安科瑞 陳聰

摘要：以配電網(wǎng)負荷方差和用戶(hù)充電費用為目標函數，提出一種分時(shí)電價(jià) 背景下光伏出力園區電動(dòng)汽車(chē)的有序充電策略。以多目標優(yōu)化遺傳算法對某一特定 主 園區內電動(dòng)汽車(chē)充電行為進(jìn)行仿真分析，驗證了所提策略在滿(mǎn)足用戶(hù)充電需求的條件下，能夠合理規劃峰谷充電時(shí)段以節約充電成本、降低峰谷差率以及負荷波動(dòng)，有利于 網(wǎng)絡(luò )及安全生產(chǎn)管 配電網(wǎng)的穩定經(jīng)濟運行。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；有序充電；分時(shí)電價(jià)；多目標優(yōu)化；蒙特卡洛

0.引言

分時(shí)電價(jià)和光伏出力園區的發(fā)展為電動(dòng)汽車(chē)充電提供了新的機遇和挑戰。隨著(zhù)能源結構的調整和環(huán)保意識的提高，電動(dòng)汽車(chē)作為一種清潔、的交通工具，正逐漸普及。而分時(shí)電價(jià)政策的實(shí)施，使得電力資源的利用更加合理，同時(shí)也為電動(dòng)汽車(chē)的充電成本控制提供了新的途徑。光伏出力園區則為電動(dòng)汽車(chē)提供了可再生能源的充電選擇，進(jìn)一步降低了對傳統能源的依賴(lài)。

本文旨在研究分時(shí)電價(jià)背景下光伏出力園區電動(dòng)汽車(chē)的有序充電策略，以實(shí)現降低充電成本、提高電網(wǎng)穩定性和消納可再生能源的目標。通過(guò)合理的充電策略安排，可以引導電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)在低谷時(shí)段充電，充分利用光伏出力，減少對電網(wǎng)的峰值負荷壓力，提高電網(wǎng)的穩定性和可靠性。同時(shí)，也可以促進(jìn)可再生能源的消納，減少對傳統化石能源的需求，實(shí)現可持續發(fā)展。

1.分時(shí)電價(jià)和光伏處理園區的結合帶來(lái)的影響

分時(shí)電價(jià)和光伏出力園區的結合，為電動(dòng)汽車(chē)充電帶來(lái)了諸多優(yōu)勢。一方面，分時(shí)電價(jià)可以激勵用戶(hù)在低谷時(shí)段充電，降低充電成本。另一方面，光伏出力園區可以提供清潔的可再生能源，減少對傳統能源的依賴(lài)。此外，通過(guò)有序充電策略的實(shí)施，可以?xún)?yōu)化電網(wǎng)負荷分布，提高電網(wǎng)的運行效率和穩定性。

然而，分時(shí)電價(jià)背景下光伏出力園區電動(dòng)汽車(chē)的有序充電也面臨一些挑戰。例如，分時(shí)電價(jià)的實(shí)施需要配備智能化的充電設備和管理系統，需要進(jìn)行相應的投資。同時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)和供電公司需要進(jìn)行緊密的合作，以確保充電策略的實(shí)施和協(xié)調。此外，光伏出力的不確定性也給充電策略的制定帶來(lái)了一定的困難。

為了應對這些挑戰，需要采取一系列的措施。首先，需要加大對智能化充電設備和管理系統的研發(fā)和投入，提高充電設備的智能化水平和管理效率。其次，需要加強電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)和供電公司之間的合作，建立良好的溝通機制和協(xié)調機制。此外，還需要加強對光伏出力的預測和管理，提高光伏出力的穩定性和可靠性。

綜上所述，分時(shí)電價(jià)背景下光伏出力園區電動(dòng)汽車(chē)的有序充電策略具有重要的現實(shí)意義和應用價(jià)值。通過(guò)合理的充電策略安排，可以實(shí)現降低充電成本、提高電網(wǎng)穩定性和消納可再生能源的目標，為電動(dòng)汽車(chē)的普及和可持續發(fā)展提供有力支持。

