淺談電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電對(duì)配電網(wǎng)的影響及有序充電優(yōu)化

摘要：自21世紀(jì)以來(lái)在全球經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展的背景下，能源的過(guò)度開(kāi)采導(dǎo)致了資源枯竭、環(huán)境污染等嚴(yán)重問(wèn)題。人類(lèi)在逐步減少對(duì)傳統(tǒng)資源依賴(lài)的同時(shí)也加大了對(duì)風(fēng)、光、電等新型可再生能源的研究。作為污染排放量的汽車(chē)早已成為研究者的熱門(mén)課題，而電動(dòng)汽車(chē)由于其污染排放量幾乎為零的特點(diǎn)近些年來(lái)則快速發(fā)展，在汽車(chē)保有量中的占比也逐步增長(zhǎng)。但由于電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量的急劇增長(zhǎng)，電動(dòng)汽車(chē)充電形成的充電負(fù)荷對(duì)于電網(wǎng)的不利影響也在日益增加，尤其是電動(dòng)汽車(chē)的大規(guī)模無(wú)序充電會(huì)使電網(wǎng)形成“峰上加峰”的負(fù)荷，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性造成極為嚴(yán)重的影響。所以，對(duì)于合理引導(dǎo)電動(dòng)汽車(chē)有序充電就顯得至關(guān)重要。

本文首先討論了影響電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電的相關(guān)因素，對(duì)比分析電動(dòng)汽車(chē)不同充電方式的優(yōu)劣，并對(duì)不同種類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)的行為特點(diǎn)進(jìn)行分析。接著對(duì)用戶(hù)電動(dòng)汽車(chē)行駛習(xí)慣進(jìn)行建模分析，模擬出不同類(lèi)型電動(dòng)汽車(chē)的出行規(guī)律，并對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷進(jìn)行模擬得到該區(qū)域的充電負(fù)荷變化曲線。

通過(guò)分析電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電的不利影響提出了一種新的優(yōu)化方式，即基于用戶(hù)需求側(cè)的動(dòng)汽車(chē)有序充電策略，通過(guò)對(duì)用戶(hù)側(cè)的需求目標(biāo)及相關(guān)約束條件進(jìn)行分析來(lái)得到用戶(hù)側(cè)的有序充電策略，對(duì)充電負(fù)荷時(shí)間、空間及時(shí)空上的優(yōu)化以及配電網(wǎng)網(wǎng)損優(yōu)化、電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)充電費(fèi)用總體優(yōu)化來(lái)驗(yàn)證該混合反向?qū)W習(xí)鯨魚(yú)優(yōu)化算法的有序充電策略在實(shí)際算例優(yōu)化的可行性。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；無(wú)序充電；用戶(hù)需求側(cè)；鯨魚(yú)優(yōu)化算法；有序優(yōu)化

1引言

自21世紀(jì)以來(lái)，在全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展下的背景下，以化石能源為主的多種能源被大量消耗[1]。但其帶來(lái)的代價(jià)對(duì)全球環(huán)境的影響愈發(fā)嚴(yán)重，目前，能源與污染成為社會(huì)發(fā)展所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。所以，在可持續(xù)發(fā)展的背景下，綠色低碳的清潔能源成為目前全人類(lèi)追求的共同目標(biāo)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)并形成以太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔能源為主的規(guī)?；l(fā)電。為了實(shí)現(xiàn)既定的目標(biāo)，我國(guó)要在能源使用上進(jìn)行轉(zhuǎn)型，逐步從化石能源向風(fēng)、水、光等清潔能源轉(zhuǎn)變，并加大對(duì)新能源汽車(chē)發(fā)展，逐步替代對(duì)傳統(tǒng)燃油汽車(chē)的依賴(lài)。而在這其中電動(dòng)汽車(chē)(ElectricVehicle，Ev)就是完全只依靠電能來(lái)驅(qū)動(dòng)行駛的新能源汽車(chē)，其特點(diǎn)相比于傳統(tǒng)燃油車(chē)更環(huán)保、更有效。所以目前各國(guó)為了應(yīng)對(duì)資源枯竭與環(huán)境惡化的問(wèn)題，都在大力推廣電動(dòng)汽車(chē)。

