1. 引言
隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)和能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，電動汽車作為清潔能源交通工具的代表，正逐步成為未來交通發(fā)展的重要方向。然而，電動汽車的普及也伴隨著充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一系列挑戰(zhàn)，包括用戶充電體驗(yàn)不佳、充電樁利用率低、電網(wǎng)負(fù)荷壓力增大等問題。特別是在車多樁少的情況下，無序充電不僅加劇了充電難的問題，還可能對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成威脅。因此，研究并實(shí)施電動汽車有序充電策略，對于提升充電設(shè)施效率、降低充電成本、保障電網(wǎng)安全具有重要意義。
2. 有序充電策略的定義與目標(biāo)
有序充電策略，是指在電動汽車充電過程中，通過智能調(diào)度和優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)充電時(shí)間、充電功率與電網(wǎng)負(fù)荷的協(xié)調(diào)匹配，以達(dá)到提高充電效率、降低充電成本、減輕電網(wǎng)負(fù)荷壓力的目的。具體而言，該策略旨在：
優(yōu)化充電排隊(duì)：在車多樁少的情況下，通過智能算法計(jì)算車輛剩余充電時(shí)間和合理充電時(shí)間窗口，減少用戶等待時(shí)間，提高充電樁利用率。
降低充電成本：利用峰谷電價(jià)差異，引導(dǎo)車輛在電價(jià)低谷時(shí)段進(jìn)行充電，從而降低用戶的充電費(fèi)用。
平衡電網(wǎng)負(fù)荷：通過控制充電功率和充電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)負(fù)荷的削峰填谷，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
3. 有序充電方案設(shè)計(jì)
針對上述問題，本文提出以下有序充電方案設(shè)計(jì)：
3.1 電動汽車排隊(duì)有序充電
在充電樁資源有限的情況下，通過以下步驟實(shí)現(xiàn)電動汽車排隊(duì)有序充電：
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測：利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測充電樁狀態(tài)、車輛接入情況及剩余充電時(shí)間等信息。
智能排序算法：根據(jù)車輛剩余電量（SOC）、預(yù)計(jì)充電時(shí)間等因素，采用智能排序算法為等待車輛分配充電順序。
動態(tài)調(diào)整策略：在充電過程中，根據(jù)新接入車輛的情況和電網(wǎng)負(fù)荷變化，動態(tài)調(diào)整充電順序和功率分配。
3.2 基于峰谷電價(jià)的充電時(shí)間優(yōu)化
電價(jià)時(shí)段劃分：根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)電價(jià)政策，將充電時(shí)間劃分為平、谷、峰三個時(shí)段。
充電時(shí)間規(guī)劃：通過智能算法預(yù)測車輛未來充電需求，并結(jié)合電價(jià)時(shí)段信息，為車輛規(guī)劃合理充電時(shí)間窗口。
用戶引導(dǎo)與通知：通過APP或短信等方式，提前通知用戶最佳充電時(shí)段，引導(dǎo)用戶合理安排充電計(jì)劃。
3.3 電網(wǎng)負(fù)荷削峰填谷
充電功率調(diào)控：根據(jù)電網(wǎng)實(shí)時(shí)負(fù)荷情況，動態(tài)調(diào)整充電樁的充電功率，實(shí)現(xiàn)削峰填谷。
負(fù)荷預(yù)測與調(diào)度：利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，對電網(wǎng)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，并據(jù)此制定充電調(diào)度計(jì)劃。
智能響應(yīng)機(jī)制：在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)段，自動降低充電樁功率或暫停部分充電任務(wù)，以減輕電網(wǎng)壓力。
4、專用充電站有序充電策略
目前專用集中式充電站大多用于電動公交大巴充電，文章以規(guī)模30臺60kW直流樁服務(wù)100輛電動公交車的充電站為設(shè)計(jì)對象。為提高充電樁使用效率，減少車輛排隊(duì)時(shí)間，文章分析了30多個充電數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)充電過程數(shù)據(jù)變化分析，充電站內(nèi)車輛運(yùn)行模式一般是白天使用晚上充電，充電集中在谷電價(jià)時(shí)段，但因特殊情況需要白天峰或平電價(jià)時(shí)段充電時(shí)，為了降低充電成本，同時(shí)不影響 車輛運(yùn)營，采取設(shè)定車輛中止充電的 SOC 上限值的充電策略，峰和平電價(jià)時(shí)段車輛 SOC 分別達(dá)到 80% 和90% 時(shí)結(jié)束充電，谷時(shí)段不設(shè)定 SOC 上限值。另一方面，在車多樁少，車輛排隊(duì)等候的情況，為了提高充電樁使用效率，增加充電站運(yùn)營效益，也設(shè)定了車輛 SOC 充電上限，文章對充電排隊(duì)的定義是因急需用車而排隊(duì)充電，對于晚上谷時(shí)段沒有使用需求排隊(duì)依次充電不屬于文章定義的排隊(duì)充電的范疇。
4.1峰平時(shí)段與排隊(duì)有序充電策略設(shè)計(jì)
