安科瑞 陳聰

摘要： 隨著(zhù)新能源汽車(chē)保有量的飛速增長(cháng)，高速公路充電站的有序充電問(wèn)題愈發(fā)凸顯。本文深入剖析高速公路充電站新能源汽車(chē)充電需求特點(diǎn)，探討當前面臨的挑戰，并詳細闡述有序充電策略及其實(shí)施路徑，特別介紹安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺在助力有序充電開(kāi)展方面的關(guān)鍵作用，旨在為提升高速公路充電站運營(yíng)效率、保障新能源汽車(chē)出行便利性提供理論與實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：高速公路充電站；新能源汽車(chē)；有序充電策略；安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺；電網(wǎng)負荷

一、引言

在全球倡導綠色能源、低碳出行的大背景下，電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，高速公路作為長(cháng)距離出行的重要通道，沿線(xiàn)充電站的建設與運營(yíng)至關(guān)重要。然而，電動(dòng)汽車(chē)集中充電需求與充電站供電能力、電網(wǎng)負荷之間的矛盾日益突出，如何實(shí)現電動(dòng)汽車(chē)在高速公路充電站的有序充電，成為保障電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)可持續發(fā)展、優(yōu)化能源利用的關(guān)鍵課題。

二、高速公路充電站電動(dòng)汽車(chē)充電需求特點(diǎn)

2.1充電時(shí)間集中性

高速公路充電站的使用高峰通常與節假日出行、長(cháng)途通勤時(shí)段高度重合。例如，春節、國慶等長(cháng)假期間，大量返鄉、出游車(chē)輛集中上路，且行程安排緊湊，車(chē)主往往在服務(wù)區短暫停留時(shí)急需快速充電，導致特定時(shí)段充電需求驟增，給充電站帶來(lái)巨大壓力。

2.2充電需求緊迫性

與城市內日常通勤充電不同，高速公路上電動(dòng)汽車(chē)電量消耗快，一旦電量告急，車(chē)主對快速找到可用充電樁并完成充電的需求比較迫切，否則將面臨“續航焦慮”，甚至滯留高速，影響行程安全與順暢。

2.3車(chē)型及電池多樣性

市面上電動(dòng)汽車(chē)品牌、型號繁多，電池容量、充電功率各異。不同車(chē)型適配的充電樁類(lèi)型與充電速度存在差異，這要求高速公路充電站具備多樣化的充電設施，以滿(mǎn)足各類(lèi)車(chē)輛需求，同時(shí)增加了充電調度與管理的復雜性。

三、高速公路充電站有序充電面臨的挑戰

3.1電網(wǎng)負荷沖擊

大量電動(dòng)汽車(chē)同時(shí)充電，瞬間功率需求巨大，易超出服務(wù)區原有配電網(wǎng)供電容量，引發(fā)電壓跌落、諧波污染等問(wèn)題，不僅影響充電效率，還可能危及電網(wǎng)安全穩定運行，甚至波及周邊區域用電。

3.2充電樁利用率不均

受地理位置、周邊交通流量等因素影響，不同高速公路服務(wù)區充電站的使用率差異顯著(zhù)。部分熱門(mén)服務(wù)區充電樁供不應求，車(chē)主排隊等待時(shí)間長(cháng)；而偏遠服務(wù)區則可能長(cháng)時(shí)間閑置，資源浪費嚴重，整體充電樁資源未能得到有效配置。

3.3充電調度困難

面對眾多同時(shí)段請求充電的車(chē)輛，如何依據車(chē)輛剩余電量、續航需求、充電樁狀態(tài)等多因素，合理分配充電資源，制定完善的充電序列，是目前亟待解決的難題。傳統人工調度方式效率低下，難以適應復雜多變的充電場(chǎng)景。

四、有序充電策略探討

4.1基于時(shí)間-電價(jià)的引導策略

制定分時(shí)電價(jià)機制，根據電網(wǎng)負荷情況劃分峰、谷、平不同時(shí)段，設置差異化電價(jià)。引導車(chē)主在低谷電價(jià)時(shí)段充電，利用價(jià)格杠桿調節充電需求，緩解高峰時(shí)段電網(wǎng)壓力，同時(shí)降低車(chē)主充電成本，實(shí)現雙贏(yíng)。例如，夜間車(chē)流量小、電網(wǎng)負荷輕時(shí)，大幅降低電價(jià)，吸引車(chē)主錯峰充電。

4.2智能充電調度算法

運用算法模型，如動(dòng)態(tài)規劃、遺傳算法等，綜合考慮車(chē)輛排隊長(cháng)度、剩余電量、預計充電時(shí)長(cháng)、充電樁功率等參數，實(shí)時(shí)優(yōu)化充電調度方案。當多輛車(chē)同時(shí)到達時(shí)，快速為每輛車(chē)分配合適的充電樁與充電時(shí)段，縮短整體充電等待時(shí)間，提高充電站服務(wù)效率。

4.3車(chē)-樁-網(wǎng)協(xié)同控制

建立電動(dòng)汽車(chē)、充電樁與電網(wǎng)之間的實(shí)時(shí)通信與協(xié)同控制系統。充電樁實(shí)時(shí)監測電網(wǎng)狀態(tài)，當電網(wǎng)負荷接近閾值時(shí)，自動(dòng)調整向車(chē)輛輸出的充電功率；車(chē)輛端接收指令，動(dòng)態(tài)調整充電需求，確保電網(wǎng)穩定運行的同時(shí)，保障車(chē)輛基本充電需求得以滿(mǎn)足，實(shí)現三方互動(dòng)、協(xié)調運行。

五、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

六.結論

高速公路充電站電動(dòng)汽車(chē)有序充電是一項系統性工程，面臨諸多挑戰，但通過(guò)深入了解充電需求特點(diǎn)，實(shí)施針對性的有序充電策略，并借助安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺等技術(shù)手段賦能，有望實(shí)現高速公路充電站的有效運營(yíng)、電網(wǎng)平穩運行以及電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的舒適充電體驗。未來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)創(chuàng )新與協(xié)同合作的不斷推進(jìn)，高速公路充電站將為電動(dòng)汽車(chē)暢行無(wú)憂(yōu)提供更加堅實(shí)的保障，助力綠色交通邁向新高度。

參考文獻：

[1]肖偉,夏華.國電南瑞南京控制系統有限公司

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