一、引言
隨著現(xiàn)代電網(wǎng)的不斷發(fā)展以及電動汽車保有量的快速增長，如何實現(xiàn)電動汽車充電行為與電網(wǎng)運行的和諧共生成為了亟待解決的關(guān)鍵問題。電動汽車有序充電控制，本質(zhì)上是依據(jù)電網(wǎng)的實際運行形態(tài)，通常將實現(xiàn)最*化傳輸電動汽車電能為導(dǎo)向，在滿足全部用戶充電需求的基礎(chǔ)上，保障小區(qū)配電網(wǎng)能夠穩(wěn)定、高效地運轉(zhuǎn)，進而推動電動汽車產(chǎn)業(yè)與電網(wǎng)系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展。在此過程中，安科瑞充電樁收費運營云平臺作為重要的支撐工具，為有序充電系統(tǒng)的高效運營提供了諸多關(guān)鍵功能和優(yōu)勢。
二、背景
（一）現(xiàn)實困境與研究必要性
在當(dāng)今社會，盡管科技進步與時代發(fā)展帶來了諸多便利，但能源安全、環(huán)境污染等問題依然突出，成為了制約經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素。我國汽車產(chǎn)業(yè)在過去幾十年間經(jīng)歷了迅猛發(fā)展，汽車作為人們?nèi)粘３鲂械年P(guān)鍵交通工具，其保有量的持續(xù)攀升在為人們生活帶來便捷的同時，也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題。據(jù)2015年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國石油總銷量高達(dá)5.43億噸，其中凈進口量達(dá)3.28億噸，對外依存度突破60%，且預(yù)計到2022年，汽車消耗石油量在我國石油總消耗量中的占比將進一步提高至57%。這一系列數(shù)據(jù)表明，我國汽車產(chǎn)業(yè)面臨著因汽車保有量快速增長以及原油對外依存度過高所引發(fā)的能源供應(yīng)緊張問題，能源形勢愈發(fā)嚴(yán)峻。
與此同時，新能源電動汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，但無序充電現(xiàn)象卻十分普遍。在用電高峰時段，大量電動汽車無序接入配電網(wǎng)充電，會致使配電網(wǎng)總負(fù)荷峰谷差值急劇增大。若不能對車輛充電行為進行有效規(guī)范和引導(dǎo)，局域變壓器超負(fù)荷運轉(zhuǎn)的風(fēng)險將大大增加，這無疑會對配電網(wǎng)的健康穩(wěn)定運行造成嚴(yán)重破壞。例如，當(dāng)電動汽車滲透率達(dá)到20%時，其在配電站充電過程中便會給配電網(wǎng)帶來極*的負(fù)荷壓力。因此，深入探究新能源電動汽車接入電網(wǎng)后的有序充電措施，對于保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行、推動電動汽車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。
（二）國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀分析
有序充電作為一種科學(xué)的充電管理方式，旨在在滿足用戶車輛充電需求的前提下，運用經(jīng)濟或技術(shù)手段合理控制車輛充電時間和功率，以此縮小配電網(wǎng)的峰谷差值，使負(fù)荷曲線趨于平穩(wěn)，為電網(wǎng)的可靠穩(wěn)定運行筑牢基礎(chǔ)。與之相對的無序充電，則呈現(xiàn)出隨機接入、隨時充電的特點，雖然能讓用戶根據(jù)自身時間靈活安排充電，不受外界過多因素干擾，但卻給電網(wǎng)運行帶來了諸多挑戰(zhàn)。
在電動汽車充電控制方式方面，主要分為直接充電負(fù)荷控制與間接充電負(fù)荷控制兩種。直接充電負(fù)荷控制是通過實時監(jiān)測電網(wǎng)基本負(fù)荷量以及新能源電動汽車的充電需求，對充電樁的中斷與啟動進行準(zhǔn)確控制，以此直接干預(yù)充電行為，實現(xiàn)對配電網(wǎng)負(fù)荷的調(diào)節(jié)。間接充電負(fù)荷控制則側(cè)重于依靠充電站經(jīng)營者制定分時充電價格策略，引導(dǎo)用戶依據(jù)自身車輛充電需求以及分時電價情況，自主合理地安排充電時間。經(jīng)營者借助電價制度這一經(jīng)濟杠桿，激勵用戶主動轉(zhuǎn)變充電行為，以響應(yīng)有序充電要求，通常采用擬定附加費用、峰谷電價等具體方法來引導(dǎo)和調(diào)整用戶的充電決策。
值得一提的是，新能源電動汽車不僅具備從電網(wǎng)吸收電能的功能，在特定條件下還能夠向電網(wǎng)傳輸電能，實現(xiàn)車網(wǎng)互動，這為有序充電系統(tǒng)的優(yōu)化提供了新的思路和可能性。例如，在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時段，電動汽車可通過合理的控制策略存儲多余電能；而在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時段，又能將存儲的電能反饋給電網(wǎng)，輔助電網(wǎng)進行負(fù)荷調(diào)節(jié)，提高能源利用效率。然而，要實現(xiàn)這一理想狀態(tài)，需要構(gòu)建一套更為完善、基于大數(shù)據(jù)多目標(biāo)優(yōu)化的有序充電系統(tǒng)，充分挖掘和整合各類信息，以實現(xiàn)對電動汽車充電行為的準(zhǔn)確調(diào)控。在此過程中，安科瑞充電樁收費運營云平臺憑借其功能特性，正逐漸成為有序充電系統(tǒng)運營管理的得力助手。
三、有序充電系統(tǒng)的構(gòu)建與優(yōu)化
（一）有序充電系統(tǒng)的構(gòu)建
有序充電系統(tǒng)的構(gòu)建需要考慮多個因素，包括電動汽車的充電需求、電網(wǎng)負(fù)荷情況、充電設(shè)施的類型和數(shù)量等?；诖髷?shù)據(jù)的多目標(biāo)優(yōu)化方法可以為有序充電系統(tǒng)的構(gòu)建提供有力的支持。通過收集和分析大量的電動汽車充電數(shù)據(jù)和電網(wǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)，可以構(gòu)建出更加準(zhǔn)確的有序充電模型。同時，還可以考慮多個優(yōu)化目標(biāo)，如最*化能源利用效率等，以實現(xiàn)更加優(yōu)化的有序充電策略。
在構(gòu)建有序充電系統(tǒng)時，可以與安科瑞充電樁收費運營云平臺進行無縫對接。通過該平臺的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能，可以實時獲取充電樁的運行狀態(tài)和充電數(shù)據(jù)。同時，該平臺還可以提供充電策略的制定和優(yōu)化功能，幫助實現(xiàn)更加高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟的有序充電系統(tǒng)。
（二）有序充電系統(tǒng)的優(yōu)化
