1. 引言
隨著全球?qū)Νh(huán)境保護意識的增強和能源結(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)，包括用戶充電體驗不佳、充電樁利用率低、電網(wǎng)負荷壓力增大等問題。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)定運行構(gòu)成威脅。因此，研究并實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
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，實現(xiàn)充電時間、充電功率與電網(wǎng)負荷的協(xié)調(diào)匹配，以達到提高充電效率、降低充電成本、減輕電網(wǎng)負荷壓力的目的。具體而言，該策略旨在：
優(yōu)化充電排隊：在車多樁少的情況下，通過智能算法計算車輛剩余充電時間和合理充電時間窗口，減少用戶等待時間，提高充電樁利用率。
降低充電成本：利用峰谷電價差異，引導(dǎo)車輛在電價低谷時段進行充電，從而降低用戶的充電費用。
平衡電網(wǎng)負荷：通過控制充電功率和充電時間，實現(xiàn)對電網(wǎng)負荷的削峰填谷，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
3. 有序充電方案設(shè)計
針對上述問題，本文提出以下有序充電方案設(shè)計：
3.1 電動汽車排隊有序充電
在充電樁資源有限的情況下，通過以下步驟實現(xiàn)電動汽車排隊有序充電：
實時數(shù)據(jù)監(jiān)測：利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時監(jiān)測充電樁狀態(tài)、車輛接入情況及剩余充電時間等信息。
智能排序算法：根據(jù)車輛剩余電量（SOC）、預(yù)計充電時間等因素，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 基于峰谷電價的充電時間優(yōu)化
電價時段劃分：根據(jù)當?shù)仉娋W(wǎng)電價政策，將充電時間劃分為平、谷、峰三個時段。
充電時間規(guī)劃：通過智能算法預(yù)測車輛未來充電需求，并結(jié)合電價時段信息，為車輛規(guī)劃合理充電時間窗口。
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段，引導(dǎo)用戶合理安排充電計劃。
3.3 電網(wǎng)負荷削峰填谷
充電功率調(diào)控：根據(jù)電網(wǎng)實時負荷情況，動態(tài)調(diào)整充電樁的充電功率，實現(xiàn)削峰填谷。
負荷預(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)負荷進行預(yù)測，并據(jù)此制定充電調(diào)度計劃。
智能響應(yīng)機制：在電網(wǎng)負荷高峰時段，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)計對象。為提高充電樁使用效率，減少車輛排隊時間，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)車輛運行模式一般是白天使用晚上充電，充電集中在谷電價時段，但因特殊情況需要白天峰或平電價時段充電時，為了降低充電成本，同時不影響 車輛運營，采取設(shè)定車輛中止充電的 SOC 上限值的充電策略，峰和平電價時段車輛 SOC 分別達到 80% 和90% 時結(jié)束充電，谷時段不設(shè)定 SOC 上限值。另一方面，在車多樁少，車輛排隊等候的情況，為了提高充電樁使用效率，增加充電站運營效益，也設(shè)定了車輛 SOC 充電上限，文章對充電排隊的定義是因急需用車而排隊充電，對于晚上谷時段沒有使用需求排隊依次充電不屬于文章定義的排隊充電的范疇。
4.1峰平時段與排隊有序充電策略設(shè)計
充電樁限功率有序充電策略設(shè)計
專用充電站的車輛充電優(yōu)先級沒有嚴格要求，充電過程中充電站輸出功率受到電網(wǎng)負荷限制時，在車輛享有同等充電權(quán)限前提下，設(shè)計有序充電策略 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，當充電站輸出總功率大于功率限定值時需進行下調(diào)，反之上調(diào)。專用充電站從峰谷電價充電成本、樁少車多充電 排隊效率和與電網(wǎng)負荷互動三方面設(shè)計了有序充電策 略，其策略實現(xiàn)如下：
(1)在峰平電價時段，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 APP 申 請排隊充電；
(2)充電服務(wù)平臺將不同電價時段和排序充電的 充電中止SOC策略以及當前排隊車輛數(shù)下發(fā)給每個充電樁，充電樁根據(jù)實際情況計算充電中止SOC值，當車輛SOC達到固定值時停止充電。
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、安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)
5.1概述
AcrelCloud-9000安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(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行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進行充電服務(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(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)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(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端或移動端實現(xiàn)實時監(jiān)測充電站配電系統(tǒng)運行狀態(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
總覽當日、當月開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，累計的開戶數(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。
5.4.3交易結(jié)算
充電價格策略管理，預(yù)收費管理，賬單管理，營收和財務(wù)相關(guān)報表。
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、故障分析等管理項，為用戶管理故障和查詢提供方便。
5.4.5統(tǒng)計分析
統(tǒng)計分析支持運營趨勢分析、收益統(tǒng)計，方便用戶以曲線、能耗分析等分析工具，瀏覽樁的充電運營態(tài)勢。