雖然全球電動(dòng)汽車(chē)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展非常迅速，各國(guó)也都制定相應(yīng)的補(bǔ)貼政策來(lái)推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的高速發(fā)展，但是在電動(dòng)汽車(chē)高速發(fā)展的同時(shí)也產(chǎn)生了不少的隱患及問(wèn)題。明顯的問(wèn)題是電動(dòng)汽車(chē)充電樁數(shù)量與電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量的不匹配，高峰期會(huì)出現(xiàn)“車(chē)等樁”的現(xiàn)象，低谷期則是充電樁的冗余。另外，汽車(chē)充電樁的空間分布極不均勻，某些區(qū)域的充電樁會(huì)過(guò)于集中，而有些區(qū)域則分布零散。由此帶來(lái)的直接影響則直接關(guān)系到電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)對(duì)于地區(qū)電網(wǎng)的電能質(zhì)量，由于充電時(shí)的諧波干擾，會(huì)使網(wǎng)損并使電網(wǎng)功率因數(shù)下降。隨著電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量連年快速增加，電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)間與地點(diǎn)的隨機(jī)性強(qiáng)的特點(diǎn)會(huì)越來(lái)越明顯的體現(xiàn)，無(wú)序充電對(duì)于配電網(wǎng)的影響將會(huì)越來(lái)越大，在系統(tǒng)負(fù)荷中的占比也將越來(lái)越明顯。而如果無(wú)法即時(shí)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電進(jìn)行合理分配，嚴(yán)重的情況則是在用電高峰時(shí)期使得電網(wǎng)發(fā)生解列與崩潰的危險(xiǎn)。因此，電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷的快速增長(zhǎng)以及大量電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)序充電行為將對(duì)配電網(wǎng)的全新規(guī)劃以及負(fù)荷承擔(dān)能力提出新的挑戰(zhàn)。

2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)各國(guó)逐步重視并加大了對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的推廣，電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量也增長(zhǎng)的越來(lái)越快。圖

1展示了從2015-2021年間中國(guó)、美國(guó)和歐盟的電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量變化情況，中國(guó)和歐盟的增長(zhǎng)幅度明顯，年平均增長(zhǎng)幅度分別達(dá)到58.6%和50.3%。

圖1中國(guó)、美國(guó)、歐盟電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量

2.1電動(dòng)汽車(chē)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

在現(xiàn)行全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境的背景下，全球能源分配和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)面臨著雙重挑戰(zhàn)。作為目

前石油消耗和二氧化碳排放的大戶(hù)一一燃油汽車(chē)，需要對(duì)其的改革來(lái)減少對(duì)資源的消耗，而從目前全球電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展情況來(lái)看，以純電動(dòng)和燃料電池為主的純電驅(qū)動(dòng)技術(shù)將是電動(dòng)汽車(chē)現(xiàn)階段的主攻技術(shù)方向和未來(lái)長(zhǎng)期目標(biāo)，而油電混動(dòng)汽車(chē)和插電混動(dòng)汽車(chē)則是短期內(nèi)的過(guò)渡選擇。從目前的發(fā)展情況來(lái)看，全球電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展依舊面l臨諸多挑戰(zhàn)，對(duì)于關(guān)鍵技術(shù)突破、汽車(chē)制造轉(zhuǎn)型、消費(fèi)者對(duì)電車(chē)的接納程度等還有待進(jìn)一步提升。具體到各國(guó)，推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的依舊是美國(guó)、日本及歐洲這些的在電動(dòng)汽車(chē)相關(guān)技術(shù)方面的發(fā)展起步較早，而且也有各自的側(cè)。

