安科瑞 陳聰

摘要：大量家用電動(dòng)汽車(chē)集中時(shí)段充電，給區域配電網(wǎng)帶來(lái)較大的壓力。為了在滿(mǎn)足充電負荷需求的情況下，減少對配電網(wǎng)的影響，需要開(kāi)展有序充電。文中建立了變電站一小區充電樁接入控制模式，通過(guò)對小區電動(dòng)汽車(chē)充電行為的分析，提出了兩階段優(yōu)化調度策略。首先，在滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)充電負荷需求的約束條件下，提出以變電站側負荷水平均衡為目標的區域充電樁接入控制策略，獲得區域充電樁整體分時(shí)段接入量；而后以各傳輸線(xiàn)路負載均衡為目標，優(yōu)化得到各小區分時(shí)段接入的電動(dòng)汽車(chē)數量。針對某變電站供電區域內、不同滲透比例下的電動(dòng)汽車(chē)充電進(jìn)行了優(yōu)化調度仿真，研究了不同運行方式下充電負荷對電網(wǎng)負荷峰谷差和運行參數的影響，結果表明所建模型正確，并通過(guò)分析給出了配電網(wǎng)改造的建議。

關(guān)鍵詞：充電樁調度；電動(dòng)汽車(chē)；有序充電；區域負荷優(yōu)化；粒子群優(yōu)化；分支定界法

0引言

電動(dòng)汽車(chē)的*排放和不依賴(lài)于石化能源兩大優(yōu)勢使其在新能源汽車(chē)領(lǐng)域一直備受關(guān)注，成為了汽車(chē)產(chǎn)業(yè)應對環(huán)境問(wèn)題的重要突破口。然而，大量電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)序并網(wǎng)充電，尤其是負荷高峰時(shí)接入充電，進(jìn)一步加劇了負荷峰谷差，給區域電網(wǎng)帶來(lái)負荷壓力和電能質(zhì)量影響。文獻表明電動(dòng)汽車(chē)滲透率達到20%時(shí)會(huì )給配電網(wǎng)帶來(lái)35.8%的負荷增長(cháng)。文獻研究了不同電動(dòng)汽車(chē)匯聚度和接入水平下充電行為給配電網(wǎng)電壓水平帶來(lái)的不利影響。文獻表明如果不能對電動(dòng)汽車(chē)充電進(jìn)行協(xié)調控制，將導致區域配電變壓器和線(xiàn)路的過(guò)載，大大降低配電網(wǎng)運行經(jīng)濟性和安全可靠性。

目前，針對電動(dòng)汽車(chē)并網(wǎng)充電帶來(lái)的問(wèn)題，國內外學(xué)者結合電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)、充電需求等動(dòng)態(tài)信息，提出電動(dòng)汽車(chē)有序充電優(yōu)化控制策略，改善區域的負荷水平與電能質(zhì)量。文獻以充電成本和網(wǎng)損最小為目標，通過(guò)基于網(wǎng)損靈敏度選擇優(yōu)先的實(shí)時(shí)有序充電控制策略有效降低配電網(wǎng)的網(wǎng)損，并改善配電網(wǎng)的節點(diǎn)電壓波形。文獻[5]提出電動(dòng)汽車(chē)有序控制的二級優(yōu)化算法，在離散的充電時(shí)間點(diǎn)結合風(fēng)能轉移充電負荷并進(jìn)行頻率調整。文獻則通過(guò)動(dòng)態(tài)響應分時(shí)電價(jià)，提出最小化客戶(hù)充電成本和削峰填谷的有序充電啟發(fā)式算法。

目前控制電動(dòng)汽車(chē)有序充電的策略已有研究，但都是對整體區域進(jìn)行協(xié)調控制，達到改善負荷特性的目的，沒(méi)考慮區域電網(wǎng)結構與充電負荷分布的影響，不能實(shí)際指導有序充電的控制過(guò)程。根據中國電動(dòng)汽車(chē)現狀以及發(fā)展規劃，電動(dòng)私家車(chē)將在未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)消費市場(chǎng)中占據極大的比例，具有量大、分散且充電時(shí)間集中等特點(diǎn)，易于實(shí)現有序充電。因此，研究私人電動(dòng)汽車(chē)并網(wǎng)充電的有序控制策略可以有效減少電網(wǎng)基礎設施投資，同時(shí)指導配電網(wǎng)合理規劃與運行。