在有序充電系統(tǒng)的優(yōu)化過程中，需要考慮多個優(yōu)化目標(biāo)和約束條件。其中，優(yōu)化目標(biāo)可以包括最小化用戶充電成本等。約束條件可以包括電動汽車的充電需求、電網(wǎng)負(fù)荷限制、充電設(shè)施的類型和數(shù)量等。
基于大數(shù)據(jù)的多目標(biāo)優(yōu)化方法可以在滿足約束條件的前提下，尋找最* 的有序充電策略。通過不斷調(diào)整和優(yōu)化充電策略，可以實現(xiàn)更加高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟的有序充電系統(tǒng)。同時，可以與安科瑞充電樁收費運營云平臺進行實時數(shù)據(jù)交互和策略調(diào)整，確保有序充電系統(tǒng)的持續(xù)優(yōu)化和改進。
四、安科瑞充電樁收費運營云平臺助力有序充電開展
4.1概述
AcrelCloud-9000安科瑞充電柱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)控充電樁運行狀態(tài)，進行充電服務(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。
4.2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。
4.3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)，并進行電能計量和保護。
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，同時為運維人員提供運維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)施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(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，對其進行賬戶進行充值、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行派發(fā)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(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)平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設(shè)施，維護充電設(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(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠(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
類型 | 型號 | 圖片 | 功能 |
安科瑞充電樁收費運營云平臺 | AcrelCloud-9000 |
| 安科瑞響應(yīng)節(jié)能環(huán)保、綠色出行的號召，為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kW交流充電樁，30kW壁掛式直流充電樁，智能60kW/120kW直流一體式充電樁等來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟、智能運營管理的市場需求，提供電動汽車充電軟件解決方案，可以隨時隨地享受便捷安全的充電服務(wù)，微信掃一掃、微信公眾號、支付寶掃一掃、支付寶服務(wù)窗，充電方式多樣化，為車主用戶提供便捷、安全的充電服務(wù)。實現(xiàn)對動力電池快速、安全、合理的電量補給，能計時，計電度、計金額作為市民購電終端，同時為提高公共充電樁的效率和實用性。 |
互聯(lián)網(wǎng)版智能交流樁 | 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(yuǎn)程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方：4G/wifi/藍(lán)牙支持刷卡，掃碼、免費充電可選配顯示屏 |
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | 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(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、免費充電 |
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | 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(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、免費充電 |
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁 | 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(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、免費充電 |
10路電瓶車智能充電樁 | ACX10A系列 |
| 10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率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(yuǎn)程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10A-TYHN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電 ACX10A-TYN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，免費充電 ACX10A-YHW：防護等級IP65，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YW：防護等級IP65，支持刷卡、免費充電 ACX10A-MW：防護等級IP65，僅支持免費充電 |
2路智能插座 | ACX2A系列 |
| 2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率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(yuǎn)程升級、功率識別，報警上報。 ACX2A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護等級IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護等級IP21，支持刷卡充電 |
20路電瓶車智能充電樁 | ACX20A系列 |