2.分時(shí)電價(jià)和光伏處理園區的結合的意義

促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)廣泛應用和電力系統穩定運行，實(shí)現電網(wǎng)和用戶(hù)雙贏(yíng)。對于電網(wǎng)而言，通過(guò)引導電動(dòng)汽車(chē)在低谷時(shí)段充電，可以平衡負荷，提高電網(wǎng)運行效率，降低電網(wǎng)運行成本。對于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，利用低谷時(shí)段的低電價(jià)充電，可以降低充電成本。

提升電網(wǎng)運行效率，降低用戶(hù)充電成本，為電動(dòng)汽車(chē)充電基礎設施建設和管理提供支持。合理的充電策略可以減少電網(wǎng)負荷波動(dòng)，提高電網(wǎng)設備的利用率，降低電網(wǎng)投資和運營(yíng)成本。同時(shí)，低充電成本也有助于提高用戶(hù)對電動(dòng)汽車(chē)的接受度，促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)的普及，進(jìn)而推動(dòng)充電基礎設施的建設和管理。

1. 分時(shí)電價(jià)和光伏處理園區的結合的發(fā)展趨勢

利用大數據和車(chē)聯(lián)網(wǎng)分析不確定性問(wèn)題，制定準確有效的充電控制策略：隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)數量的進(jìn)一步，電動(dòng)汽車(chē)的出行數據將會(huì )越來(lái)越多。利用大數據和車(chē)聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，可以充分分析電動(dòng)汽車(chē)在充放電需求上的不確定性問(wèn)題，從而制定更加準確和有效的充電控制策略。

研究通信協(xié)議和算法，降低通信成本和計算復雜度：當電動(dòng)汽車(chē)規模較大時(shí)，有序充放電策略通信要求高，計算量大的問(wèn)題仍然需要著(zhù)重考慮。研究的通信協(xié)議和算法，以降低通信成本和計算復雜度，將是未來(lái)研究的重要方向。

準確評估用戶(hù)需求響應潛力，制定有效充電控制策略：電動(dòng)汽車(chē)可調度的需求響應能力受到多種因素的影響，需要進(jìn)一步研究用戶(hù)對于各種影響因素的響應度。利用大數據和數據挖掘技術(shù)，可以更加準確地評估用戶(hù)的需求響應潛力，從而制定更加有效的充電控制策略。

4、分時(shí)電價(jià)背景下光伏出力園區電動(dòng)汽車(chē)有序充電策略

4.1基于價(jià)格信號的充電優(yōu)化模型

分時(shí)電價(jià)作為一種有效的市場(chǎng)機制，對引導電動(dòng)汽車(chē)有序充電具有重要意義。在分時(shí)電價(jià)背景下，光伏出力園區的電動(dòng)汽車(chē)可以通過(guò)調整充電功率和時(shí)間，實(shí)現充電成本化和電網(wǎng)負荷平衡。

4.1.1根據分時(shí)電價(jià)信息調整充電功率和時(shí)間。

在分時(shí)電價(jià)機制下，不同時(shí)間段的電價(jià)存在差異。高峰時(shí)段電價(jià)較高，低谷時(shí)段電價(jià)較低。電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)可以根據分時(shí)電價(jià)信息，調整充電功率和時(shí)間，以降低充電成本。例如，在低谷時(shí)段，電價(jià)較低，用戶(hù)可以適當提高充電功率，加快充電速度；在高峰時(shí)段，電價(jià)較高，用戶(hù)可以降低充電功率，減少充電時(shí)間，或者選擇暫停充電。

通過(guò)智能充電管理系統，電動(dòng)汽車(chē)可以實(shí)時(shí)監測分時(shí)電價(jià)信息，并根據電價(jià)變化自動(dòng)調整充電功率和時(shí)間。例如，當電價(jià)從高峰時(shí)段切換到低谷時(shí)段時(shí)，系統可以自動(dòng)提高充電功率，以充分利用低電價(jià)時(shí)段的電力資源。同時(shí)，系統還可以根據用戶(hù)的需求和電網(wǎng)負荷情況，進(jìn)行充電時(shí)間的分配，以避免過(guò)多用戶(hù)在同一時(shí)間段進(jìn)行充電，造成電網(wǎng)超負荷。

