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更新時(shí)間：2024-11-14 
瀏覽次數：408安科瑞 陳聰
摘要： 隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的快速發(fā)展，充電需求的不斷增長(cháng)給電網(wǎng)帶來(lái)了巨大壓力。本文提出了一種基于“車(chē)-路-站-網(wǎng)”信息耦合的電動(dòng)汽車(chē)有序充電策略，通過(guò)整合車(chē)輛、道路、充電站和電網(wǎng)的信息，實(shí)現對電動(dòng)汽車(chē)充電行為的優(yōu)化管理，以提高電網(wǎng)的穩定性和充電效率，同時(shí)降低用戶(hù)充電成本。
關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)充電，有序充電策略，降低充電成本
1.引言
電動(dòng)汽車(chē)作為一種環(huán)保、的交通工具，正逐漸成為未來(lái)交通的發(fā)展趨勢。然而，大規模電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)序充電可能導致電網(wǎng)負荷波動(dòng)、電壓下降等問(wèn)題，影響電網(wǎng)的安全穩定運行。為了解決這些問(wèn)題，需要制定有效的電動(dòng)汽車(chē)有序充電策略，實(shí)現電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)的協(xié)調發(fā)展。
“車(chē)-路-站-網(wǎng)”信息耦合是指將電動(dòng)汽車(chē)、道路、充電站和電網(wǎng)的信息進(jìn)行整合和交互，以實(shí)現對電動(dòng)汽車(chē)充電行為的監控和優(yōu)化管理。通過(guò)這種信息耦合，可以充分利用各方的資源和優(yōu)勢，提高充電效率，降低充電成本，同時(shí)保障電網(wǎng)的安全穩定運行。
2.“車(chē)-路-站-網(wǎng)”信息耦合的實(shí)現
（一）車(chē)輛信息
電動(dòng)汽車(chē)可以通過(guò)車(chē)載通信設備向電網(wǎng)和充電站發(fā)送自身的電池狀態(tài)、行駛路線(xiàn)、充電需求等信息。這些信息可以幫助電網(wǎng)和充電站制定合理的充電計劃，提高充電效率。
道路信息
道路信息包括交通流量、路況等，可以通過(guò)交通監控系統和車(chē)載導航設備獲取。這些信息可以幫助電動(dòng)汽車(chē)選擇的行駛路線(xiàn)和充電站點(diǎn)，減少充電等待時(shí)間。
充電站信息
充電站可以向電網(wǎng)和電動(dòng)汽車(chē)發(fā)送自身的位置、充電功率、空閑充電樁數量等信息。這些信息可以幫助電動(dòng)汽車(chē)選擇合適的充電站點(diǎn)，提高充電效率。
電網(wǎng)信息
電網(wǎng)可以向電動(dòng)汽車(chē)和充電站發(fā)送電網(wǎng)負荷、電價(jià)等信息。這些信息可以幫助電動(dòng)汽車(chē)和充電站制定合理的充電計劃，降低充電成本。
3.有序充電策略的制定
（一）基于電網(wǎng)負荷的充電策略
根據電網(wǎng)負荷情況，制定不同的充電價(jià)格。在電網(wǎng)負荷低谷時(shí)段，降低充電價(jià)格，鼓勵電動(dòng)汽車(chē)充電；在電網(wǎng)負荷高峰時(shí)段，提高充電價(jià)格，電動(dòng)汽車(chē)充電。
實(shí)時(shí)監測電網(wǎng)負荷變化，當電網(wǎng)負荷超過(guò)一定閾值時(shí)，暫停部分電動(dòng)汽車(chē)的充電，以保障電網(wǎng)的安全穩定運行。
基于車(chē)輛行駛路線(xiàn)的充電策略
根據電動(dòng)汽車(chē)的行駛路線(xiàn)和剩余電量，預測電動(dòng)汽車(chē)的充電需求。在電動(dòng)汽車(chē)行駛路線(xiàn)上的充電站提前為其預留充電樁，減少充電等待時(shí)間。
對于長(cháng)途行駛的電動(dòng)汽車(chē)，優(yōu)先在高速公路服務(wù)區等大功率充電站進(jìn)行快速充電，以縮短充電時(shí)間。
基于充電站空閑狀態(tài)的充電策略
實(shí)時(shí)監測充電站的空閑充電樁數量，當空閑充電樁數量較多時(shí)，鼓勵電動(dòng)汽車(chē)前往充電；當空閑充電樁數量較少時(shí)，引導電動(dòng)汽車(chē)選擇其他充電站或等待一段時(shí)間后再進(jìn)行充電。
對于急需充電的電動(dòng)汽車(chē)，可以通過(guò)優(yōu)先排隊等方式，確保其能夠盡快充電。
4.信息交互與協(xié)調機制
4.1信息交互平臺
建立一個(gè)“車(chē)-路-站-網(wǎng)”信息交互平臺，實(shí)現各方信息的實(shí)時(shí)共享和交互。
該平臺可以采用云計算、大數據等技術(shù)，對大量的信息進(jìn)行處理和分析，為有序充電策略的制定提供支持。
4.2協(xié)調機制
