淺聊大規(guī)模電動汽車有序充電控制方法研究

張繼冬

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要： 隨著環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)和能源轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，電動汽車作為一種綠色出行方式得到了廣泛的發(fā)展。然而，大規(guī)模電動汽車的無序充電可能給電網(wǎng)帶來諸多挑戰(zhàn)，如負(fù)荷波動、電壓不穩(wěn)定等。本文對大規(guī)模電動汽車有序充電控制方法進(jìn)行了深入研究，分析了不同控制策略的特點(diǎn)和優(yōu)勢，旨在為實(shí)現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考。

3.1.1分時(shí)電價(jià)引導(dǎo)
分時(shí)電價(jià)是一種根據(jù)不同時(shí)間段的電力供需情況制定不同電價(jià)的政策。通過制定合理的分時(shí)電價(jià)，可以引導(dǎo)電動汽車用戶在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段充電，避開負(fù)荷高峰時(shí)段，從而實(shí)現(xiàn)削峰填谷的目的。例如，在夜間電網(wǎng)負(fù)荷較低時(shí)，電價(jià)較低，鼓勵電動汽車用戶在此時(shí)充電；而在白天電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)段，電價(jià)較高，抑制用戶充電需求。

3.1.2預(yù)約充電
預(yù)約充電是指電動汽車用戶提前向電網(wǎng)或充電運(yùn)營商預(yù)約充電時(shí)間和充電功率。電網(wǎng)或充電運(yùn)營商根據(jù)用戶的預(yù)約信息，合理安排充電資源，實(shí)現(xiàn)有序充電。預(yù)約充電可以有效地避免電動汽車在高峰時(shí)段集中充電，減少對電網(wǎng)的沖擊。

3.2.1區(qū)域協(xié)調(diào)充電
區(qū)域協(xié)調(diào)充電是將一定區(qū)域內(nèi)的電動汽車充電設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一管理和協(xié)調(diào)控制。通過對區(qū)域內(nèi)的充電負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測和優(yōu)化分配，可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)充電負(fù)荷的均衡分布，降低對電網(wǎng)的影響。例如，可以根據(jù)不同區(qū)域的電網(wǎng)容量和負(fù)荷情況，合理分配電動汽車的充電地點(diǎn)，避免某些區(qū)域充電負(fù)荷過重。

3.2.2充電站智能調(diào)度
充電站智能調(diào)度是指通過對充電站的充電設(shè)備進(jìn)行智能化管理和調(diào)度，實(shí)現(xiàn)電動汽車的有序充電。例如，可以根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)負(fù)荷情況和電動汽車的充電需求，動態(tài)調(diào)整充電功率和充電時(shí)間，提高充電效率，同時(shí)降低對電網(wǎng)的影響。

3.3.1遺傳算法
遺傳算法是一種基于生物進(jìn)化原理的優(yōu)化算法。在大規(guī)模電動汽車有序充電控制中，可以將充電負(fù)荷分配問題轉(zhuǎn)化為優(yōu)化問題，利用遺傳算法求解的充電策略。遺傳算法具有全局搜索能力強(qiáng)、收斂速度快等優(yōu)點(diǎn)，可以有效地解決復(fù)雜的優(yōu)化問題。

3.3.2粒子群優(yōu)化算法
粒子群優(yōu)化算法是一種基于群體智能的優(yōu)化算法。通過模擬鳥群的覓食行為，粒子群優(yōu)化算法可以在搜索空間中快速找到解。在大規(guī)模電動汽車有序充電控制中，可以利用粒子群優(yōu)化算法對充電功率和充電時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)有序充電。

五、安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺系統(tǒng)助力有序充電開展

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時(shí)對充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

5.2應(yīng)用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為四層：

（1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

（2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

（3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

（4）數(shù)據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

（5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費(fèi)平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

5.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)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(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

5.4.2實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、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賬戶，對其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

5.4.4故障管理

設(shè)備自動上報(bào)故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運(yùn)維人員可通過運(yùn)維APP收取故障推送，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

5.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

5.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺建立運(yùn)營商戶，運(yùn)營商可建立和管理其運(yùn)營所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時(shí)可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

5.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)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、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時(shí)可接收故障推送

5.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設(shè)備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

5.5硬件配置

六、總結(jié)

大規(guī)模電動汽車的有序充電是實(shí)現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵。本文對大規(guī)模電動汽車有序充電控制方法進(jìn)行了研究，分析了基于時(shí)間、空間和智能算法的不同控制策略的特點(diǎn)和優(yōu)勢。不同的控制方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的控制策略。未來，大規(guī)模電動汽車有序充電控制將朝著多策略融合、與智能電網(wǎng)深度融合以及大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用的方向發(fā)展。通過不斷探索和創(chuàng)新，相信可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模電動汽車的有序充電，為推動能源轉(zhuǎn)型和環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉立成.大規(guī)模電動汽車有序充電控制方法研究

[2]唐葆君，王翔宇，王彬，等．中國新能源汽車行業(yè)發(fā)展水平分析及展望

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2022.05版

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張繼冬