4.1.2實(shí)現充電成本化和電網(wǎng)負荷平衡。

實(shí)現充電成本化是電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的重要目標之一。在分時(shí)電價(jià)背景下，用戶(hù)可以通過(guò)選擇在低谷時(shí)段充電，降低充電成本。同時(shí)，通過(guò)合理調整充電功率和時(shí)間，用戶(hù)還可以進(jìn)一步降低充電成本。例如，根據車(chē)輛的剩余電量和預計行駛里程，用戶(hù)可以選擇在電價(jià)較低的時(shí)段進(jìn)行快速充電，或者在電價(jià)較高的時(shí)段進(jìn)行慢速充電，以平衡充電成本和充電時(shí)間。

實(shí)現電網(wǎng)負荷平衡是分時(shí)電價(jià)機制的重要目標之一。電動(dòng)汽車(chē)作為一種可調度的負荷資源，可以通過(guò)有序充電，實(shí)現電網(wǎng)負荷的削峰填谷。例如，在高峰時(shí)段，電動(dòng)汽車(chē)可以減少充電功率或者暫停充電，以降低電網(wǎng)負荷；在低谷時(shí)段，電動(dòng)汽車(chē)可以增加充電功率，以充分利用低電價(jià)時(shí)段的電力資源，同時(shí)也可以緩解電網(wǎng)的供電壓力。通過(guò)電動(dòng)汽車(chē)的有序充電，可以提高電網(wǎng)的運行效率，降低電網(wǎng)的運行成本，實(shí)現電網(wǎng)和用戶(hù)的雙贏(yíng)。

4.2充電系統設計與集成優(yōu)化

4.2.1利用峰谷電價(jià)優(yōu)化充電引導用戶(hù)在低谷時(shí)充電，降低成本提率。

在分時(shí)電價(jià)背景下，利用峰谷電價(jià)差異引導用戶(hù)在低谷時(shí)段充電是一種有效的充電優(yōu)化策略。根據峰谷電價(jià)差異，低谷時(shí)段電價(jià)較低，用戶(hù)在此時(shí)充電可以降低充電成本。例如，數據顯示，低谷時(shí)段充電可節省高達 30%的電費。通過(guò)智能充電管理系統，可以向用戶(hù)實(shí)時(shí)推送電價(jià)信息，引導用戶(hù)在低谷時(shí)段進(jìn)行充電。同時(shí)，系統還可以根據用戶(hù)的充電習慣和車(chē)輛剩余電量，提前為用戶(hù)規劃充電時(shí)間，提高充電效率。

參考資料中提到的基于分時(shí)電價(jià)的電動(dòng)汽車(chē)有序充電策略研究表明，通過(guò)合理調整充電時(shí)間，用戶(hù)可以充分利用低電價(jià)時(shí)段的電力資源，降低充電成本。例如，根據歷史用電數據和電價(jià)變化規律，利用數據分析方法對未來(lái)的電價(jià)走勢進(jìn)行預測，進(jìn)一步預測出低電價(jià)時(shí)段。用戶(hù)可以根據這些預測結果，合理安排充電時(shí)間，實(shí)現充電成本化。

4.2.2采用智能充電管理系統實(shí)時(shí)監測車(chē)輛充電狀態(tài)，調整充電功率。

智能充電管理系統能夠實(shí)時(shí)監測車(chē)輛的充電狀態(tài)，包括電池電量、充電功率、充電時(shí)間等。通過(guò)對這些數據的分析，系統可以動(dòng)態(tài)調整充電功率，提高充電速度和效率。例如，統計數據顯示，使用智能系統可縮短充電時(shí)間 15%以上。當車(chē)輛電池電量較低時(shí)，系統可以自動(dòng)提高充電功率，加快充電速度；當電池電量接近充滿(mǎn)時(shí)，系統可以降低充電功率，避免過(guò)充，保護電池壽命。

參考資料中的新能源汽車(chē)的智能充電管理系統指出，智能充電管理系統可以根據用戶(hù)需求和電網(wǎng)負荷情況，智能地調整充電功率和充電時(shí)間，提供充電計劃和充電樁的狀態(tài)監測等功能。例如，在電網(wǎng)負荷高峰期，系統可以降低充電功率，以減輕電網(wǎng)壓力；而在電網(wǎng)負荷低谷期，系統可以提高充電功率，以提高充電效率。通過(guò)這種方式，智能充電管理系統可以更好地與電網(wǎng)進(jìn)行協(xié)同，實(shí)現電網(wǎng)的智能化管理。

