張心志

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：隨著我國(guó)能源戰(zhàn)略發(fā)展以及低碳行動(dòng)的實(shí)施，電動(dòng)汽車(chē)已逐步廣泛應(yīng)用，而電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用非常符合當(dāng)今社會(huì)對(duì)環(huán)保意識(shí)的要求，以及有效節(jié)省化石燃料的消耗。由于其無(wú)污染排放的優(yōu)點(diǎn)以及政府部門(mén)的關(guān)注，電動(dòng)汽車(chē)將成為以后出行的重要交通工具。由于大批的電車(chē)作為負(fù)荷隨機(jī)接到電網(wǎng)中進(jìn)行充電，務(wù)必會(huì)給輸配電網(wǎng)絡(luò)造成不小的沖擊，嚴(yán)重影響其經(jīng)濟(jì)效益和電力品質(zhì)，有時(shí)甚至影響其安全平穩(wěn)的運(yùn)行。本文主要從電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電對(duì)電網(wǎng)的影響入手，分析目前有序充電調(diào)度對(duì)策的研究現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：新能源；電動(dòng)汽車(chē)；充電樁；有序充電；分時(shí)共享；電網(wǎng)，剩余電流動(dòng)作保護(hù)器；變壓器負(fù)載率；輸電網(wǎng)絡(luò)

 

       在當(dāng)下生活中汽車(chē)已經(jīng)日漸普及，成為老百姓們?cè)谏习唷⒙眯械然顒?dòng)中十分重要的出行工具之一。從汽車(chē)起初生產(chǎn)以及使用至今，使用的能源絕大多數(shù)皆為石油。但隨著作為稀缺能源之一的石油的大量使用，使其資源日益減少，而且對(duì)環(huán)境業(yè)產(chǎn)生了比較重大的影響，因此節(jié)約能源開(kāi)發(fā)新能源，低碳行動(dòng)成為現(xiàn)如今人類(lèi)面臨的重大問(wèn)題。人類(lèi)需要在滿(mǎn)足人民需求的同時(shí)保護(hù)環(huán)境節(jié)約資源，使三者達(dá)到一種相互促進(jìn)相互制約的程度。因此世界上諸多國(guó)家把目光轉(zhuǎn)移到一種時(shí)代的產(chǎn)物：電動(dòng)汽車(chē)，它是目前全球應(yīng)對(duì)能源緊缺、低碳環(huán)保以及發(fā)展的重要研究領(lǐng)域。隨著電動(dòng)汽車(chē)的大量生產(chǎn)與使用，我們面臨著更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。例如晚間六點(diǎn)之后正值供電高峰期，而此時(shí)的電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主在下班后又需要為電動(dòng)汽車(chē)充電，于是大量的電動(dòng)汽車(chē)作為負(fù)載無(wú)序隨機(jī)的接入電網(wǎng)，勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)"峰上加峰"的現(xiàn)象。但因?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)的電池特點(diǎn)、使用方法、充電類(lèi)型和電動(dòng)車(chē)主的充電習(xí)慣等都不一樣，所以這些電動(dòng)汽車(chē)通常都是隨意的接入電網(wǎng)上無(wú)序的充電。這勢(shì)必會(huì)使電網(wǎng)的電壓偏移變大，影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量，進(jìn)而影響電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性以及用戶(hù)的充電費(fèi)用情況。因此對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行有序充電可以有效降低對(duì)電網(wǎng)造成的壓力。本文從目前對(duì)電動(dòng)汽車(chē)隨機(jī)無(wú)序充電對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)的影響的研究出發(fā)，總結(jié)了目前對(duì)電動(dòng)汽車(chē)有序充電研究的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，并對(duì)常用的優(yōu)化方法、算法以及需要的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行總結(jié)，可以對(duì)未來(lái)電車(chē)規(guī)模化充電深入研究帶來(lái)參考和借鑒。