充電樁限功率有序充電策略設(shè)計(jì)
專用充電站的車輛充電優(yōu)先級沒有嚴(yán)格要求，充電過程中充電站輸出功率受到電網(wǎng)負(fù)荷限制時(shí)，在車輛享有同等充電權(quán)限前提下，設(shè)計(jì)有序充電策略 調(diào)整充電樁輸出功率。充電樁功率調(diào)整分為下調(diào)和上調(diào)兩種，當(dāng)充電站輸出總功率大于功率限定值時(shí)需進(jìn)行下調(diào)，反之上調(diào)。專用充電站從峰谷電價(jià)充電成本、樁少車多充電 排隊(duì)效率和與電網(wǎng)負(fù)荷互動三方面設(shè)計(jì)了有序充電策 略，其策略實(shí)現(xiàn)如下：
(1)在峰平電價(jià)時(shí)段，充電樁全被占用，而后來車 輛因某些原因需要急用而充電則可以通用手機(jī) APP 申 請排隊(duì)充電；
(2)充電服務(wù)平臺將不同電價(jià)時(shí)段和排序充電的 充電中止SOC策略以及當(dāng)前排隊(duì)車輛數(shù)下發(fā)給每個充電樁，充電樁根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算充電中止SOC值，當(dāng)車輛SOC達(dá)到固定值時(shí)停止充電。
5、公用充電站有序充電策略
與專用充電站相比，公用充電樁除了對本站專用車輛服務(wù)外，還對外開放，允許所有社會車輛充電，這樣不但提高了充電樁使用率，還可以為運(yùn)營商帶來額外的收益。針對站內(nèi)專用車輛和社會充電車輛，文章 設(shè)計(jì)有序充電策略是充電優(yōu)先級專用車輛高于社會車輛，社會車輛之間則按先到優(yōu)先級高的原則。
5、安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺系統(tǒng)
5.1概述
AcrelCloud-9000安科瑞充電樁收費(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)的汽車充電站、電動自行車充電站以及各個充電樁進(jìn)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，資源管理、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)用場合
適用于住宅小區(qū)等物業(yè)環(huán)境、各類企事業(yè)單位、醫(yī)院、景區(qū)、學(xué)校、園區(qū)等公建、公共停車場、公路充電站、公交樞紐、購物中心、商業(yè)綜合體、商業(yè)廣場、地下停車場、高速服務(wù)區(qū)、公寓寫字樓等場合。
5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
現(xiàn)場設(shè)備層：連接于網(wǎng)絡(luò)中的各類傳感器，包括多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電能質(zhì)量分析儀表、電氣火災(zāi)探測器、限流式保護(hù)器、煙霧傳感器、測溫裝置、智能插座、攝像頭等。
網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過 網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。
平臺管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，完成對現(xiàn)場所有智能設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，可在PC端或移動端實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測充電站配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過程及人員行為，并完成微信、支付寶在線支付等應(yīng)用。
5.4平臺功能描述
5.4.1充電服務(wù)
充電設(shè)施搜索，充電設(shè)施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結(jié)算，導(dǎo)航等。
5.4.2首頁總覽
總覽當(dāng)日、當(dāng)月開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)長，累計(jì)的開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)長，以及相應(yīng)的環(huán)比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導(dǎo)航、本月充電統(tǒng)計(jì)。
5.4.3交易結(jié)算
充電價(jià)格策略管理，預(yù)收費(fèi)管理，賬單管理，營收和財(cái)務(wù)相關(guān)報(bào)表。
5.4.4故障管理
故障管理故障記錄查詢、故障處理、故障確認(rèn)、故障分析等管理項(xiàng)，為用戶管理故障和查詢提供方便。
5.4.5統(tǒng)計(jì)分析
統(tǒng)計(jì)分析支持運(yùn)營趨勢分析、收益統(tǒng)計(jì)，方便用戶以曲線、能耗分析等分析工具，瀏覽樁的充電運(yùn)營態(tài)勢。
5.4.6運(yùn)營報(bào)告
按用戶規(guī)定周期分析汽車、電瓶車充電站、樁運(yùn)行、交易、充值、充電及報(bào)警、故障情況，形成分析報(bào)告。
5.4.7APP、小程序移動端支持
通過模糊搜索和地圖搜索的功能，可查詢可用的電樁和電站等詳細(xì)信息。掃碼充電，在線支付:掃描充電樁二維碼，完成支付，微信支付完成后，即可進(jìn)行充電。
5.4.8資源管理
充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁運(yùn)行監(jiān)測，充電樁異常交易監(jiān)測。
