黃琴

江蘇安科瑞電能服務有限公司 江蘇江陰 214405

摘要：節(jié)能減排、智能化陵租、駕駛品質等的優(yōu)點使得電動汽車的發(fā)展前景廣闊泉蠢，國家對其的關注度及相關投入占比也加重，電動汽車發(fā)展迅速育床。其使用便捷诡语，成本較低的特點也成為了越來越多的人在出行時的選擇。但接踵而至的便是電動汽車充電問題松浆，更多的電動汽車充電會對電網(wǎng)造成沖擊窑竖，但是擴大基礎設施的建設并不能馬上見效且成本較高，所以對電動汽車進行充電管理便成了見效快且低成本的方式旧晴〉炻＃基于此，研究電動汽車有序充電管理優(yōu)化策略具有重要意義歌淹。首先引入了用戶需求響應和電價在充電市場中的作用和參與方式瘟则，分析用戶充電特性。闡述了不同的有序充電管理方式枝秤，并基于電動汽車無序充電模型醋拧，分析發(fā)現(xiàn)電動汽車用戶執(zhí)行充電管理策略的積極性受用戶需求、時間和成本等因素作用淀弹。研究分析分時電價與實時電價影響下丹壕，區(qū)域內博弈充電模式的負荷聚合商實時定價策略和收益，以及不同類型數(shù)量電動汽車用戶在此機制下的充電選擇對負荷聚合商定價薇溃、用戶充電成本的影響菌赖，并討論了儲能設備容量大小對負荷聚合商收益的作用。

關鍵詞：電動汽車沐序，有序充電管理琉用，充電選擇

1. 引言

隨著全球經(jīng)濟化高速發(fā)展，人們的出行方式發(fā)生巨大變化策幼，以石油等能源為動力源的汽車成為了主要的通行工具之一邑时，便利的同時不僅引起地球資源的巨大消耗，也導致環(huán)境污染更加嚴重特姐。全球各國當局選擇發(fā)展使用清潔能源晶丘、節(jié)能減排且體量大的電動汽車來應對這一系列問題。我國在推行新能源發(fā)展方面裁鸦，實行購車補貼象体、免征購車稅、增加基礎建設等相關措施肮脱。據(jù)統(tǒng)計档改，2015年-2022年我國新能源汽車保有量及純電動汽車保有量增長速度快用载，如圖1所示，可以看出其中占比重的是純電動型粹岁，研究表明披蚕，到2030年全國電動汽車保有量將突破2000萬大關，可以預見,未來將有大規(guī)穆盍欤可移動的新能源汽車充電負荷參與電網(wǎng)讹渴。

圖1電動汽車保有量

2.電動汽車快速增多帶來的影響

電動汽車消耗的是二次可再生能源——電能，根據(jù)用戶實際出行習慣進行使用怒晕，電動汽車充電負荷具有隨機性和可移動性擒欢，廣泛接入會給電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運作帶來很大程度的不良影響。首先嚼吞，電網(wǎng)局部過負荷盒件，用戶對電動汽車實施充電行為受主觀意識影響，具有不可控因素舱禽，可能會在居民用電高峰時段接入進行充電炒刁，導致電網(wǎng)負荷局部集中化，在基礎用電上加重高負荷峰時段誊稚，加深負荷峰谷差翔始，增加了電力系統(tǒng)的負載，甚至可能超越區(qū)域變壓器的自身承受能力里伯，造成電力系統(tǒng)的損傷城瞎。且額外的充電負荷需電網(wǎng)進行電量供應以滿足，增加了電網(wǎng)供電成本和電力系統(tǒng)維護成本疾瓮。其次脖镀，電網(wǎng)運行優(yōu)化調控難度增加，電動汽車的出行規(guī)律不盡相同狼电，如出行方式蜒灰、用車習慣和性格個性等，所以用戶充電需求在時間和空間分布上具備一定隨機性惯篇，加大了電動汽車接入電網(wǎng)實施充電調度和控制的不確定性反俱，影響了區(qū)域內充電負荷預測與電網(wǎng)監(jiān)測調。降低了電能質量辱囤，且對電網(wǎng)電能傳輸?shù)目刂圃斐蓻_擊，導致電壓下降鲤瞪、諧波污染牢介、三相不平衡等不利后果，不利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運行揉拯。還有充電站利用不均衡泳厌、用戶時間成本高等問題另焕。