本文以變電站供電范圍內各小區充電樁為整體研究對象，提出變電站-小區充電樁優(yōu)化接入控制模式及策略，在滿(mǎn)足區域充電負荷需求條件下，計及網(wǎng)絡(luò )結構因素，以變電站和配電線(xiàn)路負載均衡為目標，實(shí)現各住宅區電動(dòng)汽車(chē)充電的有序控制，并采用優(yōu)化理論進(jìn)行兩階段求解。

1變電站-小區充電樁的接入控制

交流充電樁是電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行常規慢速充電的重要設施，通常安裝于電動(dòng)汽車(chē)充電站、公共停車(chē)場(chǎng)、住宅小區停車(chē)場(chǎng)、大型商場(chǎng)停車(chē)場(chǎng)等場(chǎng)所。其中，住宅小區停車(chē)場(chǎng)內私人電動(dòng)汽車(chē)的夜間長(cháng)時(shí)間泊車(chē)為電動(dòng)汽車(chē)有序充電的接入控制提供了可能性。

1.1小區充電樁的接入模式與策略

城市中各小區充電樁在地理位置上較為分散，為了有效實(shí)現充電樁的優(yōu)化接入，本文提出“分散接入，集中管控”的接入控制模式，將整體充電控制分為3層：在用電層進(jìn)行充電樁接入的管理控制，在配電層實(shí)現數據通信，在輸變電層實(shí)現優(yōu)化接入控制，如圖1所示。

圖1變電站-小區充電樁接入控制模式圖

為實(shí)現該控制模式，需要在配電網(wǎng)中增加充電樁接入控制中心、充電樁管理系統、變電站-充電樁通信信道3部分，具體功能如下。

充電樁接入控制中心位于110kV變電站內，主要功能包括采集各小區充電管理系統提供的可充電的電池數量及狀態(tài)預測數據，結合變電站側的基礎負荷(居民用電、商業(yè)用電和工業(yè)用電等)進(jìn)行優(yōu)化計算，計算出可調度時(shí)段內充電樁*優(yōu)接入充電數量，再結合10kV線(xiàn)路實(shí)時(shí)負載率和電池待充量，將充電樁接入量?jì)?yōu)化分配至各條線(xiàn)路上。

充電樁管理系統位于居民住宅區內，與10kV線(xiàn)路建立多對一、一對一的映射，主要功能包括采集小區內充電樁中待充電池的數量、荷電狀態(tài)(SOC)及其可調度性，預測管理區域內電動(dòng)汽車(chē)接入規律，將數據實(shí)時(shí)傳送至變電站調度中心，再根據調度中心分配的充電計劃安排各小區電動(dòng)汽車(chē)并網(wǎng)充電。

變電站至小區的通信信道是充電樁優(yōu)化調度的數據傳輸基礎，包括主干傳輸層、匯聚層和接入層。主干傳輸層主要利用目前配電通信網(wǎng)為變電站至各個(gè)充電樁管理系統之間提供信息傳輸；匯聚層則利用光線(xiàn)路終端(OLT)和光分配節點(diǎn)(ODN)將接入層信息進(jìn)行匯集；接入層功能為利用有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)為充電樁管理系統與小區內各充電樁之間提供數據通信服務(wù)7

接入控制的優(yōu)化計算在變電站內控制中心進(jìn)行，電動(dòng)汽車(chē)的接入充電則由各個(gè)小區充電樁管理系統完成，優(yōu)化計算的計算流程如圖2所示。

圖2電動(dòng)汽車(chē)兩階段優(yōu)化接入控制流程圖

接入控制策略包含2個(gè)優(yōu)化過(guò)程，第1次優(yōu)化過(guò)程為整體車(chē)輛*優(yōu)接入調度。已知量為變電站供電范圍內的待充電池預測數量及其SOC、接入規律預測、變電站基礎負荷，決策變量為*優(yōu)整體充電樁接入方案，尋優(yōu)目標為變電站供電區域內的*優(yōu)負荷水平。第2次優(yōu)化過(guò)程為對*優(yōu)整體電池接入方案進(jìn)行優(yōu)化分配，已知量為某調度時(shí)刻的整體充電接入方案，尋優(yōu)目標為均衡各小區接入充電后的傳輸線(xiàn)路的負載率，從而降低整體線(xiàn)損。決策變量為各個(gè)小區待充電的各類(lèi)SOC的電動(dòng)汽車(chē)數量。