5.5系統(tǒng)硬件配置
類型 | 型號 | 圖片 | 功能 |
安科瑞汽車充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺 | AcrelCloud-9000 |
| (一)資源管理 充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁異常交易監(jiān)測 (二)交易結(jié)算 充電價(jià)格策略管理，預(yù)收費(fèi)管理，賬單管理，營收和財(cái)務(wù)相關(guān)報(bào)表 (三)用戶管理 用戶注冊，用戶登錄，用戶帳戶管理 (四)充電服務(wù) 充電設(shè)施搜索，充電設(shè)施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結(jié)算，導(dǎo)航等 (五)微信小程序 掃碼充電，賬單查詢、充電信息監(jiān)測等功能 (六)數(shù)據(jù)服務(wù) 數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)存儲和解析 (七)收益隔天結(jié)轉(zhuǎn)到帳 |
安科瑞電瓶車充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺 | AcrelCloud-9500 |
| (一)資源管理 充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁異常交易監(jiān)測 (二)交易結(jié)算 充電價(jià)格策略管理，預(yù)收費(fèi)管理，賬單管理，營收和財(cái)務(wù)相關(guān)報(bào) (三)用戶管理 用戶注冊，用戶登錄，用戶帳戶管理 (四)充電服務(wù) 充電設(shè)施搜索，充電設(shè)施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結(jié)算，導(dǎo)航等 (五)微信小程序 掃碼充電，賬單查詢、充電信息監(jiān)測等功能 (六)數(shù)據(jù)服務(wù) 數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)存儲和解析 (七)收益隔天結(jié)轉(zhuǎn)到帳 |
IC卡汽車充電樁管理系統(tǒng)（本地單價(jià)版） | Acrel-AVMS |
/ | 輸入輸出：AC220V 1個充電接口，充電線長5米；輸出功率7KW;掃碼刷卡支付;標(biāo)配 無線通訊：4G、WIFI、藍(lán)牙三選一 （下單備注規(guī)格，無備注默認(rèn)4G通訊） |
10路電瓶車智能充電樁 | ACX10A系列 |
| 10路最大承載電流25A，單路最大輸出電流3A，單回路最大功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)。故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。 可選配 K(進(jìn)線漏保) C(每回路測溫) J(進(jìn)線計(jì)量，單相電能表) L(進(jìn)線漏電監(jiān)測，超限跳開所有回路) ACX10A-TYHN 戶內(nèi)使(IP21),支持投幣、刷卡，掃碼、免費(fèi)充電 ACX10A-TYN 戶內(nèi)使用(IP21)，支持投幣、刷卡，免費(fèi)充電 ACX10A-YHW 戶外使用(IP65)，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX10A-YHN 戶內(nèi)使用(IP21)，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX10A-YW戶外使用(IP65),支持刷卡、免費(fèi)充電 ACX10A-MW 戶外使用(IP65)，僅免費(fèi)充電，不能刷卡掃碼 |
20路電瓶車智能充電樁 | ACX20A系列 |
| 20路最大承載電流50A，單路最大輸出電流3A，單回路最大功率1000W，總功率11kW。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別，報(bào)警上報(bào)。可選配 K(進(jìn)線漏保) C(每回路測溫) J(進(jìn)線計(jì)量，單相電能表) L(進(jìn)線漏電監(jiān)測，超限跳開所有回路) ACX20A-YHN 戶內(nèi)使用(IP21),支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX20A-YN 戶內(nèi)使用(IP21)，支持刷卡，免費(fèi)充電 |
2路智能插座 | ACX2A系列 |
| 2路最大承載電流20A，單路最大輸出電流10A，單回路最大功率2200W，總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)。故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別，報(bào)警上報(bào)。 ACX2A-YHN 戶內(nèi)使用(IP21)，支持刷卡、掃碼充電，單路最大電流10A ACX2A-HN 戶內(nèi)使用(IP21)，支持掃碼充電，單路最大電流10A ACX2A-YN 戶內(nèi)使用(IP21)，支持刷卡充電，單路最大電流10A |
落地式電瓶車智能充電樁 | ACX10B系列 |