可以通過加大基礎建設來進行負荷調節(jié)，如增加發(fā)電起驱、擴大容量惦鄙、加強電網(wǎng)承受能力等，但這不僅會造成嚴重的人力鹊获、財力及資源的浪費喧久，不能快速見效，且效果也不一定很好刹碾。所以燥撞，為了保證新能源汽車產(chǎn)業(yè)能夠蓬勃發(fā)展，針對電動汽車隨機無序充電對電網(wǎng)造成的一系列影響迷帜，對電動汽車充電實施有序充電優(yōu)化管理是有必要的物舒。在滿足用戶基礎需求下對電動汽車實施有序充電管理，通過對用戶進行充電時間戏锹、充電地點和充電成本分析冠胯，對電網(wǎng)負荷分布或充電站總負荷利用等進行調配管理，合理有效的降低電動汽車用戶锦针、電網(wǎng)涵叮、充電站三方的成本，提升效益伞插，實現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)的協(xié)調互助割粮，現(xiàn)代社會迅速發(fā)展。

3.有序充電管理分析

3.1用戶需求響應

面對多種需求媚污，的處理方法是進行需求響應管理舀瓢，了解電網(wǎng)的電能需求并進行響應附和，通過電力供應方實施調節(jié)措施去促進用戶改變用電模式進行有序充電管理皿掂，從而減小某時段的用電負荷瓣车，維護電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

需求側響應主要分成兩類：基于激勵類和基于價格類般供。激勵類產(chǎn)生的需求分為直接負荷控制菠贡、可中斷負荷、緊急響應栅告、需求側競價睛至、容量市場和輔助服務等部分，由負荷聚合商等電力售放組織控制域抚，根據(jù)用戶需求和電網(wǎng)系統(tǒng)充電情況制定充電策略治部，對參加響應的電動汽車用戶給予一定補貼，該措施可以促進激勵用戶在電力市場中實時響應，激勵側需求響應不僅可以參與主能量市場的競爭沧蛉，還可以提供輔助服務苫治。

直接負荷控制是指供電機構與用戶簽訂合約，在電網(wǎng)負荷過高時蟀思，供電機構可直接對簽約用戶進行停止供電處理零院，對是否進行電能供應有控制權〈迮伲可中斷負荷指供電機構與用戶簽訂有關響應時間的協(xié)議告抄，當機構需要電力進行調節(jié)時，向用戶發(fā)出需要響應的信號烹困，用戶按照合約內容實施相應措施配合調度玄妈，如未實時行動，則需按合同賠償供電機構一定損失髓梅。緊急需求響應也是與供電機構簽訂合約拟蜻，與可中斷負荷不同的是不響應供電機構號召的用戶不會有損失，而積極響應號召的用戶會得到供電機構提供的一定獎勵枯饿，此時的用戶自身的需求和條件決定了是否會響應號召酝锅，有一定用戶心理因素，所以在解決電網(wǎng)負荷過高情況沒有前兩項奢方。需求側競價基于容量市場和附加輔助服務搔扁，三者相輔相成，首先供電機構設置市場電能容量蟋字，并擬定輔助服務計劃遇冶，然后用戶通過競拍價格或訂購合同方式參與批發(fā)市場項目競爭，供電機構根據(jù)投標者所提供的價格價格和訂購電量決定中標者枫须，用戶競標成功后按照提交的項目書執(zhí)行涧智，否則會受到懲罰，此響應有助于電價的制定新俗。

3.2電價

電動汽車用戶對電價的響應有兩種方式：充電響應和充放電響應誊桅。充電響應表示用戶根據(jù)供電機構提供的電價選擇在某一時段不進行充電或多充電。充放電響應表示用戶不僅選擇電網(wǎng)低負荷時段選擇進行電能補充都鸳，而且高負荷時段向電網(wǎng)反向提供電难踱，能夠得到一定收益。

當前我國使用廣猪楣、應用成熟的引導用戶進行有序充電管理的電價模式是分時電價刷络，根據(jù)電網(wǎng)日常用電負荷將一天分成幾個時間段，分別制訂有差異的電價滤填，促使用戶調整用電時間锌烫，達成管理要求，并加大資源使用率认扼。