5.4.6運營報告
按用戶規(guī)定周期分析汽車、電瓶車充電站、樁運行、交易、充值、充電及報警、故障情況，形成分析報告。
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運營云平臺 | 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 充電價格策略管理，預(yù)收費管理，賬單管理，營收和財務(wù)相關(guān)報表 (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運營云平臺 | 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 充電價格策略管理，預(yù)收費管理，賬單管理，營收和財務(wù)相關(guān)報 (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;標配 無線通訊：4G、WIFI、藍牙三選一 （下單備注規(guī)格，無備注默認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、過載保護、空載保護。故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 可選配 K(進線漏保) C(每回路測溫) J(進線計量，單相電能表) L(進線漏電監(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、免費充電 ACX10A-TYN 戶內(nèi)使用(IP21)，支持投幣、刷卡，免費充電 ACX10A-YHW 戶外使用(IP65)，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YHN 戶內(nèi)使用(IP21)，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YW戶外使用(IP65),支持刷卡、免費充電 ACX10A-MW 戶外使用(IP65)，僅免費充電，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、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報?？蛇x配 K(進線漏保) C(每回路測溫) J(進線計量，單相電能表) L(進線漏電監(jiān)測，超限跳開所有回路) ACX20A-YHN 戶內(nèi)使用(IP21),支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX20A-YN 戶內(nèi)使用(IP21)，支持刷卡，免費充電 |
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、過載保護、空載保護。故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 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、過載保護、空載保護。故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報可選配 K(進線漏保) C(每回路測溫) J(進線計量，單相電能表) L(進線漏電監(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，防護等級IP65，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方式：4G/WIFI/藍牙 支持刷卡，掃碼、免費充電 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，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，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、免費充電 |
60KW直流樁 | AEV-DC060S |
| 額定功率60kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，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、免費充電 |
120KW直流樁 | AEV-DC120S |
| 額定功率120kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，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、免費充電 |
IC充值卡 | ACX10A-IC02 |
| 充電樁配套購電卡 |
充值機 | 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 |
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器 | ASCP200-40B |
| 壁掛式安裝，可實現(xiàn)短路限流滅弧保護、過載限流保護、內(nèi)部超溫限流保護、過欠壓保護、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；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行用電監(jiān)測計量。 |
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量，復(fù)費率電能統(tǒng)計，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路直流電能計量，AC/DC85-265V，供充電樁直流計量。 |
6結(jié)語
電動汽車有序充電策略是解決當前充電難題、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。通過實施該策略，不僅可以改善用戶充電體驗，提高充電樁利用率，還能有效減輕電網(wǎng)負荷壓力，促進電動汽車產(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安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(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和服務(wù)質(zhì)量。
【參考文獻】
[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[J].電測與儀表，2023,60（02）
[2]劉科學，李雪梅，謝楓.等.基于聯(lián)絡(luò)線峰谷差的充電樁綜合運行效益檢測系統(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)計與應(yīng)用手冊.2020.6版
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