2.2電動(dòng)汽車(chē)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

在21世紀(jì)初期，我國(guó)便已經(jīng)開(kāi)始對(duì)新能源汽車(chē)的部分產(chǎn)業(yè)進(jìn)行研發(fā)，從2001年起新能源汽車(chē)項(xiàng)目被列入“863”重大科技課題起，就已經(jīng)制定了從“汽油車(chē)向氫動(dòng)力汽車(chē)邁進(jìn)”的戰(zhàn)略?！笆晃濉逼陂g，作為重大發(fā)展目標(biāo)，新能源汽車(chē)的研發(fā)與發(fā)展備受關(guān)注，提出了“節(jié)能型新能源汽車(chē)”戰(zhàn)略，并大力扶持相關(guān)新能源汽車(chē)制造產(chǎn)業(yè)。自2009年起國(guó)務(wù)院通過(guò)對(duì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的近遠(yuǎn)期規(guī)劃，在此基礎(chǔ)上執(zhí)行以自主創(chuàng)新為，以新能源汽車(chē)為主要突破口的新型新能源汽車(chē)發(fā)展戰(zhàn)略，力爭(zhēng)在2025．2035年使國(guó)產(chǎn)新能源汽車(chē)居于世界前列。根據(jù)《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021．2035年)》，我國(guó)將在“十四五”期間對(duì)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)推進(jìn)、著重發(fā)展，加快其在創(chuàng)新技術(shù)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)及產(chǎn)業(yè)等方面的融合，同時(shí)，根據(jù)《“十四五”規(guī)劃綱要》，“十四五”期間，對(duì)于新能源汽車(chē)十分重要的動(dòng)力電池續(xù)航等關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破。

我國(guó)近幾年電動(dòng)汽車(chē)及其相關(guān)行業(yè)的發(fā)展尤為迅速，電動(dòng)汽車(chē)的銷(xiāo)量與保有量占比也在逐年快速遞增，純電動(dòng)汽車(chē)在電動(dòng)汽車(chē)中的占比也越來(lái)越大，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展已經(jīng)形成“百花齊放”的局面。

3 電動(dòng)汽車(chē)充電現(xiàn)狀

3.1電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電現(xiàn)狀

技術(shù)的進(jìn)步不斷刺激著電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量的快速增加l酡l。同時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)作為移動(dòng)式儲(chǔ)能裝置，在削峰填谷、提供電力系統(tǒng)輔助服務(wù)、協(xié)同消納新能源等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)序充電可能會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的峰谷差加劇、電壓下降等不利影響，所以對(duì)于

電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電的分析顯得尤為重要。

由于電動(dòng)汽車(chē)型號(hào)和種類(lèi)上的多樣化，主要分為交流一級(jí)、交流二級(jí)和直流充電電動(dòng)汽車(chē)，其充電功率存在較大差別。電動(dòng)汽車(chē)的數(shù)量和充電功率對(duì)電網(wǎng)的影響不同，所以分析不同充電功率等級(jí)的比例，既能滿(mǎn)足用戶(hù)的需求在充電連接時(shí)長(zhǎng)獲取預(yù)期的充電電量，也能減少設(shè)備投資，降低電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電負(fù)荷的峰谷差。

3.2電動(dòng)汽車(chē)有序充電現(xiàn)狀

電網(wǎng)于2019年10月發(fā)布的《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)白皮書(shū)2019》中指出，電動(dòng)汽車(chē)有序充電通過(guò)將網(wǎng)、戶(hù)、樁和車(chē)四者之間充分聯(lián)系交互以及分層控制，在感知配變負(fù)荷變化的基礎(chǔ)上，智能動(dòng)態(tài)調(diào)整充電時(shí)間和功率，優(yōu)化配變負(fù)荷運(yùn)行曲線，實(shí)現(xiàn)削峰填谷。既滿(mǎn)足用戶(hù)充電需求，又提升了配電網(wǎng)設(shè)備和發(fā)電設(shè)備的利用率，降低了電網(wǎng)和發(fā)電設(shè)備投資。