1.2小區電動(dòng)汽車(chē)充電負荷模型

小區內電動(dòng)汽車(chē)充電負荷特性與居民的生活習慣等因素密切相關(guān)，居民固有的生活規律造成了小區內電動(dòng)車(chē)充電負荷具有短時(shí)聚集性的特點(diǎn)，因此有必要對各小區電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行統計分析，以獲取充電負荷建模的3個(gè)基本屬性：車(chē)輛電池達到時(shí)刻、電池初始SOC、車(chē)輛電池可調度性。

一般而言，車(chē)輛電池達到時(shí)刻即為有充電需求的電動(dòng)汽車(chē)最后一次出行結束后泊車(chē)的時(shí)刻，待充時(shí)刻x服從正態(tài)分布[8],其概率密度f(wàn)s(x)為：

fs(x)=

式中：μ=17.6;σ=3.4。

初始SOC與車(chē)輛行駛距離相關(guān)，根據對私人電動(dòng)汽車(chē)日行駛里程的統計分析，SOC(公式中用E。表示)的概率密度函數[9]為：

式中：S為私家車(chē)電池容量；po為充電樁充電功率，本文假設電池為恒功率充電。

充電的可調度性指接入充電樁待充的私家車(chē)用戶(hù)選擇由變電站-小區充電樁管理系統統一安排充電或立即并網(wǎng)充電，因此根據用戶(hù)意愿把用戶(hù)的充電需求分為接入即充和可控充電2類(lèi)。同時(shí)，為了簡(jiǎn)化調度控制，根據電池SOC的不同將待充車(chē)輛電池分為A(SOC為10%～30%)、B(SOC為30%~50%)、C(SOC為50%～70%)3類(lèi)。

通常而言，小區的負荷從晚上6點(diǎn)至早上7點(diǎn)經(jīng)歷了高峰到低谷的整個(gè)過(guò)程[10],而考慮到居民在下班后通常集中選擇給電動(dòng)汽車(chē)充電，而該時(shí)刻剛好位于居民區用電負荷高峰時(shí)段，大大加劇了配電網(wǎng)負荷壓力和負荷峰谷差，因此在該時(shí)間段應進(jìn)行充電接入控制，保障配電網(wǎng)安全運行，即該時(shí)段為電動(dòng)汽車(chē)*優(yōu)調度時(shí)段。

1.3兩階段優(yōu)化建模

1.3.1一次優(yōu)化調度建模

變電站一次優(yōu)化調度是在已知變電站基礎負荷和各小區電動(dòng)汽車(chē)充電需求的情況下，通過(guò)分時(shí)段調度接入電網(wǎng)的充電樁數量，平抑負荷曲線(xiàn)，從而降低配電網(wǎng)的峰谷差和線(xiàn)路損耗。為此，有如下假設。

（1）調度時(shí)段為18:00至次日07:00,每隔30min進(jìn)行一次充電樁優(yōu)化接入，共計26個(gè)調度時(shí)刻。

（2）居民區電動(dòng)汽車(chē)僅利用充電樁進(jìn)行充電，泊車(chē)后即接入充電樁待充。

（3）不可控充電負荷的比例預測依賴(lài)于充電管理系統的歷史數據統計。

基于以上假設，本文提出以等效負荷曲線(xiàn)方差為優(yōu)化目標的充電樁接入策略[11]。目標函數為：

式中：Pa為t時(shí)刻變電站基礎負荷；Pv為電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)充電負荷；Pav為第i個(gè)時(shí)間窗口內等效負荷的平均值；P1為可調度充電負荷；P2為不可控充電負荷；i=1,2,…,T—M+1。

可調度充電負荷和不可控充電負荷的計算如下：

式中：nx-c為t時(shí)刻正在充電的3類(lèi)可控電池數量，nx-c=nx+nx-AT—nxTx,X取A,B,C,Tx為X類(lèi)電池充滿(mǎn)電平均所需時(shí)間，nx為t時(shí)刻變電站接入充電的X類(lèi)可控電池數量，△T為調度時(shí)間間隔；po為充電樁充電功率。

