電價是一種根據(jù)不同時間段的電力供需情況制定不同電價的政策。通過制定合理的分時電價，可以引導電動汽車用戶在電網(wǎng)負荷低谷時段充電，避開負荷高峰時段，從而實現(xiàn)削峰填谷的目的。例如，在夜間電網(wǎng)負荷較低時，電價較低，鼓勵電動汽車用戶在此時充電；而在白天電網(wǎng)負荷高峰時段，電價較高，抑制用戶充電需求。

3.1.2預約充電
預約充電是指電動汽車用戶提前向電網(wǎng)或充電運營商預約充電時間和充電功率。電網(wǎng)或充電運營商根據(jù)用戶的預約信息，合理安排充電資源，實現(xiàn)有序充電。預約充電可以有效地避免電動汽車在高峰時段集中充電，減少對電網(wǎng)的沖擊。

3.2.1區(qū)域協(xié)調(diào)充電
區(qū)域協(xié)調(diào)充電是將一定區(qū)域內(nèi)的電動汽車充電設施進行統(tǒng)一管理和協(xié)調(diào)控制。通過對區(qū)域內(nèi)的充電負荷進行預測和優(yōu)化分配，可以實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)充電負荷的均衡分布，降低對電網(wǎng)的影響。例如，可以根據(jù)不同區(qū)域的電網(wǎng)容量和負荷情況，合理分配電動汽車的充電地點，避免某些區(qū)域充電負荷過重。

3.2.2充電站智能調(diào)度
充電站智能調(diào)度是指通過對充電站的充電設備進行智能化管理和調(diào)度，實現(xiàn)電動汽車的有序充電。例如，可以根據(jù)電網(wǎng)的實時負荷情況和電動汽車的充電需求，動態(tài)調(diào)整充電功率和充電時間，提高充電效率，同時降低對電網(wǎng)的影響。

3.3.1遺傳算法
遺傳算法是一種基于生物進化原理的優(yōu)化算法。在大規(guī)模電動汽車有序充電控制中，可以將充電負荷分配問題轉化為優(yōu)化問題，利用遺傳算法求解的充電策略。遺傳算法具有全局搜索能力強、收斂速度快等優(yōu)點，可以有效地解決復雜的優(yōu)化問題。

3.3.2粒子群優(yōu)化算法
粒子群優(yōu)化算法是一種基于群體智能的優(yōu)化算法。通過模擬鳥群的覓食行為，粒子群優(yōu)化算法可以在搜索空間中快速找到解。在大規(guī)模電動汽車有序充電控制中，可以利用粒子群優(yōu)化算法對充電功率和充電時間進行優(yōu)化，實現(xiàn)有序充電。

五、安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)助力有序充電開展

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進行充電服務、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；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。

5.2應用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎設施設計。

5.3系統(tǒng)結構

系統(tǒng)分為四層：

（1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡傳輸層、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)議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進行電能計量和保護。

（3）網(wǎng)絡傳輸層：通過4G網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器。

（4）數(shù)據(jù)層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，應用服務器部署數(shù)據(jù)采集服務、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎數(shù)據(jù)庫。

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

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

5.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、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，查看設備使用率，合理分配資源。

5.4.2實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(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。

5.4.3交易管理

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

5.4.4故障管理

設備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進行派發(fā)處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

5.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

5.4.6基礎數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

5.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠程參數(shù)設置，同時可接收故障推送

5.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設備，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。

5.5硬件配置

六、總結

大規(guī)模電動汽車的有序充電是實現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的關鍵。本文對大規(guī)模電動汽車有序充電控制方法進行了研究，分析了基于時間、空間和智能算法的不同控制策略的特點和優(yōu)勢。不同的控制方法各有優(yōu)缺點，在實際應用中應根據(jù)具體情況選擇合適的控制策略。未來，大規(guī)模電動汽車有序充電控制將朝著多策略融合、與智能電網(wǎng)深度融合以及大數(shù)據(jù)與人工智能應用的方向發(fā)展。通過不斷探索和創(chuàng)新，相信可以實現(xiàn)大規(guī)模電動汽車的有序充電，為推動能源轉型和環(huán)境保護做出貢獻。

參考文獻：

[1]劉立成.大規(guī)模電動汽車有序充電控制方法研究

[2]唐葆君，王翔宇，王彬，等．中國新能源汽車行業(yè)發(fā)展水平分析及展望

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版

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張繼冬