淺談智能配電網背景下的電動汽車有序充電策略研究

摘要： 隨著電動汽車的大規模普及，其接入智能配電網對配電網產生了多方面的影響。本文深入探討智能配電網的概念及其背景下電動汽車有序充電策略的重要性。通過對某地區實際案例的剖析，闡述智能配電網在電動汽車有序充電方面的意義與優勢，并介紹安科瑞充電樁收費運營云平臺如何助力有序充電的開展，旨在為智能配電網與電動汽車協同發展提供理論依據與實踐參考。

關鍵詞：智能配電網；電動汽車；有序充電策略；安科瑞充電樁收費運營云平臺

1.引言

隨著全球能源轉型和環境保護意識的增強，電動汽車作為新能源汽車的代表，其市場滲透率正在迅速提升。然而，大規模電動汽車的接入給傳統配電網帶來了諸如負荷波動增大、電能質量下降等諸多挑戰。在智能配電網背景下，研究電動汽車有序充電策略成為解決這些問題的關鍵，它不僅有助于提高配電網的運行效率和可靠性，還能促進電動汽車的廣泛應用，推動能源轉型。

2.智能配電網概述

2.1智能配電網的概念

智能配電網是在傳統配電網基礎上，融合先進的通信技術、信息技術、控制技術等，實現對配電網的全面感知、實時監測、優化控制和智能決策的現代化配電網絡。它具有自愈性、兼容性、高效性等顯著特點，能夠更好地適應分布式電源和電動汽車等新型電力負荷的接入。

2.2智能配電網的關鍵技術

（一）先進的傳感與測量技術，用于實時采集配電網的電氣量、狀態量等信息。

（二）高速可靠的通信技術，保障數據在配電網各環節的準確傳輸。

（三）智能的控制與優化算法，對配電網的運行進行靈活調控。

2.3智能配電網的典型模式

目前，智能配電網的典型模式有：泛能網、主動配電網等。

泛能網：在泛能理念的指導下，利用智能數字技術，將能源網絡、物質網及互聯網耦合形成的“能源互聯網"。將風能、太陽能、電能等多種能源，根據客戶需求進行合理匹配和調度。泛能網打破傳統能源與可再生能源簡單的并列模式，轉變為相互支撐模式，形成高度有序的能源利用方案，實現能效利用。

主動配電網：傳統配網模式下，用戶負荷是剛性不可控的，電網只能被動的作出調整。主動配電網通過用戶的需求側響應及反饋，通過靈活的網絡拓撲結構調控潮流，主動控制和充分利用用戶側的分布式能源及儲能設備，實現大規模分布式能源的消納，適應隨機性和間歇性較強的用戶負荷接入。主動配電網可以通過多種市場化激勵機制實現電力系統安全、穩定、經濟有效運行，提高能源利用效率。

3.電動汽車接入對智能配電網的影響

3.1負荷特性改變

電動汽車充電負荷具有隨機性和波動性，大量電動汽車無序充電可能導致配電網峰谷差進一步擴大，加重配電網的負擔，影響配電網的穩定性和供電質量。

3.2電能質量問題

電動汽車充電過程中可能產生諧波電流，注入配電網后會引起電壓畸變、三相不平衡等電能質量問題，干擾其他電力設備的正常運行。

3.3對配電網規劃的影響

傳統配電網規劃未充分考慮電動汽車充電需求，大規模電動汽車接入后，可能導致配電網的容量不足、線路過載等情況，需要重新評估和優化配電網規劃。

4.智能配電網背景下電動汽車有序充電策略

4.1基于價格信號的有序充電策略

通過制定分時電價等價格機制，引導電動汽車用戶在低谷電價時段充電，從而實現削峰填谷。例如，在夜間電價較低時，鼓勵用戶集中充電，降低配電網的高峰負荷，提高配電網的負荷率。

4.2基于負荷預測的有序充電策略

利用智能配電網的大數據分析和負荷預測技術，預測配電網的負荷變化趨勢以及電動汽車的充電需求。根據預測結果，合理安排電動汽車的充電時間和充電功率，避免充電負荷與其他負荷疊加導致的過載情況。

4.3智能充電設施的優化布局

結合智能配電網的拓撲結構和電動汽車的分布密度，優化充電樁等充電設施的布局。在負荷中心、停車場等電動汽車集中區域合理配置充電設施，減少充電電流的長距離傳輸，降低線路損耗，提高充電效率。

5.案例分析

以某地區為例，該地區智能配電網已經實現了對電動汽車充電站的實時監控和智能調度。通過引入電動汽車有序充電策略，該地區成功實現了電動汽車充電需求與電網負荷的協調平衡。在電網負荷高峰期，智能配電網自動減少電動汽車的充電功率或延遲充電時間，避免了對電網的沖擊。同時，在電網負荷低谷期，智能配電網則鼓勵電動汽車進行充電，提高了電網的負荷率和設備利用率。

此外，該地區還引入了安科瑞充電樁收費運營云平臺，該平臺具備充電樁狀態監控、充電費用結算、充電數據分析等功能。通過與智能配電網的協同工作，該平臺可以實現對電動汽車充電過程的全面監控和優化調度，進一步提高了電動汽車有序充電的效率和準確性。

6.安科瑞充電樁收費運營云平臺助力有序充電開展

6.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統通過物聯網技術對接入系統的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數據采集和監控，實時監控充電樁運行狀態，進行充電服務、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

6.2應用場所

適用于民用建筑、一般工業建筑、居住小區、實業單位、商業綜合體、學校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

6.3系統結構

系統分為四層：

1）即數據采集層、網絡傳輸層、數據層和客戶端層。

2）數據采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進行電能計量和保護。

3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

4）數據層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

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

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

6.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

6.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、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。

6.4.2實時監控

實時監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態、回路狀態、充電過程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。

6.4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進行賬戶進行充值、退款、凍結、注銷等操作，可查看小區用戶每日的充電交易詳細信息。

6.4.4故障管理

設備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進行派發處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現場問題。

6.4.5統計分析

通過系統平臺，從充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統計信息、能耗統計信息等。

6.4.6基礎數據管理

在系統平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價格策略、折扣、優惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

6.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠程參數設置，同時可接收故障推送

6.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設備，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。

7.結論與展望

智能配電網背景下的電動汽車有序充電策略研究對于實現配電網與電動汽車的和諧發展具有極為重要的意義。通過深入理解智能配電網的概念和關鍵技術，分析電動汽車接入的影響，制定并實施有效的有序充電策略，并借助安科瑞充電樁收費運營云平臺等技術手段，可以有效解決電動汽車大規模接入帶來的問題，提高配電網的運行效率、可靠性和電能質量，促進電動汽車產業的可持續發展，為構建清潔、有效、智能的電力能源系統奠定堅實基礎。未來，隨著技術的不斷進步和應用經驗的積累，電動汽車有序充電策略將不斷完善，在能源轉型和綠色發展中發揮更為重要的作用。

參考文獻：

[1]劉俊,方豪,丁鵬云,李健,彭俊春,王秋銀,黃孟陽.智能配電網背景下的電動汽車有序充電策略研究

[2]高森.電動汽車充電對電網負荷的影響及充電策略研究

[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版