式中：β為不可控系數；N為區域電動(dòng)汽車(chē)電池總量；Xmax和Xmin為X類(lèi)電池SOC上下限；to為起始調度時(shí)刻；t?=t—Tx;[]為取整符號。

經(jīng)過(guò)上述分析，優(yōu)化調度目標函數建立如下：

有以下3個(gè)約束條件。

（1）充電需求總量約束

式中：Ntota為有充電需求的電動(dòng)汽車(chē)的電池總量。

（2）可調度電池數量約束

式中：nx-ready為t時(shí)刻累積待充的X類(lèi)電池數量，其迭代計算公式如式(13)所示。

式中：nx-new為t—△T到t個(gè)調度時(shí)刻之間到達的X類(lèi)待充電池數量。

（3）變電站主變負載率約束

式中：Strans為變電站變壓器額定容量；αmax為變壓器負載率上限。

1.3.2二次優(yōu)化分配建模

二次優(yōu)化分配是指將一次優(yōu)化調度獲得的*優(yōu)充電樁接入數量分配至各充電樁管理系統，指導各小區電動(dòng)汽車(chē)接入充電。為了便于優(yōu)化計算，將充電管理系統與對應10kV線(xiàn)路結合，決策變量為每個(gè)時(shí)刻每條線(xiàn)路各類(lèi)電池接入量，已知量為各類(lèi)電池接入總量，以及數據采集與監控(SCADA)系統采集的各條10kV線(xiàn)路的實(shí)時(shí)負載。由于均衡各線(xiàn)路的負荷有利于降低區域綜合線(xiàn)損，提高區域負荷水平和電壓水平[12],因此二次優(yōu)化目標為各線(xiàn)路負載率的方差最小。

為直觀(guān)表示各類(lèi)電池分配方案，建立如下電池接入矩陣Ibet:

式中：n,為第i條線(xiàn)路上接入的第j類(lèi)電池數量，j=1,2,3時(shí)分別表示A,B,C類(lèi)電池。

接入電池后的線(xiàn)路l,負載率β;為：

式中：Pi;為線(xiàn)路i的負載；Srated為線(xiàn)路額定容量。

根據上述分析，二次優(yōu)化分配目標函數建立如下：

式中：β為接入電池后各條線(xiàn)路平均負載率。其有以下3個(gè)約束條件。

1. 各小區待接入的電池上限約束

式中：nredy為優(yōu)化時(shí)刻第i條線(xiàn)路上j類(lèi)電池待充電數量上限，可由各小區充電管理系統提供。

（2）*優(yōu)充電接人總量約束

1. 線(xiàn)路負載率約束

2優(yōu)化調度模型求解

粒子群算法(PSO)是一種啟發(fā)式隨機優(yōu)化算法，每個(gè)粒子通過(guò)追逐自身的*優(yōu)位置和全局*優(yōu)位置進(jìn)行搜索，最終收斂于群體*優(yōu)粒子，具有快速全局搜索能力。分支定界法則是整數規劃經(jīng)典求解方法，適用于電池矩陣的求解。本文綜合上述2種方法，提出二階段優(yōu)化算法求解優(yōu)化調度和分配模型。PSO應用于第一優(yōu)化階段，即變電站整體負荷優(yōu)化。其中，參數初始化中輸入變量包括變電站基礎負荷、線(xiàn)路容量約束、小區電動(dòng)汽車(chē)規模等。種群初始化則采用隨機初始化初始充電方案。編碼方式為實(shí)數編碼，由于接入電池數量為整數，因此需對實(shí)數進(jìn)行取整：

式中：B為電池接入方案；BA,Bp,Bc為采用實(shí)數表述的各類(lèi)電池實(shí)時(shí)接入量。

由于在變電站負荷優(yōu)化中，為滿(mǎn)足用戶(hù)的充電需求，電池優(yōu)化方案需滿(mǎn)足等式約束，而采用隨機初始化和進(jìn)化過(guò)程中的個(gè)體可能不滿(mǎn)足此約束。在進(jìn)化算法中，多采用罰函數實(shí)現個(gè)體向可行域的進(jìn)化，然而罰函數難以選取，本文提出了如下的個(gè)體修正策略(以A類(lèi)電池為例):