| 10路最大承載電流25A，單路最大輸出電流3A，單回路最大功率1000W總功率5500W，充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)。故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)可選配 K(進(jìn)線漏保) C(每回路測溫) J(進(jìn)線計(jì)量，單相電能表) L(進(jìn)線漏電監(jiān)測，超限跳開所有回路) ACX10B-YHW 戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機(jī)及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電,不帶廣告屏 ACX10B-YHW-LL 戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機(jī)及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電。液晶屏支持U盤本地投放圖片及視頻廣告 |
7KW交流充電樁 | AEV-AC007D |
| 額定功率7kW，單相三線制，防護(hù)等級IP65，具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計(jì)量、遠(yuǎn)程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方式：4G/WIFI/藍(lán)牙 支持刷卡，掃碼、免費(fèi)充電 可選配觸摸顯示屏（LCD) |
30KW直流樁 | AEV-DC030D |
| 額定功率30kW，三相五線制，防護(hù)等級IP54，具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費(fèi)充電 |
60KW直流樁 | AEV-DC060S |
| 額定功率60kW，三相五線制，防護(hù)等級IP54，具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費(fèi)充電 |
120KW直流樁 | AEV-DC120S |
| 額定功率120kW，三相五線制，防護(hù)等級IP54，具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計(jì)量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費(fèi)充電 |
IC充值卡 | ACX10A-IC02 |
| 充電樁配套購電卡 |
充值機(jī) | ACX10A-CZJ01 |
| 電瓶車充電樁開卡讀卡器 |
7kw交流充電樁立柱 | AEV-AC007LZ |
| 用于AEV-AC007D立柱安裝 |
30kw直流充電樁立柱 | AEV-DC030LZ |
| 用于30kw充電樁AEV-DC030D專用立柱套件，可實(shí)現(xiàn)落地式安裝安裝 |
汽車充電樁IC卡 | M1射屏卡 |
| 通過刷卡控制電動汽車充電樁的啟停并扣費(fèi) |
汽車充電樁讀卡器 | 讀卡器 |
| 汽車充電樁開卡讀卡器 |
電氣防火限流式保護(hù)器 | ASCP200-40B |
| 壁掛式安裝，可實(shí)現(xiàn)短路限流滅弧保護(hù)、過載限流保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過欠壓保護(hù)、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測等功能；1路RS485通訊，1路NB 無線通訊(選配)；額定電流為0~40A，額定電流菜單可設(shè)。 |
導(dǎo)軌式電能表 | ADL200 |
| 單相U、I 、P、Q、S、PF、F 等全電參量測量， 有功無功電能統(tǒng)計(jì)；LCD顯示；可選配 RS485 通訊功能，方便用戶電瓶車充電樁汽車充電樁進(jìn)行用電監(jiān)測計(jì)量。 |
導(dǎo)軌式直流電能表 | DJSF1352-RN |
| 直流電壓、電流、功率測量及正反向電能計(jì)量，復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)，SOE事件記錄；紅外通訊，電壓最大輸入1000V,電流外接分流器接入（75mV)或霍爾元件接入（0-5V)導(dǎo)軌式安裝，電能精度1級，8位LCD顯示，標(biāo)配2路開關(guān)量輸入，2路開關(guān)量輸出，1路 RS485 通訊，1路直流電能計(jì)量，AC/DC85-265V，供充電樁直流計(jì)量。 |
6結(jié)語
電動汽車有序充電策略是解決當(dāng)前充電難題、提升充電設(shè)施效率、降低充電成本、保障電網(wǎng)安全的有效途徑。通過實(shí)施該策略，不僅可以改善用戶充電體驗(yàn)，提高充電樁利用率，還能有效減輕電網(wǎng)負(fù)荷壓力，促進(jìn)電動汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和政策的持續(xù)支持，有序充電策略將在電動汽車充電領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。AcrelCloud-9000安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的充電設(shè)施管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對充電樁的監(jiān)控、調(diào)度和管理、提供充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體驗(yàn)和服務(wù)質(zhì)量。
【參考文獻(xiàn)】
[1]胡道棟,邱俊宏,王玉芳等.綜合能源充電站有序充電策略的研究與設(shè)計(jì)[J].電測與儀表，2023,60（02）
[2]劉科學(xué)，李雪梅，謝楓.等.基于聯(lián)絡(luò)線峰谷差的充電樁綜合運(yùn)行效益檢測系統(tǒng)[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2022，41（7）
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2020.6版
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