所以，針對(duì)目前電動(dòng)汽車(chē)有序充電的策略研究主要從用戶(hù)需求側(cè)和電網(wǎng)供給側(cè)兩方面進(jìn)行研究。對(duì)于用戶(hù)需求側(cè)而言，在滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)期望值之后應(yīng)當(dāng)盡可能的使用戶(hù)電動(dòng)汽車(chē)充電費(fèi)用達(dá)到，以達(dá)到用戶(hù)經(jīng)濟(jì)性的目的；而對(duì)于電網(wǎng)供給側(cè)而言，主要的目的即在規(guī)模化的電動(dòng)汽車(chē)接入電網(wǎng)后使電網(wǎng)的峰谷差達(dá)到，即“削峰填谷”，包括減少配電網(wǎng)網(wǎng)損、降低電壓偏差以及削弱或消除電壓諧波等目標(biāo)手段。

3.2.1考慮用戶(hù)需求側(cè)的有序充電策略

通過(guò)以用戶(hù)為核心，城市配電網(wǎng)規(guī)劃為框架，分析討論只考慮電動(dòng)汽車(chē)充電行為、考慮電動(dòng)汽車(chē)V2G行為以及不考慮電動(dòng)汽車(chē)V2G行為的城市配電網(wǎng)規(guī)劃，論證了考慮電動(dòng)汽車(chē)V2G行為對(duì)降低配電網(wǎng)規(guī)劃總投資的必要性。從時(shí)空上對(duì)電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)充

放電行為進(jìn)行引導(dǎo)，從時(shí)空雙尺度上給出了電動(dòng)汽車(chē)有序充放電策略來(lái)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)、用戶(hù)及充

電站之間的資源均衡分布，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)的時(shí)空分布，但其涉及的節(jié)點(diǎn)數(shù)較少，未能滿(mǎn)足區(qū)

域復(fù)雜負(fù)荷。針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)和分布式能源的資源特性，建立一種基于粒子群優(yōu)化算法的

調(diào)度策略。通過(guò)電動(dòng)汽車(chē)充放電負(fù)荷調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)分布式能源的并網(wǎng)消費(fèi)，有效節(jié)約分布式能源的并網(wǎng)成本，但缺少對(duì)電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)營(yíng)商的市場(chǎng)收入的分析。從空間、時(shí)間與功率維度分析電動(dòng)汽車(chē)充電行為特性，并提出一種用于改善電網(wǎng)運(yùn)行的充電站選址定容優(yōu)化策略，但并未對(duì)二者進(jìn)行結(jié)合研究。則以化網(wǎng)損和電壓偏移為目標(biāo)建立電網(wǎng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)定價(jià)優(yōu)化策略，但卻缺少對(duì)區(qū)域性的整體分析。

3.2.2考慮電網(wǎng)供給側(cè)的有序充電策略

通過(guò)建立充電負(fù)荷預(yù)測(cè)影響因素概率模型，提出了基于時(shí)刻充電概率的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，但未對(duì)常規(guī)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法中存在的參數(shù)模型設(shè)置主觀、預(yù)測(cè)結(jié)果與用戶(hù)隨機(jī)性駕駛行為不匹配的缺陷進(jìn)行規(guī)避。探討了以二次規(guī)劃和動(dòng)態(tài)規(guī)劃為主的隨即規(guī)劃對(duì)不同滲透率的電動(dòng)汽車(chē)接入引起的電網(wǎng)網(wǎng)損與電壓變化進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)充電站的位置與規(guī)?；瘍?yōu)化，并基于電動(dòng)汽車(chē)的路線概率和到達(dá)公園概率，優(yōu)化了電動(dòng)汽車(chē)的充電場(chǎng)，平衡了配電網(wǎng)中的能量流。通過(guò)引入虛擬荷電狀態(tài)對(duì)優(yōu)化后的充放電行為進(jìn)行修正，在考慮電網(wǎng)測(cè)的調(diào)峰需求和用戶(hù)側(cè)的充電需求基礎(chǔ)上提出了分時(shí)電價(jià)動(dòng)態(tài)優(yōu)化方案，通過(guò)動(dòng)態(tài)更新每輛電動(dòng)汽車(chē)入網(wǎng)實(shí)時(shí)電價(jià)信息實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的有序充放電優(yōu)化。