粒子速度和位置的更新為：

式中：w為慣性權重；r?和r?為(0,1)間均勻分布的隨機數；c?和c?為學(xué)習因子；vi和z1分別為粒子i第k次迭代時(shí)的速度和位置；Pbest為粒子個(gè)體*優(yōu)解；gbes為群體*優(yōu)解。

通過(guò)調整權重系數w來(lái)實(shí)現算法全局搜索和局部搜索的平衡，因此w是影響算法性能的重要因素。通過(guò)對不同粒子的進(jìn)化速度h和種群整體的收斂程度s進(jìn)行分析，動(dòng)態(tài)調整不同粒子的w可有效提高算法的局部搜索能力和全局收斂性，相比w的線(xiàn)性調整策略，可更顯著(zhù)提高算法的性能[13]。

二次優(yōu)化分配則借助于整數規劃中的分支定界法實(shí)現充電負荷的優(yōu)化分配[14]。整體優(yōu)化算法流程如圖3所示。

3算例分析

3.1參數設置

某110kV變電站，主變容量為2×40MW,以其供電范圍內的8個(gè)居民小區為例，由8條10kV線(xiàn)路供電，小區規模如附錄A表A1所示，假設戶(hù)均擁有私家車(chē)0.75輛，表A1給出了電動(dòng)汽車(chē)滲透率為10%和30%下的車(chē)輛數。

10kV線(xiàn)路容量為3MW,私家電動(dòng)汽車(chē)電池容量為165Ah,充電功率為7kW¹5],充電樁與電動(dòng)汽車(chē)按1:1配置，接受調度的電動(dòng)汽車(chē)比例為

開(kāi)始

負荷信息、充電需求信息等

優(yōu)化參數初始化

個(gè)體修正

權重系數計算個(gè)體修正

*優(yōu)位置更新

N

變電站負荷優(yōu)化

整數規劃

輸出記錄充電方案

充電負荷優(yōu)化分配

粒子速度更新

粒子位置更新

優(yōu)化線(xiàn)路充電負荷

數據初始化

是否停機?

種群初始化

結束

圖3優(yōu)化算法計算流程

80%。優(yōu)化算法中學(xué)習因子c?和c?取2;慣性權重w則根據進(jìn)化速度h與收斂程度s自適應調整。根據變電站負荷情況分為典型日和夏高峰日2種研究場(chǎng)景，基礎數據見(jiàn)附錄A表A2,線(xiàn)路負載率約束為60%。

3.2不同電動(dòng)汽車(chē)滲透比例下變電站負荷的變化

在典型日下，分別對電動(dòng)汽車(chē)滲透率為10%和30%的2種情況進(jìn)行目標尋優(yōu)，等效負荷曲線(xiàn)方差值經(jīng)過(guò)50次左右迭代后快速收斂(見(jiàn)圖4),分別為5.33和4.37,充電樁接入總量滿(mǎn)足整體充電需求。

等效負荷曲線(xiàn)方差值

迭代次數

圖4等效負荷曲線(xiàn)方差的迭代收斂圖

根據獲得的*優(yōu)調度方案進(jìn)行充電樁接入充電，優(yōu)化前后的負荷曲線(xiàn)如圖5所示，同時(shí)，對優(yōu)化前后的負荷峰谷值進(jìn)行比較，如表1所示。

在10%和30%這2種電動(dòng)汽車(chē)滲透率下，無(wú)序接入充電將導致負荷峰谷差率分別增加4.5%和7.1%,而經(jīng)過(guò)充電優(yōu)化調度后的變電站負荷峰谷差率分別比無(wú)序充電時(shí)降低了8.5%和19.6%,移峰填谷效果十分明顯，表明了控制策略的必要性和有效性。

圖5優(yōu)化調度前后的負荷對比

表1變電站負荷水平比較

附錄A表A3給出了A,B,C這3類(lèi)電池接入數量的時(shí)序安排。經(jīng)分析可知，為了滿(mǎn)足充電需求，大多優(yōu)先安排荷電量低的電池充電(接近高峰時(shí)段),再加上不接受調度的負荷，使得最大負荷比基礎負荷增長(cháng)了3.6%,變電站負載率從41%提高到43%,其中不可調度電動(dòng)汽車(chē)的比例對變電站最大負荷的增長(cháng)影響較大，可通過(guò)電價(jià)刺激、政策優(yōu)惠等方式對用戶(hù)進(jìn)行引導。