       1電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電對(duì)電網(wǎng)的影響

       隨著電動(dòng)汽車(chē)使用數(shù)量的增多，大規(guī)模的電車(chē)隨機(jī)充電隨之而來(lái)。對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來(lái)不小的影響，主要包括：（1）電力系統(tǒng)峰值負(fù)荷增加。電動(dòng)汽車(chē)作為新型負(fù)荷接入電網(wǎng)，且大多數(shù)在晚間峰值高漲期充電，無(wú)疑給電力系統(tǒng)帶來(lái)新的負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致峰谷差值大；（2）電能品質(zhì)的影響。電動(dòng)汽車(chē)的充電系統(tǒng)往往采用非線性電力電子設(shè)備，會(huì)生成或多或少的諧波電流，這些諧波會(huì)對(duì)電網(wǎng)中器件造成損耗，對(duì)電機(jī)進(jìn)行磨損使其減少壽命，使部分變壓器內(nèi)部的溫度時(shí)而升高，其他零器件磨損降低使用效率；（3）使配電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度面臨新的挑戰(zhàn)。為了滿(mǎn)足大量電車(chē)的充電和用戶(hù)的需求，在配電網(wǎng)中增加大量充電的基礎(chǔ)設(shè)施勢(shì)必會(huì)改變配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，因此需要對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化并對(duì)特性進(jìn)行升級(jí)，從而滿(mǎn)足需求。影響電動(dòng)汽車(chē)接入電網(wǎng)充電的因素有：汽車(chē)?yán)m(xù)航能力不同；價(jià)格不同種類(lèi)不同的電車(chē)其電池種類(lèi)也不相同，很大的影響電車(chē)充電的時(shí)間以及效率；（4）汽車(chē)行駛里程。電動(dòng)汽車(chē)行駛里程是不確定因素，若每日行駛時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，行駛里程大，則接入電網(wǎng)充電的持續(xù)時(shí)間也會(huì)更長(zhǎng)，進(jìn)而影響電網(wǎng)負(fù)荷的持續(xù)變化；（5）汽車(chē)保有量及不同用途。不同城市電動(dòng)汽車(chē)的數(shù)量也不盡相同，電動(dòng)汽車(chē)基數(shù)大則對(duì)電網(wǎng)影響更大，根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)用途的不同充電時(shí)間段也不相同。同時(shí)也包括電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主個(gè)人習(xí)慣，當(dāng)?shù)仉妰r(jià)政策等等都是影響電動(dòng)汽車(chē)充電的因素。電動(dòng)汽車(chē)不同于其他負(fù)荷，其具有隨機(jī)性，因此需要充分考慮影響其變化的因素，并建立理想的負(fù)荷概率模型，才可以更真實(shí)的模擬電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電并研究其對(duì)電網(wǎng)造成的影響。因此目前研究電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)電網(wǎng)影響通常選取不同的隨機(jī)變量通過(guò)蒙特卡洛仿真方法進(jìn)行建模，得出電動(dòng)汽車(chē)充電功率負(fù)荷概率模型，進(jìn)而與原負(fù)荷曲線進(jìn)行疊加比較，分析其對(duì)電網(wǎng)造成的影響。還可以通過(guò)對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行潮流計(jì)算，通過(guò)接入建模得出的電動(dòng)汽車(chē)負(fù)荷分析不同情況下電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)電力系統(tǒng)電壓及網(wǎng)絡(luò)損耗的仿真結(jié)果，說(shuō)明電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)配電網(wǎng)的影響。通常選取IEEE33標(biāo)準(zhǔn)配電系統(tǒng)作為研究對(duì)象，如圖1所示。保有量及不同用途。不同城市電動(dòng)汽車(chē)的數(shù)量也不盡相同，電動(dòng)汽車(chē)基數(shù)大則對(duì)電網(wǎng)影響更大，根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)用途的不同充電時(shí)間段也不相同。同時(shí)也包括電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主個(gè)人習(xí)慣，當(dāng)?shù)仉妰r(jià)政策等等都是影響電動(dòng)汽車(chē)充電的因素。電動(dòng)汽車(chē)不同于其他負(fù)荷，其具有隨機(jī)性，因此需要充分考慮影響其變化的因素，并建立理想的負(fù)荷概率模型，才可以更真實(shí)的模擬電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電并研究其對(duì)電網(wǎng)造成的影響。因此目前研究電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)電網(wǎng)影響通常選取不同的隨機(jī)變量通過(guò)蒙特卡洛仿真方法進(jìn)行建模，得出電動(dòng)汽車(chē)充電功率負(fù)荷概率模型，進(jìn)而與原負(fù)荷曲線進(jìn)行疊加比較，分析其對(duì)電網(wǎng)造成的影響。還可以通過(guò)對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行潮流計(jì)算，通過(guò)接入建模得出的電動(dòng)汽車(chē)負(fù)荷分析不同情況下電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)電力系統(tǒng)電壓及網(wǎng)絡(luò)損耗的仿真結(jié)果，說(shuō)明電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)配電網(wǎng)的影響。通常選取IEEE33標(biāo)準(zhǔn)配電系統(tǒng)作為研究對(duì)象，如圖1所示。