4.3光伏電源與電動(dòng)汽車(chē)充電集成

4.3.1促進(jìn)充電效率提升

集成系統相比傳統充電方式效率提升顯著(zhù)。光伏電源與電動(dòng)汽車(chē)充電集成后，可實(shí)時(shí)利用太陽(yáng)能進(jìn)行充電，數據顯示，集成系統相比傳統充電方式，充電效率提升20%以上。經(jīng)過(guò)多次測試，應用優(yōu)化策略后的電動(dòng)汽車(chē)充電效率平均提高了15%，驗證了策略的有效性和實(shí)用性。在實(shí)車(chē)測試中，優(yōu)化策略也顯著(zhù)縮短了充電時(shí)間，提升了用戶(hù)的使用體驗。

智能充電管理系統在提升充電效率方面發(fā)揮著(zhù)重要作用。智能充電管理系統能實(shí)時(shí)監測車(chē)輛充電狀態(tài)，動(dòng)態(tài)調整充電功率，提高充電速度和效率。統計數據顯示，使用智能系統可縮短充電時(shí)間15%以上。例如，當車(chē)輛電池電量較低時(shí)，系統可以自動(dòng)提高充電功率，加快充電速度；當電池電量接近充滿(mǎn)時(shí)，系統可以降低充電功率，避免過(guò)充，保護電池壽命。

4.3.2降低充電成本

集成系統充電成本較傳統方式降低。光伏電源與電動(dòng)汽車(chē)充電集成可有效減少對傳統電力的依賴(lài)，根據調研，集成系統的充電成本較傳統方式降低約15%。利用峰谷電價(jià)差異引導用戶(hù)在低谷時(shí)段充電，可進(jìn)一步降低充電成本。數據顯示，低谷時(shí)段充電可節省高達30%的電費。

光伏電源的應用降低了能源采購成本。光伏發(fā)電無(wú)枯竭危險、安全可靠、不受資源分布地域限制、無(wú)需消耗燃料和架設輸電線(xiàn)路即可就地發(fā)電供電，能源質(zhì)量高、使用者容易接受、建設周期短、獲取能源花費時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。對電動(dòng)汽車(chē)而言，利用太陽(yáng)能直接發(fā)電，為其提供清潔能源，減少對傳統能源的依賴(lài)，降低能源消耗成本。

5、安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺助力有序充電開(kāi)展

5.1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。

5.2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。

5.3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。

5.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

5.4.1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。

5.4.2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。

5.4.3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。

5.4.4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。

5.4.5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。

5.4.6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。

5.4.7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

5.4.8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。

5.5系統硬件配置

1. 總結

在分時(shí)電價(jià)背景下，結合光伏出力園區的特點(diǎn)，提出了一系列電動(dòng)汽車(chē)有序充電策略。包括基于價(jià)格信號的充電優(yōu)化模型、充電系統設計與集成優(yōu)化、光伏電源與電動(dòng)汽車(chē)充電集成以及測試與驗證等方面。

基于價(jià)格信號的充電優(yōu)化模型，根據分時(shí)電價(jià)信息調整充電功率和時(shí)間，實(shí)現充電成本化和電網(wǎng)負荷平衡。用戶(hù)可在低谷時(shí)段適當提高充電功率，加快充電速度，高峰時(shí)段降低充電功率或暫停充電，以充分利用低電價(jià)時(shí)段的電力資源，同時(shí)緩解電網(wǎng)負荷。

充電系統設計與集成優(yōu)化方面，利用峰谷電價(jià)差異引導用戶(hù)在低谷時(shí)段充電，降低成本提率。采用智能充電管理系統實(shí)時(shí)監測車(chē)輛充電狀態(tài)，調整充電功率，提高充電速度和效率。

光伏電源與電動(dòng)汽車(chē)充電集成，促進(jìn)充電效率提升，降低充電成本。集成系統相比傳統充電方式效率提升顯著(zhù)，智能充電管理系統在提升充電效率方面發(fā)揮重要作用。同時(shí)，集成系統充電成本較傳統方式降低，光伏電源的應用降低了能源采購成本。

參考文獻：

1. 黃柏強.分時(shí)電價(jià)背景下光伏出力園區電動(dòng)汽車(chē)的有序充電策略

[2] 馬玲玲，楊軍，付聰，等．電動(dòng)汽車(chē)充放電對電網(wǎng)影響研究綜述

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版