安科瑞 陳聰

摘要:隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)(EV)的快速發(fā)展，其對現代電力系統產(chǎn)生了顯著(zhù)影響。本文系統分析了電動(dòng)汽車(chē)充電需求對電力系統的影響，并探討了智能充電、車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、儲能技術(shù)以及政策和市場(chǎng)機制對促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)與電力系統互動(dòng)的作用。研究發(fā)現，電動(dòng)汽車(chē)的集中充電行為可能導致電網(wǎng)負荷峰值增加，對電網(wǎng)穩定性和供電可靠性構成挑戰。智能充電和需求響應策略能有效平衡電網(wǎng)負荷，車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和儲能技術(shù)的應用則增強了電網(wǎng)的靈活性和韌性。政策和市場(chǎng)機制的支持對于推動(dòng)技術(shù)創(chuàng )新和應用至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞:電動(dòng)汽車(chē);有序充電;汽車(chē)充電樁

一、引言

隨著(zhù)全球能源結構的轉型和環(huán)境保護的需求日益增加，電動(dòng)汽車(chē)(EV)作為一種清潔能源交通工具，其發(fā)展速度迅猛，正逐漸成為現代交通體系的重要組成部分。電動(dòng)汽車(chē)不僅能夠有效減少溫室氣體排放，降低對化石能源的依賴(lài)，還有助于推動(dòng)能源消費的低碳化轉型。然而，電動(dòng)汽車(chē)的大規模普及與應用，對現有電力系統提出了新的挑戰和需求。電動(dòng)汽車(chē)的充電需求將對電網(wǎng)的負荷特性、安全穩定運行以及未來(lái)的規劃與建設產(chǎn)生深遠的影響。因此，深入研究電動(dòng)汽車(chē)對現代電力系統的影響對于指導電力系統的優(yōu)化調整、保障電力供應的可靠性以及促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)健康發(fā)展具有重要的理論和實(shí)踐意義。

二、電動(dòng)汽車(chē)對電力系統的需求分析

2.1 電動(dòng)汽車(chē)充電模式

電動(dòng)汽車(chē)充電模式主要分為慢充、快充和換電三種。慢充通常在家庭或公共停車(chē)場(chǎng)進(jìn)行，充電時(shí)間較長(cháng)，但對電網(wǎng)沖擊小，有利于電網(wǎng)負荷的平衡?？斐淠軌蛟诙虝r(shí)間內為電動(dòng)汽車(chē)補充大量電能，適用于長(cháng)途行駛中的快速補電，但對電網(wǎng)的負荷峰值和穩定性造成較大影響。換電模式則是直接更換電池，充電時(shí)間問(wèn)題得以忽略，但需要建立復雜的物流和服務(wù)體系。不后的充電模式對電力系統的需求和影響各不相同，合理規劃和管理充電模式對于緩解電網(wǎng)壓力、提高能源利用效率具有重要意義。

2.2 電動(dòng)汽車(chē)充電負荷特性

電動(dòng)汽車(chē)充電負荷特性受多種因素影響，包括充電功率、充電時(shí)間、充電地點(diǎn)等。充電功率直接決定了充電速度和電網(wǎng)的負荷需求;充電時(shí)間的選擇則與用戶(hù)的出行習慣和電價(jià)政策密切相關(guān)，夜間低谷時(shí)段充電可以利用電網(wǎng)的閑置容量，減少對電網(wǎng)的沖擊;充電地點(diǎn)的分布則影響著(zhù)電網(wǎng)的局部負荷分布和變化。理解和分析電動(dòng)汽車(chē)充電負荷特性，對于電網(wǎng)的負荷預測、調度優(yōu)化以及基礎設施規劃至關(guān)重要，

2.3 電動(dòng)汽車(chē)充電需求預測

準確預測電動(dòng)汽車(chē)的充電需求對于電力系統的規劃和運行具有重要意義。預測方法通常包括歷史數據分析、用戶(hù)行為研究和數學(xué)建模等。通過(guò)分析電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的充電習慣、出行模式以及充電設施的使用情況，結合電動(dòng)汽車(chē)的增長(cháng)趨勢和政策導向，可以建立充電需求的預測模型，這有助于電網(wǎng)運營(yíng)商合理安排電力資源，優(yōu)化電網(wǎng)結構，同時(shí)為充電設施的布局提供科學(xué)依據。