4 考慮用戶(hù)需求側(cè)的電動(dòng)汽車(chē)有序充電策略

在電動(dòng)汽車(chē)大規(guī)模無(wú)序接入電網(wǎng)后，無(wú)序充電負(fù)荷會(huì)對(duì)配電網(wǎng)網(wǎng)損、電壓質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，所以為了減少無(wú)序充電負(fù)荷對(duì)于電網(wǎng)的影響，需要有針對(duì)性的合理引導(dǎo)來(lái)規(guī)范電動(dòng)汽車(chē)的充電行為。所以本文結(jié)合分析用戶(hù)需求側(cè)的電動(dòng)汽車(chē)有序充電來(lái)實(shí)現(xiàn)基于用戶(hù)需求側(cè)的改進(jìn)鯨魚(yú)優(yōu)化算法的電動(dòng)汽車(chē)有序充電優(yōu)化。

4.1基于用戶(hù)需求側(cè)響應(yīng)的原理

需求側(cè)響應(yīng)是指由外部原因的影響造成電力市場(chǎng)價(jià)格上漲或者系統(tǒng)安全性受到一定影響時(shí)，由供電用戶(hù)通過(guò)與供電方的誘導(dǎo)力在供電價(jià)格補(bǔ)償上達(dá)成補(bǔ)償合同或方案，通過(guò)改變用戶(hù)固有的用電習(xí)慣來(lái)減輕或者轉(zhuǎn)移某段時(shí)間內(nèi)的用電負(fù)荷，電價(jià)上升，保障電力供應(yīng)的穩(wěn)定。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)則可以靈活根據(jù)充電電價(jià)的變化來(lái)合理安排充電計(jì)劃。此充電方式不僅能減輕對(duì)電網(wǎng)的影響，更能提升用戶(hù)充電的經(jīng)濟(jì)性。

目前對(duì)于用戶(hù)需求側(cè)響應(yīng)的分析可分為一下兩種：

4.1.1用戶(hù)激勵(lì)型需求側(cè)響應(yīng)

（1）事先與系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商簽訂協(xié)議；

（2）在運(yùn)行商對(duì)用戶(hù)發(fā)出需求側(cè)響應(yīng)時(shí)，在系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下，系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商根據(jù)所簽協(xié)議切除負(fù)荷；

（3）在負(fù)荷切除后或調(diào)整結(jié)束后，運(yùn)行商根據(jù)所簽協(xié)議對(duì)用戶(hù)進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。

4.2.2用戶(hù)價(jià)格型需求側(cè)響應(yīng)

（1）運(yùn)營(yíng)商制定多種電價(jià)機(jī)制；

（2）根據(jù)不同用戶(hù)對(duì)電價(jià)的敏感程度來(lái)合理引導(dǎo)用戶(hù)調(diào)整用電負(fù)荷。

4.2基于用戶(hù)側(cè)的有序充電策略

4.2.1有序充電過(guò)程及策略

為了使電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)電網(wǎng)的不利影響降至，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，對(duì)于目前的電力市場(chǎng)主要是采用的是價(jià)格型需求響應(yīng)，即以分時(shí)電價(jià)為主的響應(yīng)需求。對(duì)于電網(wǎng)而言，在用電高峰期合理的引導(dǎo)電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)減少充電，減輕對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷壓力，在用電低谷期又積極鼓勵(lì)用戶(hù)充電來(lái)充分補(bǔ)償谷值，通過(guò)引導(dǎo)來(lái)逐步改變用戶(hù)的常規(guī)充電時(shí)間，逐漸實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”的作用，這是一種傳統(tǒng)的電動(dòng)汽車(chē)有序充電策略。

但對(duì)于現(xiàn)階段大部分地區(qū)的分時(shí)電價(jià)價(jià)格均已負(fù)荷時(shí)段所對(duì)應(yīng)的分時(shí)電價(jià)設(shè)定完成，對(duì)于每日即時(shí)性的改變電價(jià)策略較難實(shí)現(xiàn)，另外每天的實(shí)際負(fù)荷也在動(dòng)態(tài)性的改變，所以在實(shí)際中概率會(huì)出現(xiàn)與該時(shí)段分時(shí)電價(jià)難以匹配的問(wèn)題。若峰值電價(jià)時(shí)段過(guò)長(zhǎng)但電動(dòng)汽車(chē)充電幾乎很少，或者峰谷電價(jià)時(shí)段過(guò)短但充電車(chē)輛過(guò)多，二者均會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成利的影響。

