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更新時(shí)間：2024-11-05 
瀏覽次數：438安科瑞 陳聰
摘要：針對目前大規模分布式電源和電動(dòng)汽車(chē)接入配電網(wǎng)后，給配電網(wǎng)可靠性帶來(lái)一定影響的問(wèn)題，提出一種含有分布式電源和電動(dòng)汽車(chē)的新型配電網(wǎng)的可靠性評估方法，需要考慮一下幾點(diǎn)。首先，考慮風(fēng)光出力的不確定性和相關(guān)性；其次，考慮電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)行為特征，提出了基于動(dòng)態(tài)分時(shí)電價(jià)的電動(dòng)汽車(chē)有序充放電控制策略。，基于IEEE-RBTSBus6測試系統的主饋線(xiàn)F4，對系統的可靠性指標進(jìn)行計算分析，結果表明所提的風(fēng)光聯(lián)合出力模型和有序充放電控制策略可以有效降低對配電網(wǎng)可靠性的影響。
關(guān)鍵詞：分布式電源；風(fēng)光聯(lián)合出力；電動(dòng)汽車(chē)；有序充放電；配電網(wǎng)；可靠性評估
1.引言
在“碳達峰”和“碳中和”的目標驅動(dòng)下，以風(fēng)力、光伏發(fā)電為主的分布式電源在全球范圍內得到大力發(fā)展，根據國際可再生能源署發(fā)布的《2022年可再生能源發(fā)電量統計報告》，全球風(fēng)力、光伏發(fā)電裝機分別達到825GW、849GW。電動(dòng)汽車(chē)作為一種具有廣闊發(fā)展前景的綠色交通工具，也是實(shí)現“雙碳”目標的重要途徑之一，得到了大力發(fā)展。但是，風(fēng)電、光伏機組的出力受到光照強度、溫度、風(fēng)速等自然條件的影響，具有較強的隨機性、間歇性及波動(dòng)性，電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電行為在時(shí)空上具有較強的隨機性，其充電負荷會(huì )改變日負荷變化趨勢，進(jìn)而影響配電網(wǎng)的可靠性。大規模的分布式電源和電動(dòng)汽車(chē)接入配電網(wǎng)，勢必會(huì )給配電網(wǎng)的可靠性帶來(lái)影響，因此，需要對含分布式電源和電動(dòng)汽車(chē)的配電網(wǎng)的可靠性進(jìn)行評估。
分布式電源以及電動(dòng)汽車(chē)接入配電網(wǎng)現狀
目前關(guān)于分布式電源接入配電網(wǎng)的研究主要在分布式電源出力模型的建立、優(yōu)化配置、選址定容等方面。相較于傳統配電網(wǎng)可靠性評估，針對分布式電源和負荷的相關(guān)性，基于秩相關(guān)系數矩陣理論，并采用拉丁超立方抽樣方法，提出了一種考慮分布式電源和負荷相關(guān)性模型。針對分布式電源出力和負荷功率的不確定性，提出了一種基于威布爾-馬爾科夫(Weibull-Markov)模型，能夠更準確地模擬分布式電源的多運行狀態(tài)。以高滲透率可再生能源接入配電網(wǎng)為背景，分析分布式電源的滲透率對所接入系統的供電模式和可靠性的影響。但上述方法在進(jìn)行可靠性計算時(shí)，僅考慮了風(fēng)光出力的不確定性，沒(méi)有考慮其相關(guān)性。
現階段，對于電動(dòng)汽車(chē)接入配電網(wǎng)的研究主要集中在充電負荷預測、優(yōu)化調度、充電站規劃等方面。針對在建立電動(dòng)汽車(chē)充電負荷預測模型時(shí)存在模型與參數設置、用戶(hù)行為特征不匹配的問(wèn)題，通過(guò)對充電負荷預測影響因素的分析，提出了基于時(shí)刻充電概率的負荷預測模型。通過(guò)建立計及需求響應和路-電耦合特性的配電網(wǎng)可靠性評估模型，準確預測電動(dòng)汽車(chē)時(shí)空分布負荷。針對配電網(wǎng)所能承受的負荷不滿(mǎn)足大規模電動(dòng)汽車(chē)充電功率的問(wèn)題，考慮電動(dòng)汽車(chē)充放電接入退出的隨機性，提出了電動(dòng)汽車(chē)有序充放電控制策略。針對電動(dòng)汽車(chē)采用傳統分時(shí)電價(jià)的充電方式時(shí)，會(huì )產(chǎn)生新的負荷尖峰的問(wèn)題，提出基于動(dòng)態(tài)電價(jià)的電動(dòng)汽車(chē)充電站有序充放電控制策略?，F有關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)接入配電網(wǎng)后可靠性評估方面的研究較少，雖然從電動(dòng)汽車(chē)的類(lèi)型、數量和接入位置3方面進(jìn)行可靠性分析，但是在電動(dòng)汽車(chē)采取不同有序充放電控制策略時(shí)未考慮對配電網(wǎng)可靠性帶來(lái)的影響。
3安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺系統選型方案
3.1概述
AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營(yíng)云平臺系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的電動(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數據采集和監控，實(shí)時(shí)監控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢(xún)等。同時(shí)對充電機過(guò)溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過(guò)壓，欠壓，絕緣低各類(lèi)故障進(jìn)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(hù)通過(guò)微信、支付寶，云閃付掃碼充電。
3.2應用場(chǎng)所
適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。
3.3系統結構
系統分為四層：
1）即數據采集層、網(wǎng)絡(luò )傳輸層、數據層和客戶(hù)端層。
2）數據采集層：包括電瓶車(chē)智能充電樁通訊協(xié)議為標準modbus-rtu。電瓶車(chē)智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進(jìn)行電能計量和保護。
3）網(wǎng)絡(luò )傳輸層：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )將數據上傳至搭建好的數據庫服務(wù)器。
4）數據層：包含應用服務(wù)器和數據服務(wù)器，應用服務(wù)器部署數據采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數據服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。
