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)施面臨著電力負荷激增、電網(wǎng)穩(wěn)定性下降等挑戰(zhàn)。本文針對當前充電設(shè)施無序充電導致的電網(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)計了包含邊緣計算網(wǎng)關(guān)、智能排隊算法和功率動態(tài)分配策略的有序充電管控終端架構(gòu)，并詳細闡述了其工作原理和實現(xiàn)方法。系統(tǒng)采用分層控制策略，實現(xiàn)臺區(qū)內(nèi)充電負荷與供電能力的自動平衡，同時支持V2G雙向充放電功能。實際應用表明，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；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，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，也對電網(wǎng)運行提出了嚴峻挑戰(zhàn)。無序充電行為導致用電高峰時段電網(wǎng)負荷激增，而低谷時段充電設(shè)施又大量閑置，不僅造成資源浪費，還可能影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

  在此背景下，有序充電技術(shù)應運而生并成為研究熱點。有序充電（Orderly Charging）是指通過智能化手段對電動汽車充電過程進行協(xié)調(diào)控制，使其在滿足用戶基本充電需求的前提下，主動響應電網(wǎng)調(diào)度指令，實現(xiàn)削峰填谷、促進新能源消納等目標。國家發(fā)改委等四部門在《關(guān)于加強新能源汽車與電網(wǎng)融合互動的實施意見》中明確提出，到2025年參與試點示范的城市要實現(xiàn)私人充電樁充電電量80%以上集中在低谷時段的目標，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，實現(xiàn)了充電負荷的預測、優(yōu)化調(diào)度和動態(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"已實現(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超充、車網(wǎng)互動等先進技術(shù)。

  然而，現(xiàn)有系統(tǒng)在實時性、兼容性和經(jīng)濟性方面仍存在不足。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的前提下實現(xiàn)電網(wǎng)優(yōu)化目標，也是亟待解決的關(guān)鍵問題。

安科瑞充電樁收費運營云平臺助力新能源汽車有序充電

1概述

  AcrelCloud9000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(shù)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(wù)、支付管理，交易結(jié)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。

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(chǔ)設(shè)施設(shè)計。

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)議為標準modbusrtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)， 并進行電能計量和保護。

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

4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

4.1智能化大屏

  智能化大屏展示站點分布情況，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(shè)備使用率，合理分配資源。

4.2實時監(jiān)控

  實時監(jiān)視充電設(shè)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。

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(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細信息。

4.4故障管理

  設(shè)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(jié)果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

4.5統(tǒng)計分析

  通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設(shè)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。

4.6基礎(chǔ)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(shè)施，維護充電設(shè)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(jié)和解綁。

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(shè)置，同時可接收故障推送

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)計的充電站有序充電管控終端及方法有效解決了當前電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施面臨的諸多挑戰(zhàn)。通過融合邊緣計算、智能排隊算法和動態(tài)功率分配等關(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)實現(xiàn)了電網(wǎng)安全、運營效益和用戶體驗的多目標優(yōu)化。實際應用數(shù)據(jù)顯示，在深圳蓮花山超充站等示范項目中，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)應對春節(jié)高峰時，保持了99.98%的服務(wù)可用性。這些成果驗證了系統(tǒng)設(shè)計的有效性和實用性，為國家發(fā)改委等四部門提出的車網(wǎng)互動發(fā)展目標提供了技術(shù)支撐。