 

圖1 IEEE33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)系統(tǒng)

       蘇小林張艷娟等人對(duì)影響充電負(fù)荷的充電行為、停車(chē)時(shí)間、電池荷電狀態(tài)因素進(jìn)行分析，利用分類(lèi)分區(qū)法將預(yù)測(cè)區(qū)域進(jìn)行空間劃分，建立不同類(lèi)型車(chē)輛在不同地點(diǎn)充電的概率模型，進(jìn)而得出進(jìn)行充電引導(dǎo)，則會(huì)使峰谷差增加，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行；王輝、文福拴、辛建波等人基于美國(guó)交通部統(tǒng)計(jì)的家庭車(chē)輛行駛調(diào)查數(shù)進(jìn)行擬合，并分別考慮充電功率等因素通過(guò)蒙特卡洛方法得出隨機(jī)無(wú)序充電、V2G模式下的充電負(fù)荷曲線；并通過(guò)美國(guó)PG&E 69節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)為例說(shuō)明了無(wú)序隨機(jī)充電造成的峰上加峰現(xiàn)象其其他不良影響。李惠玲、白曉民以某個(gè)城市的10kv配電網(wǎng)線路為對(duì)象，通過(guò)分析建立負(fù)荷曲線得出隨著電動(dòng)汽車(chē)滲透率增加，配電網(wǎng)在原有負(fù)荷的基礎(chǔ)上，峰值進(jìn)一步變大，較大負(fù)載率增加。王姝凝、楊少兵從饋線負(fù)荷，電壓偏移，和網(wǎng)絡(luò)損耗這三主要方面深入研究了充電負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)的負(fù)面影響，且將有序充電策略與無(wú)序充電策略各自對(duì)配電網(wǎng)不同類(lèi)型的車(chē)輛充電對(duì)電網(wǎng)造成的影響，得出該地區(qū)若不的影響進(jìn)行了對(duì)比。

       2 電動(dòng)汽車(chē)有序充電研究現(xiàn)狀

       2.1 有序充電研究過(guò)程考慮的目標(biāo)函數(shù)

       在對(duì)目前有關(guān)電動(dòng)汽車(chē)有序研究的文獻(xiàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，主要通過(guò)幾個(gè)方面來(lái)對(duì)充電的目標(biāo)進(jìn)行控制，這幾個(gè)方面也是從用戶(hù)個(gè)人角度以及電網(wǎng)角度進(jìn)行考慮。

       （1）電網(wǎng)峰谷負(fù)荷差較小化

       目標(biāo)函數(shù)為日較大負(fù)荷減去日較小負(fù)荷。電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電，對(duì)電網(wǎng)所產(chǎn)生重要的負(fù)面影響便是"峰上加峰"現(xiàn)象，因此可以以電網(wǎng)峰谷差為目標(biāo)函數(shù)。

       （2）總負(fù)荷曲線方差較小目標(biāo)函數(shù)為保持時(shí)段的負(fù)荷總數(shù)減去日平均負(fù)荷之后的平方較

小化。

       （3）用戶(hù)充電費(fèi)用較小

       與用戶(hù)充電費(fèi)用有關(guān)的因素有該時(shí)段的電價(jià)、充電的時(shí)長(zhǎng)，車(chē)輛的充電功率、車(chē)輛的總數(shù)以及第幾輛車(chē)是否充電等因素有關(guān)。

       （4）充電曲線峰值較小

       部分地區(qū)存在汽車(chē)保有量大，電動(dòng)汽車(chē)規(guī)模大，如果集中充電會(huì)使一天的某一時(shí)刻負(fù)荷突然急劇變大，導(dǎo)致該地區(qū)超負(fù)荷，因此要保證在高峰期時(shí)充電負(fù)荷曲線峰值非常小，以保證供電區(qū)域電網(wǎng)電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