5）應客戶(hù)端層：系統管理員可在瀏覽器中訪(fǎng)問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費平臺。終端充電用戶(hù)通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。
小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實(shí)時(shí)監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時(shí)為運維人員提供運維APP，充電用戶(hù)提供充電小程序。
3.4安科瑞充電樁云平臺系統功能
3.4.1智能化大屏
智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數、充電時(shí)長(cháng)、充電金額、充電度數、充電樁故障等進(jìn)行統計顯示，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。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。
3.4.2實(shí)時(shí)監控
實(shí)時(shí)監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(guò)程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。
3.4.3交易管理
平臺管理人員可管理充電用戶(hù)賬戶(hù)，對其進(jìn)行賬戶(hù)進(jìn)行充值、退款、凍結、注銷(xiāo)等操作，可查看小區用戶(hù)每日的充電交易詳細信息。
3.4.4故障管理
設備自動(dòng)上報故障信息，平臺管理人員可通過(guò)平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運維人員可通過(guò)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(hù)也可通過(guò)充電小程序反饋現場(chǎng)問(wèn)題。
3.4.5統計分析
通過(guò)系統平臺，從充電站點(diǎn)、充電設施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢(xún)充電交易統計信息、能耗統計信息等。
3.4.6基礎數據管理
在系統平臺建立運營(yíng)商戶(hù)，運營(yíng)商可建立和管理其運營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設施，維護充電設施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線(xiàn)卡用戶(hù)充值、凍結和解綁。
3.4.7運維APP
面向運維人員使用，可以對站點(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)行遠程參數設置，同時(shí)可接收故障推送
3.4.8充電小程序
面向充電用戶(hù)使用，可查看附近空閑設備，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。
3.5系統硬件配置
| 類(lèi)型 | 型號 | 圖片 | 功能 |
| 安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺 | AcrelCloud-9000 |
| 安科瑞響應節能環(huán)保、綠色出行的號召，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、智能運營(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、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)現對動(dòng)力電池快速、安全、合理的電量補給，能計時(shí)，計電度、計金額作為市民購電終端，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(xiàn)制，防護等級IP65，具備防雷 保護、過(guò)載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方：4G/wifi/藍牙支持刷卡，掃碼、免費充電可選配顯示屏 |
| 互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | AEV-DC030D |
| 額定功率30kW，三相五線(xiàn)制，防護等級IP54，具備防雷保護、過(guò)載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠 程升級，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、免費充電 |
| 互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | AEV-DC060S |
| 額定功率60kW，三相五線(xiàn)制，防護等級IP54，具備防雷保護、過(guò)載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，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、免費充電 |
| 互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | AEV-DC120S |
| 額定功率120kW，三相五線(xiàn)制，防護等級IP54，具備防雷保護、過(guò)載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，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、過(guò)載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10A-TYHN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電 ACX10A-TYN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，免費充電 ACX10A-YHW：防護等級IP65，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YW：防護等級IP65，支持刷卡、免費充電 ACX10A-MW：防護等級IP65，僅支持免費充電 |
