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(shí)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(dú)立的能源消費(fèi)者，其充電統(tǒng)一由電動汽車控制實(shí)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?yàn)樾履茉闯隽Σ淮_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(shí)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(shí)時采集電動汽車充電信息，并根據(jù)電網(wǎng)實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(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。

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(shí)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(shí)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(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(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。

4.4.2實(shí)時監(jiān)控

實(shí)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(diǎn)、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(diǎn)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(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(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合電動汽車用戶的實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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)

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