1前言

溫室氣體的過(guò)度排放，導(dǎo)致全球氣候變暖趨勢(shì)加劇。電動(dòng)汽車(chē)作為新一代的交通工具，其在節(jié)能減排、減少人類(lèi)對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴(lài)方面，相較傳統(tǒng)汽車(chē)具備不可比擬的優(yōu)勢(shì)。目前，世界各國(guó)紛紛出臺(tái)相應(yīng)政策，推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展與應(yīng)用。

可以預(yù)計(jì)，隨著未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)的普及，大規(guī)模電動(dòng)汽車(chē)接人電網(wǎng)充電將對(duì)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(dòng)汽車(chē)充電將帶來(lái)新一輪的負(fù)荷增長(zhǎng)，尤其是電動(dòng)汽車(chē)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(guò)載、電壓跌落、配電網(wǎng)損耗增加、配電變壓器過(guò)載等一系列問(wèn)題。另一方面，電動(dòng)汽車(chē)作為新型的移動(dòng)負(fù)載，其充電行為具有較強(qiáng)的時(shí)空不確定性，大量電動(dòng)汽車(chē)的廣泛接人必將加大電網(wǎng)的運(yùn)行控制難度。電動(dòng)汽車(chē)有序充電控制對(duì)于降低電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提高電網(wǎng)運(yùn)行效益與可靠性具有重要意義。

對(duì)于在充電站，包括安裝有多個(gè)充電樁和充電監(jiān)控系統(tǒng)的停車(chē)場(chǎng)，下文統(tǒng)稱(chēng)為充電站)中實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)看做獨(dú)立的能源消費(fèi)者，其充電統(tǒng)一由電動(dòng)汽車(chē)控制實(shí)時(shí)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(dòng)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(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池使用壽命的基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)提出通過(guò)有序充電控制方法降低電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的充電成本，并研究了電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)充電時(shí)空分布不確定性對(duì)電網(wǎng)造成的負(fù)面影響。文獻(xiàn)研究了考慮電動(dòng)汽車(chē)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(wèn)題。

隨著電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，采用集中控制方式對(duì)數(shù)量巨大的電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行有序充電控制將對(duì)電網(wǎng)電動(dòng)汽車(chē)控制的計(jì)算能力提出很高的要求。同時(shí)較大區(qū)域內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)與控制的實(shí)時(shí)通信速度和可靠性也面臨挑戰(zhàn)。相反，作為只有相對(duì)少量電動(dòng)汽車(chē)的充電場(chǎng)所，充電站能夠迅速實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車(chē)充電信息，并根據(jù)電網(wǎng)實(shí)時(shí)狀態(tài)，兼顧客戶(hù)的充電需求，對(duì)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(dòng)汽車(chē)充電站(特別是配備多個(gè)充電樁和充電監(jiān)控系統(tǒng)的停車(chē)場(chǎng))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(guò)載以及*大限度滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)充電需求為約束條件，建立電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)的協(xié)調(diào)充電控制。

2安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)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(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?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，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢(xún)等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過(guò)壓，欠壓，絕緣低各類(lèi)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(hù)通過(guò)微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

2.2應(yīng)用場(chǎng)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(jì)。

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(hù)端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車(chē)智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車(chē)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(jì)量和保護(hù)。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

5）應(yīng)客戶(hù)端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶(hù)通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶(hù)提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺(tái)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(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，同時(shí)可查看每個(gè)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(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)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(guò)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(tái)管理人員可管理充電用戶(hù)賬戶(hù)，對(duì)其進(jìn)行賬戶(hù)進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷(xiāo)等操作，可查看小區(qū)用戶(hù)每日的充電交易詳細(xì)信息。

4.4.4故障管理

設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過(guò)平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運(yùn)維人員可通過(guò)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(bào)。充電用戶(hù)也可通過(guò)充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。

4.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢(xún)充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

4.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶(hù)，運(yùn)營(yíng)商可建立和管理其運(yùn)營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線卡用戶(hù)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(duì)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(xún)流量卡使用情況、查詢(xún)充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時(shí)可接收故障推送

4.4.8充電小程序

面向充電用戶(hù)使用，可查看附近空閑設(shè)備，主要包含掃碼充電、賬戶(hù)充值，充電卡綁定、交易查詢(xún)、故障申訴等功能。

4.5系統(tǒng)硬件配置

5結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)充電站實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的實(shí)際充電行為，充分考慮進(jìn)入充電站電動(dòng)汽車(chē)的不同荷電狀態(tài)、停留時(shí)間以及不同客戶(hù)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(dòng)汽車(chē)充電數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了充電站內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)的協(xié)調(diào)充電控制。通過(guò)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(hù)需求以及變壓器運(yùn)行不過(guò)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(jì)算效率高；適合大規(guī)模充電站的電動(dòng)汽車(chē)有序充電實(shí)時(shí)控制計(jì)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(guò)單一的分時(shí)電價(jià)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(dòng)汽車(chē)接入可能導(dǎo)致局部電網(wǎng)另外一個(gè)峰荷的產(chǎn)生。

需要說(shuō)明的是，本文中給出的策略特別適合應(yīng)用于安裝有多個(gè)充電樁和充電監(jiān)控系統(tǒng)的停車(chē)場(chǎng)。該策略每隔15min改變一次充電站充電機(jī)開(kāi)停狀態(tài)，此時(shí)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(gè)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(dòng)汽車(chē)充電對(duì)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(duì)電池壽命的影響。

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