摘 要：針對(duì)電動(dòng)汽車在居民小區(qū)無(wú)序充電對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重隱患及充電間時(shí)過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題，提出一種采用延遲充 電的電動(dòng)汽車有序充電控制策略，并在分析國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車有序充電的研究現(xiàn)狀后，設(shè)計(jì)了居民小區(qū)電動(dòng)汽車有序充電策略的總體框架。該策略采用延遲充電對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行有序充電控制，通過(guò)計(jì)算電動(dòng)汽車的充電優(yōu)先級(jí)來(lái) 確定用戶開(kāi)始充電的時(shí)間以保證離開(kāi)時(shí)電動(dòng)汽車的荷電狀態(tài)，很大程度達(dá)到用戶期望荷電狀態(tài)。通過(guò)算例仿真分析，證明提出的延遲充電策略可在滿足用戶對(duì)電動(dòng)汽車充電量期望的同時(shí)達(dá)到削峰填谷的作用。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；有序充電；延遲充電；削峰填谷；儲(chǔ)能

1 引言

隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人類對(duì)能源需求的不斷增長(zhǎng)，能源被大量消耗，產(chǎn)生大量的環(huán)境污染。機(jī)動(dòng)車輛已經(jīng)成為生產(chǎn)生活中的一部分，使用燃油車無(wú)疑會(huì)增加CO₂的排放。雖然新能源發(fā)電被越來(lái)越多地引入電網(wǎng)，如光伏發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電等，但由于二者的功率輸出是隨機(jī)波動(dòng)的，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成影響，產(chǎn)生電能質(zhì)量問(wèn)題。因此，減少燃油車的使用，從燃油動(dòng)力汽車轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車是解決汽車造成的環(huán)境污染的有效手段。當(dāng)前電網(wǎng)系統(tǒng)的有基金項(xiàng)目：北京市教委科研計(jì)劃項(xiàng)目序充電對(duì)智能電網(wǎng)的發(fā)展起著越來(lái)越大的作用。

居民小區(qū)具有用車規(guī)律性強(qiáng)、可控性強(qiáng)、方便調(diào)研等優(yōu)勢(shì)，因此將居民小區(qū)作為研究對(duì)象，針對(duì)EV在居民小區(qū)充電過(guò)程中隨機(jī)停放且無(wú)序充電對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的嚴(yán)重隱患及充電間時(shí)過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，提出一種采用延遲充電的EV有序充電控制策略。

1.1EV有序充電策略

1.1.1EV有序充電控制架構(gòu)

EV充電將成為居民區(qū)電力需求的重要組成部分，需要從配電網(wǎng)規(guī)劃原則和負(fù)荷分布的影響等方面展開(kāi)研究。結(jié)合概率收費(fèi)模型和電力消費(fèi)數(shù)據(jù)，在標(biāo)準(zhǔn)中定義的不同充電功率下，隨機(jī)模擬不受控制、限制和價(jià)格優(yōu)化的EV充電產(chǎn)生的影響。將大量EV推遲至用電谷時(shí)段進(jìn)行充電以減小EV充電對(duì)小區(qū)變壓器的沖擊，并且考慮到分時(shí)電價(jià)可減少用戶充電費(fèi)用，提高經(jīng)濟(jì)性，保證EV與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)互動(dòng)發(fā)展。EV有序充電控制架構(gòu)如圖1所示。

圖1 EV有序充電控制框架

假設(shè)該小區(qū)的峰谷時(shí)段為21：00 至次日 08：00。在不考慮功率限制、僅滿足優(yōu)先級(jí)但不具體根據(jù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行有序充電的情況下，對(duì)上述控制邏輯進(jìn)行簡(jiǎn)單的模擬，結(jié)果如圖 3 所示，并與即充即走的無(wú)序充電模式進(jìn)行對(duì)比 。圖3中藍(lán)色為 EV充電時(shí)間，紅色為 EV 可以進(jìn)行充電的時(shí)間 。 由圖3可見(jiàn)：C，G， H，I，J，K，L號(hào) EV 均可在峰谷時(shí)進(jìn)行充電 。但由于沒(méi)有有序充電策略的幫助，導(dǎo)致原本可以延遲充電的EV在到達(dá)小區(qū)時(shí)就立即開(kāi)始充電，導(dǎo)致用電高峰時(shí)有大量EV接入電網(wǎng)進(jìn)行充電，給小區(qū)的變壓器帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān)，甚至?xí)a(chǎn)生安全隱患。

2 安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)

2.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電樁收費(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)的汽車充電站、電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電樁進(jìn)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，資源管理、電能管理、明細(xì)查詢等，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(guò)微信、支付寶、云閃付掃碼充電。

2.2應(yīng)用場(chǎng)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(xué)校、園區(qū)等公建、公共停車場(chǎng)、公路充電站、公交樞紐、購(gòu)物中心、商業(yè)綜合體、商業(yè)廣場(chǎng)、地下停車場(chǎng)、高速服務(wù)區(qū)、公寓寫(xiě)字樓等場(chǎng)合。

2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場(chǎng)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(cè)器、限流式保護(hù)器、煙霧傳感器、測(cè)溫裝置、智能插座、攝像頭等。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)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(tái)管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有智能設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，可在PC端或移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電站配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過(guò)程及人員行為，并完成微信、支付寶在線支付等應(yīng)用。

2.4平臺(tái)功能描述

2.4.1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。

2.4.2首頁(yè)總覽

總覽當(dāng)日、當(dāng)月開(kāi)戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)，累計(jì)的開(kāi)戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)，以及相應(yīng)的環(huán)比增長(zhǎng)和同比增長(zhǎng)以及樁、站分布地圖導(dǎo)航、本月充電統(tǒng)計(jì)。

2.4.3交易結(jié)算

充電價(jià)格策略管理，預(yù)收費(fèi)管理，賬單管理，營(yíng)收和財(cái)務(wù)相關(guān)報(bào)表。

2.4.4故障管理

故障管理故障記錄查詢、故障處理、故障確認(rèn)、故障分析等管理項(xiàng)，為用戶管理故障和查詢提供方便。

2.4.5統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析支持運(yùn)營(yíng)趨勢(shì)分析、收益統(tǒng)計(jì)，方便用戶以曲線、能耗分析等分析工具，瀏覽樁的充電運(yùn)營(yíng)態(tài)勢(shì)。

2.4.6運(yùn)營(yíng)報(bào)告

按用戶周期分析汽車、電瓶車充電站、樁運(yùn)行、交易、充值、充電及報(bào)警、故障情況，形成分析報(bào)告。

2.4.7APP、小程序移動(dòng)端支持

通過(guò)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(xì)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(jìn)行充電。

2.4.8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(yùn)行監(jiān)測(cè)，充電樁異常交易監(jiān)測(cè)。