技术中心

1前言

温室气体的过度排放，导致全球气候变暖趋势加剧。电动汽车作为新一代的交通工具，其在节能减排、减少人类对传统化石能源的依赖方面，相较传统汽车具备不可比拟的优势。目前，世界各国纷纷出台相应政策，推动电动汽车的发展与应用。

可以预计，随着未来电动汽车的普及，大规模电动汽车接人电网充电将对电力系统的规划与运行产生不可忽视的影响。其中，重要影响之一在于大规模电动汽车充电将带来新一轮的负荷增长，尤其是电动汽车在高峰期充电将进一步加剧电网负荷峰谷差，可能导致配电网线路过载、电压跌落、配电网损耗增加、配电变压器过载等一系列问题。另一方面，电动汽车作为新型的移动负载，其充电行为具有较强的时空不确定性，大量电动汽车的广泛接人必将加大电网的运行控制难度。电动汽车有序充电控制对于降低电网运行风险，提高电网运行效益与可靠性具有重要意义。

对于在充电站，包括安装有多个充电桩和充电监控系统的停车场，下文统称为充电站)中实现电动汽车有序充电控制是必要的。有序充电的控制方式多样，文献将每一辆电动汽车看做独立的能源消费者，其充电统一由电动汽车控制实时控制，利用这种控制方式可有效降低配电系统运行损耗。文献在分析配电系统馈线网络损耗、配电网负载率以及负荷波动方差三者之间关系的基础上，研究用于降低损耗的有序充电控制方法。在不影响电动汽车动力电池使用寿命的基础上，文献提出通过有序充电控制方法降低电动汽车用户的充电成本，并研究了电动汽车提供辅助服务的有序充放电控制方法。另一方面，利用电动汽车有序充电控制，可以与新能源出力配合，降低因为新能源出力不确定性与电动汽车充电时空分布不确定性对电网造成的负面影响。文献研究了考虑电动汽车充电以及风电出力不确定性的随机经济调度问题。

随着电动汽车的发展，采用集中控制方式对数量巨大的电动汽车进行有序充电控制将对电网电动汽车控制的计算能力提出很高的要求。同时较大区域内电动汽车与控制的实时通信速度和可靠性也面临挑战。相反，作为只有相对少量电动汽车的充电场所，充电站能够迅速实时采集电动汽车充电信息，并根据电网实时状态，兼顾客户的充电需求，对其进行有序充电控制。以此为基础，结合分站分区控制便能迅速而经济地实现区域电网的有序充电协调控制。

本文旨在研究电动汽车充电站(特别是配备多个充电桩和充电监控系统的停车场)的有序充电协调控制策略。以充电站运行经济效益*大化为目标，以变压器运行不过载以及*大限度满足电动汽车用户充电需求为约束条件，建立电动汽车有序充电控制的优化模型，从而实现充电站内电动汽车的协调充电控制。

2安科瑞充电桩收费运营云平台系统选型方案

2.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的电动电动自行车充电站以及各个充电整法行不间断地数据采集和监控，实时监控充电桩运行状态，进行充电服务、支付管理，交易结算，资要管理、电能管理，明细查询等。同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压，欠压，绝缘低各类故障进行预警；充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网，用户通过微信、支付宝，云闪付扫码充电。

2.2应用场所

适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、实业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。

2.3系统结构

系统分为四层：

1）即数据采集层、网络传输层、数据层和客户端层。

2）数据采集层：包括电瓶车智能充电桩通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数，并进行电能计量和保护。

3）网络传输层：通过4G网络将数据上传至搭建好的数据库服务器。

4）数据层：包含应用服务器和数据服务器，应用服务器部署数据采集服务、WEB网站，数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。

5）应客户端层：系统管理员可在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡扫码的方式启动充电。

小区充电平台功能主要涵盖充电设施智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能，同时为运维人员提供运维APP，充电用户提供充电小程序。

4.4安科瑞充电桩云平台系统功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站点分布情况，对设备状态、设备使用率、充电次数、充电时长、充电金额、充电度数、充电桩故障等进行统计显示，同时可查看每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等。统一管理小区充电桩，查看设备使用率，合理分配资源。

4.4.2实时监控

实时监视充电设施运行状况，主要包括充电桩运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压电流，充电桩告警信息等。

4.4.3交易管理

平台管理人员可管理充电用户账户，对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作，可查看小区用户每日的充电交易详细信息。

4.4.4故障管理

设备自动上报故障信息，平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理，同时运维人员可通过运维APP收取故障推送，运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。

4.4.5统计分析

通过系统平台，从充电站点、充电设施、充电时间、充电方式等不同角度，查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。

4.4.6基础数据管理

在系统平台建立运营商户，运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施，维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动，同时可管理在线卡用户充值、冻结和解绑。

4.4.7运维APP

面向运维人员使用，可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电\充值情况，进行远程参数设置，同时可接收故障推送

4.4.8充电小程序

面向充电用户使用，可查看附近空闲设备，主要包含扫码充电、账户充值，充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。

4.5系统硬件配置

5结束语

本文根据充电站实时运行状态，结合电动汽车用户的实际充电行为，充分考虑进入充电站电动汽车的不同荷电状态、停留时间以及不同客户需求，以充电站运行经济效益*大化为目标，建立了充电站电动汽车充电数学模型，实现了充电站内电动汽车的协调充电控制。通过仿真分析，得到以下结论。

（1）采用所提出的有序充电控制方法，在保证客户需求以及变压器运行不过载的基础上，可显著提高充电站的收益。

（2）所提出的控制策略计算效率高；适合大规模充电站的电动汽车有序充电实时控制计算。

（3）从采用有序充电方式后的负荷曲线发现仅仅通过单一的分时电价协调充电站有序充电控制行为，可能在某些情形下并不能降低局部电网的峰谷差，相反大量的电动汽车接入可能导致局部电网另外一个峰荷的产生。

需要说明的是，本文中给出的策略特别适合应用于安装有多个充电桩和充电监控系统的停车场。该策略每隔15min改变一次充电站充电机开停状态，此时间间隔可根据实际情况合理设置。进一步的研究方向主要包括以下2个方面：①多目标的有序充电控制以及充电站间协调有序充电控制，以有效降低电动汽车充电对电网的影响；②在有序充电控制模型中考虑改变充电状态对电池寿命的影响。

参考文献

[1]徐智威,胡泽春,宋永华,罗卓伟,占恺峤,石恒.充电站内电动汽车有序充电策略.

[2]赵俊华,文福拴,薛禹胜等.计及电动汽车和风电出力不确定性的随机经济调度[J].电力系统自动化,2010,34(20)：22—29．

[3]安科瑞企业微电网应用手册2020.06版.