3.3大方式下電動(dòng)汽車(chē)充電對電網(wǎng)運行的影響

當電動(dòng)汽車(chē)滲透率為30%(充電車(chē)輛共有1300輛),變電站負荷處于夏季高峰時(shí)，一天內充電電量為22.4MW·h。優(yōu)化調度后變電站負荷曲線(xiàn)見(jiàn)圖6。

圖6不同基礎負荷下的負荷優(yōu)化曲線(xiàn)

由圖6可見(jiàn)，夏高峰時(shí)變電站最高負荷為39.7MW、谷段平均值為28.1MW,峰谷差14.5MW,降低了11%,最大負荷增長(cháng)0.9MW,變電站整體負載率增長(cháng)為49.25%。如果變電站或電動(dòng)汽車(chē)充電負荷進(jìn)一步增加，變電站主變負載率將增大，導致電網(wǎng)變壓器故障和檢修時(shí)不能實(shí)現站內負荷轉移，降低了供電可靠性。

在一次優(yōu)化獲得3類(lèi)電池*優(yōu)接入時(shí)序的基礎上，根據2次充電樁優(yōu)化分配模型求解各調度時(shí)刻*優(yōu)電池接入方案，指導各小區進(jìn)行有序充電。計算結果見(jiàn)附錄A表A4和A5,接入前后為住宅區供電的8條10kV線(xiàn)路負載率變化情況如表2所示。

表2電池優(yōu)化分配前后10kV線(xiàn)路負載率對比

優(yōu)化分配結果顯示，獲得的*優(yōu)電池接入矩陣滿(mǎn)足充電接入需求，典型日和夏高峰線(xiàn)路負載率變化分別減少70%和33%,并實(shí)現了各線(xiàn)路接入充電負荷后負載率的均衡性，典型日下避免了高負載率線(xiàn)路的接入充電，表明了分配策略和算法的有效性，提高了設備利用率。同時(shí)可知，夏季晚高峰時(shí)充電樁接入充電導致最高線(xiàn)路負載率由原來(lái)48%增加到52%,對于單聯(lián)絡(luò )線(xiàn)路，當負載率高于50%時(shí)，引起供電可靠性下降。因此，在設計電動(dòng)汽車(chē)供電方案時(shí)，要以保證供電線(xiàn)路和變電站可靠性為約束，根據變電站范圍內各小區充電負荷大小、不接受調度

用戶(hù)比例的具體情況進(jìn)行設計。必要時(shí)采用新增線(xiàn)路、擴建線(xiàn)路、改進(jìn)接線(xiàn)模式等方法保證供電線(xiàn)路的可靠性。

4安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺系統選型方案

4.1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。

4.2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。

4.3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。

4.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

4.4.1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。

4.4.2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。

4.4.3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。

4.4.4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。

4.4.5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。

4.4.6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。4.4.7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

4.4.8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。

4.5系統硬件配置

5結語(yǔ)

本文針對未來(lái)居民小區私人電動(dòng)汽車(chē)充電有序控制問(wèn)題開(kāi)展研究，建立了變電站-小區充電樁接入控制模式，提出了兩階段優(yōu)化調度與分配策略，考慮了變電站和線(xiàn)路的可靠性約束，采用了改進(jìn)粒子群和分支定界法求解模型。仿真結果表明：電動(dòng)汽車(chē)充電的有序控制限制了變電站和線(xiàn)路最大負荷的增加，降低了峰谷差，增加了企業(yè)效益。隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)滲透比例的增加，削峰填谷的效果更明顯，同時(shí)可能引起電網(wǎng)供電設備的過(guò)載，影響電網(wǎng)的檢修和故障負荷轉移，必須通過(guò)改進(jìn)供電方案，以保證供電可充電的深入研究提供了很好的借鑒。該控制系統在實(shí)際應用中涉及變電站控制中心和小區控制中心運營(yíng)管理模式的協(xié)調，另外隨著(zhù)系統規模的增大，為了保證實(shí)時(shí)性必須進(jìn)行通信系統的升級改造。

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