1前言

溫室氣體的過度排放，導(dǎo)致全球氣候變暖趨勢加劇。電動汽車作為新一代的交通工具，其在節(jié)能減排、減少人類對傳統(tǒng)化石能源的依賴方面，相較傳統(tǒng)汽車具備不可比擬的優(yōu)勢。目前，世界各國紛紛出臺相應(yīng)政策，推動電動汽車的發(fā)展與應(yīng)用。

可以預(yù)計，隨著未來電動汽車的普及，大規(guī)模電動汽車接人電網(wǎng)充電將對電力系統(tǒng)的規(guī)劃與運(yùn)行產(chǎn)生不可忽視的影響。其中，重要影響之一在于大規(guī)模電動汽車充電將帶來新一輪的負(fù)荷增長，尤其是電動汽車在高峰期充電將進(jìn)一步加劇電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差，可能導(dǎo)致配電網(wǎng)線路過載、電壓跌落、配電網(wǎng)損耗增加、配電變壓器過載等一系列問題。另一方面，電動汽車作為新型的移動負(fù)載，其充電行為具有較強(qiáng)的時空不確定性，大量電動汽車的廣泛接人必將加大電網(wǎng)的運(yùn)行控制難度。電動汽車有序充電控制對于降低電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險，提高電網(wǎng)運(yùn)行效益與可靠性具有重要意義。

對于在充電站，包括安裝有多個充電樁和充電監(jiān)控系統(tǒng)的停車場，下文統(tǒng)稱為充電站)中實現(xiàn)電動汽車有序充電控制是必要的。有序充電的控制方式多樣，文獻(xiàn)將每一輛電動汽車看做獨立的能源消費(fèi)者，其充電統(tǒng)一由電動汽車控制實時控制，利用這種控制方式可有效降低配電系統(tǒng)運(yùn)行損耗。文獻(xiàn)在分析配電系統(tǒng)饋線網(wǎng)絡(luò)損耗、配電網(wǎng)負(fù)載率以及負(fù)荷波動方差三者之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，研究用于降低損耗的有序充電控制方法。在不影響電動汽車動力電池使用壽命的基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)提出通過有序充電控制方法降低電動汽車用戶的充電成本，并研究了電動汽車提供輔助服務(wù)的有序充放電控制方法。另一方面，利用電動汽車有序充電控制，可以與新能源出力配合，降低因為新能源出力不確定性與電動汽車充電時空分布不確定性對電網(wǎng)造成的負(fù)面影響。文獻(xiàn)研究了考慮電動汽車充電以及風(fēng)電出力不確定性的隨機(jī)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題。

隨著電動汽車的發(fā)展，采用集中控制方式對數(shù)量巨大的電動汽車進(jìn)行有序充電控制將對電網(wǎng)電動汽車控制的計算能力提出很高的要求。同時較大區(qū)域內(nèi)電動汽車與控制的實時通信速度和可靠性也面臨挑戰(zhàn)。相反，作為只有相對少量電動汽車的充電場所，充電站能夠迅速實時采集電動汽車充電信息，并根據(jù)電網(wǎng)實時狀態(tài)，兼顧客戶的充電需求，對其進(jìn)行有序充電控制。以此為基礎(chǔ)，結(jié)合分站分區(qū)控制便能迅速而經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)的有序充電協(xié)調(diào)控制。

本文旨在研究電動汽車充電站(特別是配備多個充電樁和充電監(jiān)控系統(tǒng)的停車場)的有序充電協(xié)調(diào)控制策略。以充電站運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益*大化為目標(biāo)，以變壓器運(yùn)行不過載以及*大限度滿足電動汽車用戶充電需求為約束條件，建立電動汽車有序充電控制的優(yōu)化模型，從而實現(xiàn)充電站內(nèi)電動汽車的協(xié)調(diào)充電控制。

2安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺系統(tǒng)選型方案

2.1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充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(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。

2.2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。

2.3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)器部署實時數(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、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)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(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

4.4.2實時監(jiān)控

實時監(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。

4.4.3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。

4.4.4故障管理

設(shè)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(jìn)行派發(fā)處理，同時運(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。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

4.4.5統(tǒng)計分析

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

4.4.6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)營所需站點和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

4.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用，可以對站點和充電樁進(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，同時可接收故障推送

4.4.8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。

4.5系統(tǒng)硬件配置

5結(jié)束語

本文根據(jù)充電站實時運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合電動汽車用戶的實際充電行為，充分考慮進(jìn)入充電站電動汽車的不同荷電狀態(tài)、停留時間以及不同客戶需求，以充電站運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益*大化為目標(biāo)，建立了充電站電動汽車充電數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)了充電站內(nèi)電動汽車的協(xié)調(diào)充電控制。通過仿真分析，得到以下結(jié)論。

（1）采用所提出的有序充電控制方法，在保證客戶需求以及變壓器運(yùn)行不過載的基礎(chǔ)上，可顯著提高充電站的收益。

（2）所提出的控制策略計算效率高；適合大規(guī)模充電站的電動汽車有序充電實時控制計算。

（3）從采用有序充電方式后的負(fù)荷曲線發(fā)現(xiàn)僅僅通過單一的分時電價協(xié)調(diào)充電站有序充電控制行為，可能在某些情形下并不能降低局部電網(wǎng)的峰谷差，相反大量的電動汽車接入可能導(dǎo)致局部電網(wǎng)另外一個峰荷的產(chǎn)生。

需要說明的是，本文中給出的策略特別適合應(yīng)用于安裝有多個充電樁和充電監(jiān)控系統(tǒng)的停車場。該策略每隔15min改變一次充電站充電機(jī)開停狀態(tài)，此時間間隔可根據(jù)實際情況合理設(shè)置。進(jìn)一步的研究方向主要包括以下2個方面：①多目標(biāo)的有序充電控制以及充電站間協(xié)調(diào)有序充電控制，以有效降低電動汽車充電對電網(wǎng)的影響；②在有序充電控制模型中考慮改變充電狀態(tài)對電池壽命的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]徐智威,胡澤春,宋永華,羅卓偉,占愷嶠,石恒.充電站內(nèi)電動汽車有序充電策略.

[2]趙俊華,文福拴,薛禹勝等.計及電動汽車和風(fēng)電出力不確定性的隨機(jī)經(jīng)濟(jì)調(diào)度[J].電力系統(tǒng)自動化,2010,34(20)：22—29．

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)應(yīng)用手冊2020.06版.