由于實(shí)際配電網(wǎng)中的電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷既包括有序充電負(fù)荷還包括無(wú)序充電負(fù)荷。對(duì)于實(shí)際配電網(wǎng)中含有這兩部分負(fù)荷應(yīng)分別優(yōu)化。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)充電過(guò)程首先應(yīng)確定配電網(wǎng)模型，根據(jù)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及初始負(fù)荷來(lái)設(shè)置部分節(jié)點(diǎn)為有序充電節(jié)點(diǎn)，部分為無(wú)序充電節(jié)點(diǎn)。

電動(dòng)汽車(chē)有序充電部分應(yīng)根據(jù)配電網(wǎng)中電動(dòng)汽車(chē)的覆蓋率，對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)按照初始負(fù)荷占據(jù)總負(fù)荷的比例來(lái)分配一定量的電動(dòng)汽車(chē)。而且由于實(shí)際配電網(wǎng)中這兩部分同時(shí)存在，所以在有序充電優(yōu)化時(shí)需要考慮無(wú)序充電負(fù)荷。考慮到愿意參與有序充電的用戶(hù)有限，所以針對(duì)這部分有序充電用戶(hù)引入有序充電用戶(hù)響應(yīng)度，用來(lái)表示參與有序充電的電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量占電動(dòng)汽車(chē)總量的比例。需要在新的基礎(chǔ)負(fù)荷上對(duì)有序充電的電動(dòng)汽車(chē)在充電的時(shí)間段和充電空間上分別進(jìn)行優(yōu)化，將電動(dòng)汽車(chē)有序充電負(fù)荷疊加至新的基礎(chǔ)負(fù)荷上，并通過(guò)采取優(yōu)化算法來(lái)得到優(yōu)化后的系統(tǒng)負(fù)荷時(shí)空分布。

5安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)助力有序充電開(kāi)展

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)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(xún)等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過(guò)壓，欠壓，絕緣低各類(lèi)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(hù)通過(guò)微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

5.2應(yīng)用場(chǎng)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)。

5.3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(hù)端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車(chē)智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車(chē)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(guò)4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

5）應(yīng)客戶(hù)端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶(hù)通過(guò)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(hù)提供充電小程序。

5.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)、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。

5.4.2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(guò)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(tái)管理人員可管理充電用戶(hù)賬戶(hù)，對(duì)其進(jìn)行賬戶(hù)進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷(xiāo)等操作，可查看小區(qū)用戶(hù)每日的充電交易詳細(xì)信息。

5.4.4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(guò)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(guò)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(hù)也可通過(guò)充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。

5.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)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(xún)充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

5.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶(hù)，運(yùn)營(yíng)商可建立和管理其運(yùn)營(yíng)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(hù)充值、凍結(jié)和解綁。

5.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用，可以對(duì)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(xún)流量卡使用情況、查詢(xún)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