       （5）電動(dòng)汽車(chē)的充電完成時(shí)間較小

       電動(dòng)汽車(chē)在停留時(shí)間內(nèi)接入電網(wǎng)進(jìn)而進(jìn)行充電，若提前完成充電既可提高用戶(hù)需求度進(jìn)而激勵(lì)用戶(hù)配合調(diào)度，同時(shí)也可提升充電的效率，因此充電時(shí)間也可為一個(gè)目標(biāo)。

       （6）充電站的運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)效益較大化

       與充電站的運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)有關(guān)的因素有充電機(jī)的在哪一時(shí)間段是否進(jìn)行開(kāi)關(guān)機(jī)的控制方案有關(guān)。

       2.2 有序充電研究過(guò)程考慮的約束條件

       2.2.1 電動(dòng)汽車(chē)的充電量

       電動(dòng)汽車(chē)充電后的電量應(yīng)大于等于起始電量。

       2.2.2 用戶(hù)充電時(shí)間

       用戶(hù)給電動(dòng)汽車(chē)充電的啟動(dòng)時(shí)間應(yīng)大于等于用戶(hù)后面駕車(chē)返回家的時(shí)間，且小于等于用戶(hù)汽車(chē)充電的完成時(shí)間；用戶(hù)給電車(chē)充電的啟動(dòng)時(shí)間與充電時(shí)間的總和應(yīng)小于等于用戶(hù)下一階段出行的時(shí)間，即不耽誤用戶(hù)正常出行。

       2.2.3 充電過(guò)程的費(fèi)用較小

       由于電動(dòng)汽車(chē)有序充電是一個(gè)對(duì)使電網(wǎng)影響和很小的優(yōu)化調(diào)度策略，需要用戶(hù)配合其調(diào)度達(dá)到雙贏，因此使車(chē)主在采用優(yōu)化有序充電策略后支出費(fèi)用比之前的無(wú)序充電費(fèi)用小，才能大力度鼓勵(lì)用戶(hù)配合有序充電，因此充電過(guò)程的支出費(fèi)用也是需要考慮的因素之一。

       2.2.4 地區(qū)基本負(fù)荷保持一定

       有序充電是一種調(diào)度手段，通過(guò)這種手段可以使電動(dòng)汽車(chē)避免在高峰期給電網(wǎng)帶來(lái)的峰上加峰現(xiàn)象，同時(shí)也避免大部分用戶(hù)避開(kāi)高峰期進(jìn)行充電而出現(xiàn)的第二高峰期，但應(yīng)保持原負(fù)荷不變，即不影響用戶(hù)生活及正常行動(dòng)之外進(jìn)行合理“減負(fù)"。

       2.2.5 配電網(wǎng)負(fù)荷上限

       配電網(wǎng)的負(fù)荷很大上限也應(yīng)是約束條件之一，即地區(qū)原基礎(chǔ)負(fù)荷與電車(chē)充電產(chǎn)生的負(fù)荷應(yīng)小于電力網(wǎng)所能承受的負(fù)荷較大值。

       2.2.6 線路熱負(fù)荷約束

       電力系統(tǒng)中部件的較大熱載荷，即流過(guò)該部件視在輸出功率與其發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行輸出功率之間的差值。通常考慮串聯(lián)變壓器線路的較大熱負(fù)荷，即線路熱負(fù)荷要小于等于線路的較大熱負(fù)荷。

       2.2.7 區(qū)域內(nèi)充電樁數(shù)量約束

       考慮到轄區(qū)范圍內(nèi)的充電樁總量限制，如果單位范圍內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)充電總量過(guò)大，將會(huì)產(chǎn)生等待充電的時(shí)段過(guò)長(zhǎng)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響用戶(hù)正常使用，因此需要考慮充電樁數(shù)量。