三、 電動(dòng)汽車(chē)充電對電力系統的影響

3.1 電網(wǎng)負荷影響分析

電動(dòng)汽車(chē)的大規模充電需求將直接影響電網(wǎng)的負荷特性。首先，電動(dòng)汽車(chē)充電需求的增加會(huì )提高電網(wǎng)的總負荷水平，尤其是在晚上住宅區和白天商業(yè)區的充電高峰期，可能導致電網(wǎng)負荷達到新的峰值。其次，電動(dòng)汽車(chē)充電負荷的波動(dòng)性和不確定性增加了電網(wǎng)負荷預測的難度，對電網(wǎng)的調度和運行管理提出了更高要求。此外，如果大量電動(dòng)汽車(chē)在同一時(shí)間段內集中充電,可能會(huì )引起局部電網(wǎng)的過(guò)載，影響電網(wǎng)的穩定性和供電可靠性，

3.2 電網(wǎng)運行安全性影響

電動(dòng)汽車(chē)充電對電網(wǎng)運行安全性的影響主要體現在對電網(wǎng)穩定性和供電可靠性的潛在威脅。隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)充電需求的增加，電網(wǎng)需要承擔更大的負荷，這可能導致電壓波動(dòng)和電力品質(zhì)下降，尤其是在電網(wǎng)邊緣或負荷集中的區域。此外，電動(dòng)汽車(chē)充電負荷的快速變化可能引發(fā)電網(wǎng)頻率波動(dòng)，影響電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩定性。在*端情況下，如果電網(wǎng)無(wú)法有效應對大規模電動(dòng)汽車(chē)充電引起的負荷變化，可能會(huì )導致電網(wǎng)故障甚至大面積停電。

3.3 電網(wǎng)規劃與擴展需求

隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的普及，電網(wǎng)規劃和擴展面臨新的挑戰。電動(dòng)汽車(chē)充電需求的增加不僅需要更多的發(fā)電能力，還需要電網(wǎng)基礎設施的改造和擴建，以適應更高的負荷需求和保證電力供應的可靠性。這包括增加變電站容量、升級配電網(wǎng)設施、優(yōu)化電網(wǎng)結構等。同時(shí)，為了應對電動(dòng)汽車(chē)充電負荷的不確定性和波動(dòng)性，電網(wǎng)規劃還需要考慮引入更多的可再生能源和儲能設施，以提高電網(wǎng)的靈活性和韌性。

3.4 可再生能源整合的影響

電動(dòng)汽車(chē)的充電需求增加為可再生能源的整合提供了新的機遇。通過(guò)優(yōu)化電動(dòng)汽車(chē)的充電時(shí)間和模式，可以促進(jìn)太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源的消納，提高其在能源結構中的比例。例如，鼓勵電動(dòng)汽車(chē)在太陽(yáng)能發(fā)電高峰期間充電，可以直接利用太陽(yáng)能發(fā)電，減少對傳統化石能源的依賴(lài)，降低碳排放。此外，電動(dòng)汽車(chē)還可以作為移動(dòng)儲能單元，通過(guò)車(chē)網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)實(shí)現與電網(wǎng)的雙向互動(dòng)，不僅可以在電力需求低谷時(shí)儲存能量，在高峰時(shí)段釋放能量回饋電網(wǎng)，還可以提供頻率調節、電壓支撐等輔助服務(wù)，進(jìn)一步提高電網(wǎng)的穩定性和可再生能源的利用效率。