5.4.8充電小程序

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

5.5系統(tǒng)硬件配置

類(lèi)型	型號(hào)	圖片	功能
安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)	AcrelCloud-9000		安科瑞響應(yīng)節(jié)能環(huán)保、綠色出行的號(hào)召，為廣大用戶(hù)提供慢充和快充兩種充電方式壁掛式、落地式等多種類(lèi)型的充電樁，包含智能7kW交流充電樁，30kW壁掛式直流充電樁，智能60kW/120kW直流一體式充電樁等來(lái)滿(mǎn)足新能源汽車(chē)行業(yè)快速、經(jīng)濟(jì)、智能運(yùn)營(yíng)管理的市場(chǎng)需求，提供電動(dòng)汽車(chē)充電軟件解決方案，可以隨時(shí)隨地享受便捷安全的充電服務(wù)，微信掃一掃、微信公眾號(hào)、支付寶掃一掃、支付寶服務(wù)窗，充電方式多樣化，為車(chē)主用戶(hù)提供便捷、安全的充電服務(wù)。實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池快速、安全、合理的電量補(bǔ)給，能計(jì)時(shí)，計(jì)電度、計(jì)金額作為市民購(gòu)電終端，同時(shí)為提高公共充電樁的效率和實(shí)用性。
互聯(lián)網(wǎng)版智能交流樁	AEV-AC007D		額定功率7kW，單相三線制，防護(hù)等級(jí)IP65，具備防雷 保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量、遠(yuǎn)程升級(jí)，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方：4G/wifi/藍(lán)牙支持刷卡，掃碼、免費(fèi)充電可選配顯示屏
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁	AEV-DC030D		額定功率30kW，三相五線制，防護(hù)等級(jí)IP54，具備防雷保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn) 程升級(jí)，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費(fèi)充電
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁	AEV-DC060S		額定功率60kW，三相五線制，防護(hù)等級(jí)IP54，具備防雷保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級(jí)，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費(fèi)充電
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁	AEV-DC120S		額定功率120kW，三相五線制，防護(hù)等級(jí)IP54，具備防雷保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級(jí)，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費(fèi)充電
10路電瓶車(chē)智能充電樁	ACX10A系列		10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿(mǎn)自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。 ACX10A-TYHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費(fèi)充電 ACX10A-TYN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持投幣、刷卡，免費(fèi)充電 ACX10A-YHW：防護(hù)等級(jí)IP65，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX10A-YHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX10A-YW：防護(hù)等級(jí)IP65，支持刷卡、免費(fèi)充電 ACX10A-MW：防護(hù)等級(jí)IP65，僅支持免費(fèi)充電
2路智能插座	ACX2A系列		2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率2200W，總功率4400W。充滿(mǎn)自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別，報(bào)警上報(bào)。 ACX2A-YHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡充電
20路電瓶車(chē)智能充電樁	ACX20A系列		20路承載電流50A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率11kW。充滿(mǎn)自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別，報(bào)警上報(bào)。 ACX20A-YHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX20A-YN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡，免費(fèi)充電
落地式電瓶車(chē)智能充電樁	ACX10B系列		10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿(mǎn)自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。 ACX10B-YHW：戶(hù)外使用，落地式安裝，包含1臺(tái)主機(jī)及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電,不帶廣告屏 ACX10B-YHW-LL：戶(hù)外使用，落地式安裝，包含1臺(tái)主機(jī)及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電。液晶屏支持U盤(pán)本地投放圖片及視頻廣告
絕緣監(jiān)測(cè)儀	AIM-D100-ES		AIM-D100-ES系列直流絕緣監(jiān)測(cè)儀可以應(yīng)用在15~1500V的直流系統(tǒng)中，用于在線監(jiān)測(cè)直流不接地系統(tǒng)正負(fù)極對(duì)地絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定值時(shí)，發(fā)出預(yù)警或報(bào)警信號(hào)。
絕緣監(jiān)測(cè)儀	AIM-D100-T		AIM-D100-T系列直流絕緣監(jiān)測(cè)儀可以應(yīng)用在10~1000V的直流系統(tǒng)中，用于在線監(jiān)測(cè)直流不接地系統(tǒng)正負(fù)極對(duì)地絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定值時(shí)，發(fā)出預(yù)警或報(bào)警信號(hào)。
智能邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)	ANet-2E4SM		4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴(kuò)展模塊，485擴(kuò)展模塊。
	擴(kuò)展模塊ANet-485		M485模塊：4路光耦隔離RS485
	擴(kuò)展模塊ANet-M4G		M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通
導(dǎo)軌式單相電表	ADL200		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量，輸入電流：10（80）A； 電能精度：1級(jí) 支持Modbus和645協(xié)議 證書(shū)：MID/CE認(rèn)證
導(dǎo)軌式電能計(jì)量表	ADL400		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量，分相總有功電能，總正反向有功電能統(tǒng)計(jì)，總正反向無(wú)功電能統(tǒng)計(jì)；紅外通訊；電流規(guī)格：經(jīng)互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級(jí)，無(wú)功電能精度2級(jí) 證書(shū)：MID/CE認(rèn)證
無(wú)線計(jì)量?jī)x表	ADW300		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量，有功電能計(jì)量（正、反向）、四象限無(wú)功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測(cè)溫；1路剩余電流測(cè)量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級(jí)（改造項(xiàng)目） 證書(shū)：CPA/CE認(rèn)證
導(dǎo)軌式直流電表	DJSF1352-RN		直流電壓、電流、功率測(cè)量，正反向電能計(jì)量，復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)，SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入*大1000V，電流外接分流器接入(75mV)或霍爾元件接入(0-5V);電能精度1級(jí)，1路485通訊，1路直流電能計(jì)量AC/DC85-265V供電 證書(shū)：MID/CE認(rèn)證
面板直流電表	PZ72L-DE		直流電壓、電流、功率測(cè)量，正反向電能計(jì)量:紅外通訊:電壓輸入*大1000V，電流外接分流器接入·(75mV)或霍爾元件接入(0-20mA0-5V);電能精度1級(jí) 證書(shū)：CE認(rèn)證
電氣防火限流式保護(hù)器	ASCP200-63D		導(dǎo)軌式安裝，可實(shí)現(xiàn)短路限流滅弧保護(hù)、過(guò)載限流保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過(guò)欠壓保護(hù)、漏電監(jiān)測(cè)、線纜溫度監(jiān)測(cè)等功能;1路RS485通訊，1路NB或4G無(wú)線通訊(選配);額定電流為0~63A，額定電流菜單可設(shè)。
開(kāi)口式電流互感器	AKH-0.66/K		AKH-0.66K系列開(kāi)口式電流互感器安裝方便，無(wú)須拆一次母線，亦可帶電操作，不影響客戶(hù)正常用電，可與繼電器保護(hù)、測(cè)量以及計(jì)量裝置配套使用。
霍爾傳感器	AHKC		霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復(fù)雜信號(hào)的隔離轉(zhuǎn)換，通過(guò)霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號(hào)能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受，響應(yīng)時(shí)間快，電流測(cè)量范圍寬精度高，過(guò)載能力強(qiáng)，線性好，抗干擾能力強(qiáng)。
智能剩余電流繼電器	ASJ		該系列繼電器可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，主要適用于交流50Hz，額定電壓為400V及以下的TT或TN系統(tǒng)配電線路，防止接地故障電流引起的設(shè)備和電氣火災(zāi)事故，也可用于對(duì)人身觸電危險(xiǎn)提供間接接觸保護(hù)。