       劉星平、李世軍等人在進(jìn)行有序充電優(yōu)化建模時(shí)以時(shí)段內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)在充電過(guò)程中獲得的電能較大為目標(biāo)函數(shù)；以充電樁的電壓、變壓器容量、充電容量、線路熱負(fù)荷等為約束條件進(jìn)行優(yōu)化求解。孫曉明在進(jìn)行優(yōu)化時(shí)考慮了電網(wǎng)和用戶(hù)兩側(cè)的目標(biāo)，以電動(dòng)汽車(chē)充電后的峰值較大負(fù)荷、負(fù)荷方差、電動(dòng)汽車(chē)在分時(shí)電價(jià)下的充電總費(fèi)用以及充電完成時(shí)間為目標(biāo)函數(shù)，并近一步進(jìn)行歸一化處理，并以充電時(shí)間和充電電量為約束條件。

李秋碩以平抑負(fù)荷波動(dòng)，即配電網(wǎng)從主網(wǎng)獲取的總有功波動(dòng)較小為第一目標(biāo)函數(shù)，再以較大化新能源出力為第二目標(biāo)函數(shù)，以及系統(tǒng)總發(fā)電成本為第三目標(biāo)函數(shù)；以有功功率平衡、電網(wǎng)潮流方程、線路及變壓器容量、火力發(fā)電機(jī)組的功率上下限為約束條件進(jìn)而使用相應(yīng)的算法進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化求解。徐智威，胡澤春等人以將充電站的經(jīng)營(yíng)效益優(yōu)化為目標(biāo)，以供電變壓器設(shè)備設(shè)備容量為約束條件進(jìn)行的有序充電管理對(duì)策。

       賀繼鋒、陳杰軍等人以用戶(hù)充電成本和電網(wǎng)峰谷差為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，以電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量、充電時(shí)間、區(qū)域內(nèi)充電樁數(shù)量、電網(wǎng)收益以及電價(jià)范圍為約束，建立了較優(yōu)地區(qū)峰谷分時(shí)段電價(jià)測(cè)算模型。

 

       2.3 有序充電研究過(guò)程中的使用算法 

       在確定目標(biāo)函數(shù)和約束條件后，應(yīng)選定適合的算法進(jìn)行求取較優(yōu)解，常用的算法有：遺傳算法，差分進(jìn)化算法；鯨魚(yú)算法；螢火 蟲(chóng)算法；TOPSIS算法；雙層優(yōu)化算法。下面對(duì)幾種常用的算法的主要內(nèi)容以及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的比較，如上圖表1所示。 在對(duì)有序充電調(diào)度較為優(yōu)解進(jìn)行求解的過(guò)程，目前研究使用的算法不盡相同。

文獻(xiàn)程杉、王賢寧、馮毅煁等人以充電站收益為優(yōu)化 目標(biāo)，對(duì)用戶(hù)的供電要求、充電時(shí)間、變壓器容量等考慮約束，對(duì)充電樁提出了分時(shí)段的電價(jià)對(duì)策，并將集中式優(yōu)化模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 使用分散式優(yōu)化算法進(jìn)行求取較優(yōu)解。吳甲武，邱曉燕以用戶(hù)滿(mǎn)意 和電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，以用戶(hù)費(fèi)用和電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差為優(yōu)化目標(biāo)， 運(yùn)用雞群算法求解得出一個(gè)隨時(shí)間變化的充電計(jì)劃，并對(duì)存在的問(wèn) 題進(jìn)行改良。張公凱、陳才學(xué)、鄭拓針對(duì)大規(guī)模電車(chē)無(wú)序充電對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)的危害，提出用戶(hù)充電費(fèi)用和電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差較小為目標(biāo)函數(shù)，運(yùn)用改進(jìn)鯨魚(yú)算法求去較優(yōu)解，并通過(guò)仿真有序充電負(fù)荷曲線對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)鯨魚(yú)算法、改進(jìn)鯨魚(yú)算法、以及粒子群算法，進(jìn)而得出改進(jìn)的鯨魚(yú)算法能夠更好的得出較優(yōu)策略。沈亮、俞偉勇、秦奮.通過(guò)以電網(wǎng)負(fù)荷方差較小為目標(biāo)函數(shù)，使用改進(jìn)粒子群算法計(jì)算較優(yōu)解，得出一種平抑負(fù)荷波動(dòng)的有序充電策略。并通過(guò)仿真說(shuō)明相比與無(wú)序充電，該優(yōu)化方案可行。