建立一套協(xié)調機制，確保各方在信息交互和充電行為管理中能夠協(xié)調一致。例如，當電網(wǎng)負荷過(guò)高時(shí)，電網(wǎng)可以通過(guò)信息交互平臺向充電站發(fā)送指令，暫停部分電動(dòng)汽車(chē)的充電；充電站則可以根據指令，對電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行合理的引導和管理。
5.實(shí)驗與結果分析
為了驗證基于“車(chē)-路-站-網(wǎng)”信息耦合的電動(dòng)汽車(chē)有序充電策略的有效性，進(jìn)行了實(shí)驗測試。實(shí)驗結果表明，該策略能夠有效地降低電網(wǎng)負荷波動(dòng)，提高充電效率，同時(shí)降低用戶(hù)充電成本。
（1）基于交通能源互聯(lián)網(wǎng)理論構建“車(chē)-路-站網(wǎng)”信息耦合模型，聯(lián)合各方實(shí)時(shí)數據預測4方相互影響下的電動(dòng)汽車(chē)選擇不同路徑的充電結果，為綜合4方利益充電選擇策略的實(shí)現提供現實(shí)依據。
（2）將提升電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)充電體驗、改善交通和充電站擁擠程度、提高充電站設備利用率和配電網(wǎng)電壓穩定性作為引導電動(dòng)汽車(chē)的充電目標，為電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)利于4方主體的充電路徑，解決了無(wú)序充電導致其他主體運行體驗降低的問(wèn)題，提高“車(chē)-路-站-網(wǎng)”的整體運行水平。
（3）電動(dòng)汽車(chē)規模后其慢充負荷對配電網(wǎng)的影響也逐漸，而考慮電動(dòng)汽車(chē)快充與慢充負荷聯(lián)合優(yōu)化的充電策略能夠進(jìn)一步降低配電網(wǎng)的負荷波動(dòng)，提升配電網(wǎng)的穩定性，增加配電網(wǎng)對電動(dòng)汽車(chē)的承載能力。
6安.科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺助力有序充電開(kāi)展
6.1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。
6.2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。
6.3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。
6.4安科瑞充電樁云平臺系統功能
6.4.1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。
6.4.2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。
6.4.3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。
6.4.4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。
6.4.5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。
6.4.6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。
6.4.7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
6.4.8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。
6.5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 |
| 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。 |
| 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。 |
7.結論
本文提出了一種基于“車(chē)-路-站-網(wǎng)”信息耦合的電動(dòng)汽車(chē)有序充電策略，通過(guò)整合車(chē)輛、道路、充電站和電網(wǎng)的信息，實(shí)現了對電動(dòng)汽車(chē)充電行為的優(yōu)化管理。該策略能夠提高電網(wǎng)的穩定性和充電效率，降低用戶(hù)充電成本，為電動(dòng)汽車(chē)的普及和發(fā)展提供了有力的支持。未來(lái)，可以進(jìn)一步完善該策略，提高其智能化水平和適應性，以更好地滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的需求。
參考文獻：
[1]劉麗軍.基于“車(chē)-路-站-網(wǎng)”信息耦合的電動(dòng)汽車(chē)有序充電策略
[2]胡海濤，鄭政，何正友，等.交通能源互聯(lián)網(wǎng)體系架構及關(guān)鍵技術(shù)
[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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