簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

   摘要：隨著新能源汽車的普及，充電站的負(fù)荷管理成為影響電網(wǎng)穩(wěn)定性和充電效率的關(guān)鍵問題?；贏crelCloud9000充電樁方案，本研究探討了有序充電策略的必要性、關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用場景。系統(tǒng)采用云端管理和智能調(diào)度策略，結(jié)合變壓器負(fù)荷監(jiān)測、充電樁遠(yuǎn)程控制及分時電價(jià)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)充電功率動態(tài)調(diào)整，優(yōu)化電力資源配置，提高充電站的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性。

   關(guān)鍵詞：有序充電、智能調(diào)度、變壓器負(fù)荷監(jiān)測、云平臺管理

01引言

   近年來，新能源汽車的增長對充電基礎(chǔ)設(shè)施提出了更高的要求。然而，無序充電可能導(dǎo)致局部電網(wǎng)過載、變壓器超負(fù)荷運(yùn)行，甚至引發(fā)電力故障。因此，有序充電策略應(yīng)運(yùn)而生，它通過智能調(diào)度和實(shí)時監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)充電資源的合理分配，減少電網(wǎng)壓力，提升用戶體驗(yàn)。

   本研究基于AcrelCloud9000充電樁云平臺，分析有序充電策略的技術(shù)實(shí)現(xiàn)及實(shí)際應(yīng)用，探索優(yōu)化充電站運(yùn)行管理的新思路。

02無序充電的危害

   新能源汽車行業(yè)的高速發(fā)展對充電基礎(chǔ)設(shè)施提出了更高的要求。然而，充電站的運(yùn)營管理仍面臨諸多問題：  

2.1電網(wǎng)負(fù)荷過載，影響供電穩(wěn)定性

   充電負(fù)荷具有明顯的高峰特性，特別是在上下班時間、大型商業(yè)中心等區(qū)域，大量電動汽車同時充電會導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷急劇上升。

   如果充電負(fù)荷超過變壓器或配電設(shè)備的承載能力，可能會引發(fā)跳閘、設(shè)備損壞，甚至影響周邊居民和企業(yè)的正常用電。

2.2變壓器超載，加速設(shè)備老化

   變壓器長時間處于高負(fù)荷甚至超負(fù)荷運(yùn)行，會導(dǎo)致設(shè)備溫度升高，加速絕緣材料老化，縮短設(shè)備壽命，增加維護(hù)成本。

   在情況下，變壓器可能因過熱而發(fā)生故障甚至損壞，造成充電站長時間停運(yùn)。

2.3 供電質(zhì)量下降，影響其他用戶

   用電大功率無序充電可能引起局部電壓波動或電壓驟降，影響周邊用戶的正常用電，甚至導(dǎo)致設(shè)備損壞。

   由于電動汽車充電時會產(chǎn)生諧波，無序充電可能加劇電網(wǎng)諧波污染，影響敏感電子設(shè)備的正常運(yùn)行，如醫(yī)院儀器、通信設(shè)備等。 

2.4 運(yùn)營效率低下，充電成本增加

   由于沒有統(tǒng)一調(diào)度，部分用戶可能會遇到充電樁被占用的情況，導(dǎo)致排隊(duì)等待時間延長，降低充電站的運(yùn)營效率。

   高峰期大量無序充電可能導(dǎo)致電價(jià)上升，而無智能調(diào)度的充電站無法引導(dǎo)用戶錯峰充電，最終增加用戶充電成本，也增加了充電站的電費(fèi)支出。

2.5 影響新能源消納，降低清潔能源利用率

   在新能源充足的時段（如中午光伏發(fā)電高峰），如果電動汽車沒有合理調(diào)度利用這些清潔能源，而是在晚上用煤電充電，會降低新能源利用率，影響碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。  

   無序充電可能導(dǎo)致局部地區(qū)出現(xiàn)短時高峰負(fù)荷，迫使電網(wǎng)增加備用火電機(jī)組運(yùn)行，進(jìn)一步加大碳排放。

2.6 充電樁利用率低，投資回報(bào)周期長

   在無序充電模式下，部分充電樁可能會長時間被個別用戶占用（如車主將車停放但不及時移走），導(dǎo)致其他用戶無法使用，影響整體利用率。

   運(yùn)營商難以根據(jù)負(fù)荷情況優(yōu)化充電樁布局，導(dǎo)致部分樁空置，部分樁過載，影響投資回報(bào)。

2.7 可能引發(fā)安全事故電纜過載發(fā)熱：

   如果多個充電樁同時高功率運(yùn)行，可能導(dǎo)致電纜溫度升高，甚至引發(fā)火災(zāi)。

   充電設(shè)備損壞：高峰負(fù)荷過大可能導(dǎo)致充電樁過熱、元器件老化、損壞，甚至出現(xiàn)安全事故。

   電池安全風(fēng)險(xiǎn)：無序充電可能導(dǎo)致部分車輛電池長時間處于高溫或高壓狀態(tài)，增加電池衰減速度和起火風(fēng)險(xiǎn)。

   無序充電不僅影響電網(wǎng)安全，還會增加充電成本、降低設(shè)備壽命、引發(fā)安全隱患。因此，實(shí)施有序充電策略，通過智能調(diào)度、分時電價(jià)、負(fù)荷監(jiān)測等手段優(yōu)化充電管理，是解決這些問題的關(guān)鍵。

03有序充電策略控制系統(tǒng)

   電動汽車現(xiàn)已成為廣泛使用的綠色能源交通工具，使用電能可轉(zhuǎn)化為驅(qū)動動力，節(jié)能環(huán)保。AcrelCloud-9000充電樁收費(fèi)云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)；用戶通過微信小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應(yīng)的充電樁完成電動汽車的充電過程。充電樁可選配WIFI/4G/以太網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng)，配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù)，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進(jìn)行直連。

04安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)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(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?cái)?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。

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(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)。

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(jìn)行電能計(jì)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(jì)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安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

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(jì)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。

4.2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。

4.3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故障管理

設(shè)備自動上報(bào)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(bào)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

4.5統(tǒng)計(jì)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(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

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(jià)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。

4.7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

4.8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。

5系統(tǒng)硬件配置

05應(yīng)用場景

5.1城市公共充電站通過有序充電策略，在高峰時段限制部分充電功率，確保整體電網(wǎng)負(fù)荷穩(wěn)定。結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化充電站的布點(diǎn)規(guī)劃，提高資源利用率。 

5.2商業(yè)綜合體及辦公園區(qū)采用預(yù)約充電+分時電價(jià)模式，引導(dǎo)用戶在非高峰時段充電，緩解局部電網(wǎng)壓力。結(jié)合光伏發(fā)電+儲能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)新能源消納，提高經(jīng)濟(jì)效益。 

5.3高速公路服務(wù)區(qū)通過智能排隊(duì)管理系統(tǒng)，減少排隊(duì)等待時間，提高充電效率。結(jié)合遠(yuǎn)程監(jiān)控和告警系統(tǒng)，確保充電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，減少運(yùn)維成本。

06結(jié)語

   有序充電是提高充電站運(yùn)營效率、保障電網(wǎng)穩(wěn)定的重要策略。AcrelCloud9000充電樁云平臺通過變壓器負(fù)荷監(jiān)測、智能調(diào)度、遠(yuǎn)程控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了充電站的管理。未來，隨著新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大數(shù)據(jù)分析，有序充電將進(jìn)一步優(yōu)化，為新能源汽車的發(fā)展提供更加智能有效的充電解決方案。