3.3有序充電對電動汽車充電管理影響

3.3.1分層分區(qū)有序充電管理

電動汽車保有量的增加啸盏，給電網(wǎng)負荷量、充電設施帶來了巨大的壓力骑祟，且不同區(qū)域的居民基礎用電負荷回懦、變壓器容量等存在差異。若由電力公司統(tǒng)一進行供電會導致負荷分配不均次企、效率低下等問題怯晕，因此，需要對電動汽車充電實施分層分區(qū)的有序充電管理缸棵。主要分為三個層舟茶，前兩層屬電網(wǎng)層，第一層為電力管理中心堵第，電力系統(tǒng)根據(jù)下級上報的需求信息為區(qū)域管理中心制定合適的負荷分配標準并提供電量吧凉。第二層為區(qū)域管理中心，收集不同區(qū)域上傳的的基礎用電負荷和充電需求踏志，并向上級匯報阀捅，根據(jù)電力系統(tǒng)下達的分配標準制定負荷計劃管理向區(qū)域內的充電站發(fā)布充電安排，對區(qū)域內電動汽車進行集中管控针余。第三層為充電站管理中心芳倒，屬于充電站層，依據(jù)電動汽車用戶輸入的充電需求和歷史負荷水平向上級匯報所需電量信息标宪，并依照區(qū)域管理中心下發(fā)的充電安排在保證用戶基本充電需求的前提下為電動汽車供電姓赂。

3.3.2分時段有序充電管理

電動汽車接入電網(wǎng)進行充電的時間取決于用戶心理，充電站無法預設下一輛電動汽車的抵達時間和需求励普，需采用分時段充電管理進行充電安排痢腋，當前的電動汽車進行充電方式有兩種：可間斷充電、不可間斷充電示奉∩睿可間斷充電方式是指把計算得到電動汽車充電時間分為多個時段，由上級管理中心根據(jù)用戶終需求將各時段分布到一天內充電時間皇铝，并利用充電樁將信息傳遞給電動汽車完成充電工作页函。

4安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)助力有序充電開展

4.1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)锡胡，進行充電服務庭四、支付管理，交易結算绘雁，資要管理橡疼、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護欣除、漏電住拭、充電機輸入/輸出過壓，欠壓历帚，絕緣低各類故障進行預警滔岳；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)挽牢，用戶通過微信谱煤、支付寶，云閃付掃碼充電禽拔。

4.2應用場所

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

4.3系統(tǒng)結構

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡傳輸層尺果、數(shù)據(jù)層和客戶端層捻奉。

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)捌秩，并進行電能計量和保護九站。

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)服務器脓大，應用服務器部署數(shù)據(jù)采集服務屋骇、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務器部署實時數(shù)據(jù)庫过桌、歷史數(shù)據(jù)庫殷彰、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诚摹。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電哺肘。

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)控渗稍、交易管理佩迟、故障管理、統(tǒng)計分析竿屹、基礎數(shù)據(jù)管理等功能报强，同時為運維人員提供運維APP灸姊，充電用戶提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況秉溉，對設備狀態(tài)力惯、設備使用率、充電次數(shù)坚嗜、充電時長夯膀、充電金額诗充、充電度數(shù)苍蔬、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蝴蜓、充電樁列表碟绑、充電記錄、收益榛舍、能耗溃杖、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁耽慌，查看設備使用率卢圈，合理分配資源。

4.4.2實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設施運行狀況辅任，主要包括充電樁運行狀態(tài)借衅、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量立漏、充電電壓電流鹊属，充電樁告警信息等。

4.4.3交易管理

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

4.4.4故障管理

設備自動上報故障信息沿腰，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進行派發(fā)處理览徒，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矫俺。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題吱殉。

4.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點厘托、充電設施友雳、稿湿、充電時間、充電方式等不同角度押赊，查詢充電交易統(tǒng)計信息饺藤、能耗統(tǒng)計信息等。

4.4.6基礎數(shù)據(jù)管理

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

4.4.7運維APP

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

4.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設備眨柑，主要包含掃碼充電泄廓、賬戶充值，充電卡綁定述茂、交易查詢搂瓣、故障申訴等功能。

4.5硬件配置

1. 總結

面臨越來越嚴重的環(huán)境污染，減小燃油汽車的使用頻率以赤，推廣新能源汽車迫在眉睫。國家積極制定電動汽車科技戰(zhàn)略趟雄，促進電動汽車行業(yè)技術的進步劣饺，將來會有大量的電動汽車進入電網(wǎng)實施充電，由于人的自主意識窖夸，充電過程存在較大的隨機性契片，對電網(wǎng)系統(tǒng)的承受能力提出了重大的挑戰(zhàn)，需要制定相關的措施調節(jié)管理這些行為杂员。對比無序充電模式汛欺，有序充電在管理用戶成本和電網(wǎng)負荷方面有積極影響，且用戶的出行和充電行為具有很強的時空分布性，表明了實施有序充電管理的可行性琉语。

參考文獻：

1. 曹湘.電動汽車有序充電管理優(yōu)化策略研究

2. 袁欣,胡文博.考慮電動汽車有序充電的配電網(wǎng)重構降損策略

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版

作者介紹：

黃琴狗丙，任職江蘇安科瑞電能服務股份有限公司，從事電動汽車有序充電的設計及商務咨詢密哈。