       謝子殿、陳男等人考慮目前的電車(chē)充電情況，通過(guò)分析用戶(hù)的日常出行規(guī)律以及電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)行運(yùn)行，以電池電量達(dá)到滿(mǎn)狀態(tài)和變壓器容量為約束條件，提出并應(yīng)用一種基于傳統(tǒng)遺傳算法的精英遺傳算法求解，得出優(yōu)化模型，并與之前無(wú)序充電的負(fù)荷曲線做比較。余樨源、黃學(xué)良通過(guò)考慮車(chē)輛返家時(shí)刻、電車(chē)返家后的荷電狀態(tài)等六種因素，以負(fù)荷均方差較小為優(yōu)化目標(biāo)建立目標(biāo)函數(shù)，并用改進(jìn)螢火蟲(chóng)算法進(jìn)行求解，該改進(jìn)算法通過(guò)導(dǎo)入自適應(yīng)變異環(huán)節(jié)，來(lái)改善尋優(yōu)速率和準(zhǔn)確度，進(jìn)而測(cè)算出小區(qū)每一臺(tái)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電的較佳充電時(shí)機(jī)，通過(guò)仿真得出該策略的可行性。呂仁周、白曉清等人考慮用戶(hù)收益和電力系統(tǒng)有功網(wǎng)損兩方面為目標(biāo)，通過(guò)交替方向乘子算法構(gòu)建了用戶(hù)利益優(yōu)化以及系統(tǒng)有功網(wǎng)損較小的實(shí)時(shí)充電控制多目標(biāo)凸優(yōu)化模式。引入交替方向乘子運(yùn)算算法，使集中式的充電優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散式以設(shè)備為單位的子優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題求解。

       3 安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)

       3.1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。

       3.2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)。

 

 

       3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 

 

       3.3.1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)中心層和客戶(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)中心層：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。 

 

       3.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

       3.4.1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。

 

 

 

 

       3.4.2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。 

       3.4.3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。 

 

 

 

 

       3.4.4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。

 

       3.4.5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。

 

 

 

 

 

       3.4.6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。

 

 

 

 

       3.4.7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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       3.4.8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。

 

 

 

       3.5系統(tǒng)硬件配置

 

 

 

 

 

       4結(jié)語(yǔ) 

       由于中國(guó)政府對(duì)電車(chē)行業(yè)的支持，電車(chē)的生產(chǎn)規(guī)模會(huì)伴隨時(shí)代的進(jìn)展而日益擴(kuò)大，如此龐大的聚集性負(fù)荷接入電網(wǎng)勢(shì)必給電網(wǎng)帶來(lái)消極的影響，因此未來(lái)對(duì)于研究電動(dòng)汽車(chē)有序充電優(yōu)化策略是一個(gè)的熱點(diǎn)。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)作為新型負(fù)荷的合理有序控制會(huì)給電網(wǎng)和用戶(hù)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)性的收益。電動(dòng)汽車(chē)會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)較小污染的排放，滿(mǎn)足當(dāng)前追求綠色的能源發(fā)展戰(zhàn)略；對(duì)于電力公司來(lái)說(shuō)，通過(guò)對(duì)充電順序、時(shí)間，電價(jià)等合理的電動(dòng)汽車(chē)充電調(diào)度可以使電網(wǎng)運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)可靠。未來(lái)對(duì)于這方面的研究還應(yīng)關(guān)注以下幾個(gè)問(wèn)題： 

       （1）多關(guān)注用戶(hù)對(duì)于優(yōu)化充電調(diào)度的滿(mǎn)意度，完善經(jīng)濟(jì)激勵(lì)制度，使電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)自愿配合調(diào)度。 

       （2）簡(jiǎn)化充電制度，將用戶(hù)充電這一行為與智能手機(jī)匹配，使用戶(hù)通過(guò)手機(jī)關(guān)注并管理充電狀態(tài)； 

       （3）重點(diǎn)關(guān)注交通情況和充電樁占用情況，結(jié)合當(dāng)?shù)仉妰r(jià)和用戶(hù)個(gè)人需求以及當(dāng)時(shí)的交通情況綜合向用戶(hù)推薦較優(yōu)充電路徑和充電持續(xù)時(shí)間，通過(guò)用戶(hù)個(gè)人實(shí)際情況自行抉擇。 

［1］陳星曲，尹常永.電動(dòng)汽車(chē)有序充電策略研究綜述.

［2］安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版.

張心志，男，安科瑞電氣股份有限公司