| 20路承載電流50A，單路輸出電流3A，單回路功率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(yuǎn)程升級、功率識別，報警上報。 ACX20A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX20A-YN：防護等級IP21，支持刷卡，免費充電 |
落地式電瓶車智能充電樁 | ACX10B系列 |
| 10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率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(yuǎn)程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 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 |
絕緣監(jiān)測儀 | AIM-D100-ES |
| AIM-D100-ES系列直流絕緣監(jiān)測儀可以應(yīng)用在15~1500V的直流系統(tǒng)中，用于在線監(jiān)測直流不接地系統(tǒng)正負(fù)極對地絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定值時，發(fā)出預(yù)警或報警信號。 |
絕緣監(jiān)測儀 | AIM-D100-T |
| AIM-D100-T系列直流絕緣監(jiān)測儀可以應(yīng)用在10~1000V的直流系統(tǒng)中，用于在線監(jiān)測直流不接地系統(tǒng)正負(fù)極對地絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定值時，發(fā)出預(yù)警或報警信號。 |
智能邊緣計算網(wǎng)關(guān) | ANet-2E4SM |
| 4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。 |
擴展模塊ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
擴展模塊ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通 | ||
導(dǎo)軌式單相電表 | ADL200 |
| 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，輸入電流：10（80）A； 電能精度：1級 支持Modbus和645協(xié)議 證書：MID/CE認(rèn)證 |
導(dǎo)軌式電能計量表 | ADL400 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計；紅外通訊；電流規(guī)格：經(jīng)互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 證書：MID/CE認(rèn)證 |
無線計量儀表 | ADW300 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目） 證書：CPA/CE認(rèn)證 |
導(dǎo)軌式直流電表 | DJSF1352-RN |
| 直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量，復(fù)費率電能統(tǒng)計，SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入*大1000V，電流外接分流器接入(75mV)或霍爾元件接入(0-5V);電能精度1級，1路485通訊，1路直流電能計量AC/DC85-265V供電 證書：MID/CE認(rèn)證 |
面板直流電表 | PZ72L-DE |
| 直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量:紅外通訊:電壓輸入*大1000V，電流外接分流器接入·(75mV)或霍爾元件接入(0-20mA0-5V);電能精度1級 證書：CE認(rèn)證 |
電氣防火限流式保護器 | ASCP200-63D |
| 導(dǎo)軌式安裝，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或4G無線通訊(選配);額定電流為0~63A，額定電流菜單可設(shè)。 |
開口式電流互感器 | AKH-0.66/K |
| AKH-0.66K系列開口式電流互感器安裝方便，無須拆一次母線，亦可帶電操作，不影響客戶正常用電，可與繼電器保護、測量以及計量裝置配套使用。 |
霍爾傳感器 | AHKC |
| 霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復(fù)雜信號的隔離轉(zhuǎn)換，通過霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受，響應(yīng)時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強，線性好，抗干擾能力強。 |
智能剩余電流繼電器 | ASJ |
| 該系列繼電器可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式的剩余電流動作保護器，主要適用于交流50Hz，額定電壓為400V及以下的TT或TN系統(tǒng)配電線路，防止接地故障電流引起的設(shè)備和電氣火災(zāi)事故，也可用于對人身觸電危險提供間接接觸保護。 |
五、結(jié)論與展望
本研究針對電動汽車無序充電行為對電網(wǎng)帶來的挑戰(zhàn)，提出了基于大數(shù)據(jù)的多目標(biāo)優(yōu)化電動汽車有序充電系統(tǒng)方案，并結(jié)合安科瑞充電樁收費運營云平臺進行了深入探討。通過收集和分析大量的電動汽車充電數(shù)據(jù)和電網(wǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)，構(gòu)建出更加準(zhǔn)確的有序充電模型，并考慮多個優(yōu)化目標(biāo)和約束條件，實現(xiàn)了更加高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟的有序充電策略。
未來，隨著電動汽車數(shù)量的不斷增加和充電技術(shù)的不斷發(fā)展，有序充電系統(tǒng)將成為電動汽車充電領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一。我們將繼續(xù)深入研究有序充電系統(tǒng)的優(yōu)化方法和應(yīng)用實踐，并結(jié)合安科瑞充電樁收費運營云平臺等技術(shù)平臺，為電動汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供有力的支持。同時，我們也將積極探索與其他領(lǐng)域的合作機會，推動電動汽車產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，共同構(gòu)建更加綠色、低碳、可持續(xù)的未來。
參考文獻：
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