| 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、過(guò)載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX2A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護等級IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護等級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、過(guò)載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX20A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX20A-YN：防護等級IP21，支持刷卡，免費充電 |
| 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、過(guò)載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10B-YHW：戶(hù)外使用，落地式安裝，包含1臺主機及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臺主機及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 |
| 智能邊緣計算網(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擴展模塊，485擴展模塊。 |
| 擴展模塊ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
| 擴展模塊ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通 | ||
| 導軌式單相電表 | ADL200 |
| 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，輸入電流：10（80）A； 電能精度：1級 支持Modbus和645協(xié)議 證書(shū)：MID/CE認證 |
| 導軌式電能計量表 | ADL400 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統計，總正反向無(wú)功電能統計；紅外通訊；電流規格：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，無(wú)功電能精度2級 證書(shū)：MID/CE認證 |
| 無(wú)線(xiàn)計量?jì)x表 | ADW300 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（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四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目） 證書(shū)：CPA/CE認證 |
| 導軌式直流電表 | DJSF1352-RN |
| 直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量，復費率電能統計，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，1路485通訊，1路直流電能計量AC/DC85-265V供電 證書(shū)：MID/CE認證 |
| 面板直流電表 | PZ72L-DE |
| 直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量: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 證書(shū)：CE認證 |
| 電氣防火限流式保護器 | ASCP200-63D |
| 導軌式安裝，可實(shí)現短路限流滅弧保護、過(guò)載限流保護、內部超溫限流保護、過(guò)欠壓保護、漏電監測、線(xiàn)纜溫度監測等功能;1路RS485通訊，1路NB或4G無(wú)線(xiàn)通訊(選配);額定電流為0~63A，額定電流菜單可設。 |
| 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(xiàn)，亦可帶電操作，不影響客戶(hù)正常用電，可與繼電器保護、測量以及計量裝置配套使用。 |
| 霍爾傳感器 | AHKC |
| 霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復雜信號的隔離轉換，通過(guò)霍爾效應原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受，響應時(shí)間快，電流測量范圍寬精度高，過(guò)載能力強，線(xiàn)性好，抗干擾能力強。 |
| 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)作保護器，主要適用于交流50Hz，額定電壓為400V及以下的TT或TN系統配電線(xiàn)路，防止接地故障電流引起的設備和電氣火災事故，也可用于對人身觸電危險提供間接接觸保護。 |
| 絕緣監測儀 | AIM-D100-ES |
| AIM-D100-ES系列直流絕緣監測儀可以應用在15~1500V的直流系統中，用于在線(xiàn)監測直流不接地系統正負極對地絕緣電阻，當絕緣電阻低于設定值時(shí)，發(fā)出預警或報警信號。 |
| 絕緣監測儀 | AIM-D100-T |
| AIM-D100-T系列直流絕緣監測儀可以應用在10~1000V的直流系統中，用于在線(xiàn)監測直流不接地系統正負極對地絕緣電阻，當絕緣電阻低于設定值時(shí)，發(fā)出預警或報警信號。 |
結束語(yǔ)
通過(guò)過(guò)對含風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統和電動(dòng)汽車(chē)的配電網(wǎng)的現狀分析，可以得出以下結論：
從DG的類(lèi)型進(jìn)行可靠性進(jìn)行分析，與無(wú)DG接入的情況相比，接入DG后可以有效地提高配電網(wǎng)的可靠性，單獨接入風(fēng)電比單獨接入光伏發(fā)電機的可靠性要高，而接入風(fēng)光互補發(fā)電系統比單獨接入風(fēng)電、光伏后的可靠性更高。
對接入無(wú)序充電的EV進(jìn)行可靠性分析，結果表明電動(dòng)汽車(chē)的接入不僅會(huì )增加系統的負荷峰值，還大大降低了配電網(wǎng)的可靠性，隨著(zhù)數量的增加，可靠性惡化程度加劇。
對EV采用不同的有序充放電方式后進(jìn)行可靠性評估，結果表明采用分時(shí)電價(jià)和動(dòng)態(tài)電價(jià)的有序充放電方式比無(wú)序充電的方式的可靠性要高，采用文中的動(dòng)態(tài)分時(shí)電價(jià)的充放電方式對配電網(wǎng)可靠性影響。
參考文獻：
[1]王輝，李旭陽(yáng).含分布式電源和電動(dòng)汽車(chē)的配電網(wǎng)可靠性評估
[2]胡美玉,胡志堅,胡夢(mèng)月.計及相關(guān)性的含分布式電源配電系統可靠性評估
[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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