四、解決方案

圖1 平臺結構圖

充電運營(yíng)管理平臺是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數據技術(shù)的充電設施管理系統，可以實(shí)現對充電樁的監控、調度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶(hù)的充電體驗和服務(wù)質(zhì)量。用戶(hù)可以通過(guò)APP或小程序提前預約充電，避免在充電站排隊等待的情況，同時(shí)也能為充電站提供更準確的充電需求數據，方便后續的調度和管理。通過(guò)平臺可對充電樁的功率、電壓、電流等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，及時(shí)發(fā)現和處理充電樁故障和異常情況對充電樁的功率進(jìn)行控制和管理，確保充電樁在合理的功率范圍內充電，避免對電網(wǎng)造成過(guò)大的負荷。

五、安科瑞充電樁云平臺具體的功能

平臺除了對充電樁的監控外，還對充電站的光伏發(fā)電系統、儲能系統以及供電系統進(jìn)行集中監控和統一協(xié)調管理，提高充電站的運行可靠性，降低運營(yíng)成本，平臺系統架構如圖3所示。

圖2 充電樁運營(yíng)管理平臺系統架構

大屏顯示：展示充電站設備統計、使用率排行、運營(yíng)統計圖表、節碳量統計等數據。

圖3 大屏展示界面

站點(diǎn)監控：顯示設備實(shí)時(shí)狀態(tài)、設備列表、設備日志、設備狀態(tài)統計等功能。

圖4 站點(diǎn)監控界面

設備監控：顯示設備實(shí)時(shí)信息、配套設備狀態(tài)、設備實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、關(guān)聯(lián)訂單信息、充電功率曲線(xiàn)等。

圖5 設備監控界面

運營(yíng)趨勢統計：顯示運營(yíng)信息查詢(xún)、站點(diǎn)對比曲線(xiàn)、日月年報表、站點(diǎn)對比列表等功能。

圖6 運營(yíng)趨勢界面

收益查詢(xún)：提供收益匯總、實(shí)際收益報表、收益變化曲線(xiàn)、支付方式占比等功能。

圖7 收益查詢(xún)界面

故障分析：提供故障匯總、故障狀態(tài)餅圖、故障趨勢分析、故障類(lèi)型餅圖等功能。

圖8 故障分析界面

訂單記錄：提供實(shí)時(shí)/歷史訂單查詢(xún)、訂單終止、訂單詳情、訂單導出、運營(yíng)商應收信息、充電明細、交易流水查詢(xún)、充值余額明細等功能。

圖9 訂單查詢(xún)界面

六、產(chǎn)品選型

安科瑞為廣大用戶(hù)提供慢充和快充兩種充電方式，便攜式、壁掛式、落地式等多種類(lèi)型的充電樁，包含智能7kw/21kw交流充電樁，30kw直流充電樁，60kw/80kw/120kw/180kw直流一體式充電樁來(lái)滿(mǎn)足新能源汽車(chē)行業(yè)快速、經(jīng)濟、智能運營(yíng)管理的市場(chǎng)需求。實(shí)現對動(dòng)力電池快速、高效、安全、合理的電量補給，同時(shí)為提高公共充電樁的效率和實(shí)用性，具有有智能監測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能；智能計量：輸出配置智能電能表，進(jìn)行充電計量，具備完善的通信功能；云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實(shí)現實(shí)時(shí)監控，財務(wù)報表分析等等；遠程升級：具備完善的通訊功能，可遠程對設備軟件進(jìn)行升級；保護功能：具備防雷保護、過(guò)載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能；適配車(chē)型：滿(mǎn)足國標充電接口，適配所有符合國標的電動(dòng)汽車(chē)，適應不同車(chē)型的不同功率。下面是具體產(chǎn)品的型號和技術(shù)參數。

七、現場(chǎng)圖片

八、結論

電動(dòng)汽車(chē)的廣泛應用對電網(wǎng)負荷特性、運行安全性和規劃擴展提出了新的要求。智能充電和需求響應能有效管理電動(dòng)汽車(chē)充電負荷，減輕對電網(wǎng)的影響。車(chē)聯(lián)網(wǎng)和儲能技術(shù)的結合提升了電網(wǎng)的靈活性和韌性，有助于電動(dòng)汽車(chē)與電力系統的深度融合。政策和市場(chǎng)機制的完善是推動(dòng)這一進(jìn)程的關(guān)鍵。