6.總結(jié)

電動(dòng)汽車(chē)因其污染小、噪聲低等特點(diǎn)未來(lái)在我國(guó)汽車(chē)總量的占比勢(shì)必會(huì)快速上升，而且近些年對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)制定的優(yōu)惠政策也會(huì)促使電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量上漲，但是隨著電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的規(guī)模越來(lái)越大，相應(yīng)的電動(dòng)汽車(chē)在充電時(shí)充電負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性也將帶來(lái)不可忽視的影響，尤其是對(duì)于配電網(wǎng)峰谷差、配電網(wǎng)網(wǎng)損等方面的影響必將成為亟待解決的問(wèn)題。

宏觀上講，電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)出行規(guī)律及其行駛習(xí)慣在一定程度上對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的充電產(chǎn)生較為明顯的影響，通過(guò)分析電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)平均返回概率模擬出用戶(hù)的日均行駛里程，通過(guò)對(duì)區(qū)域內(nèi)充電站電動(dòng)汽車(chē)分析模擬出電動(dòng)汽車(chē)的充電負(fù)荷曲線，對(duì)于影響電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電的因素有了較為充分的分析。

通過(guò)考慮基于用戶(hù)需求側(cè)的有序充電策略，分析了有序充電過(guò)程中的約束要求，實(shí)現(xiàn)了有序充電負(fù)荷的優(yōu)化、配電網(wǎng)網(wǎng)損的優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)充電費(fèi)用的來(lái)實(shí)現(xiàn)電費(fèi)充電的經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)：

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

審核編輯 黃宇