電動(dòng)汽車(chē)有序充電優(yōu)化策略

引言

為了應(yīng)對(duì)氣候變化，我國(guó)提出“碳達(dá)峰、碳 中和”目標(biāo)，其中電能替代是達(dá)到目標(biāo)的途徑之 一，電動(dòng)汽車(chē)的規(guī)?；瘧?yīng)用有助于雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。然而，電動(dòng)汽車(chē)的普及也帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，其中之一便是充電管理的優(yōu)化問(wèn)題。無(wú)序充電不僅可能導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷高峰，影響電網(wǎng)穩(wěn)定，還可能增加充電成本，降低用戶體驗(yàn)。因此，探索電動(dòng)汽車(chē)有序充電優(yōu)化策略，對(duì)于推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1電動(dòng)汽車(chē)充電現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

1.1 電動(dòng)汽車(chē)充電現(xiàn)狀

充電價(jià)格與電費(fèi)：

1）公共充電樁的電價(jià)不是固定不變的，而是根據(jù)不同的充電站和時(shí)間段有所差異。

2）白天通常是充電高峰期，因此電價(jià)相對(duì)較高；而在夜間（特別是晚上11點(diǎn)之后），電價(jià)會(huì)降至一天中的低點(diǎn)。

3）由于夜間電價(jià)較低，可能會(huì)出現(xiàn)充電站擁擠的情況，需要用戶合理規(guī)劃充電時(shí)間。

快充技術(shù)：

1）快速充電技術(shù)能夠在較短時(shí)間內(nèi)為電動(dòng)汽車(chē)提供大量電量。

2）這種技術(shù)對(duì)于提高電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)用性至關(guān)重要，尤其是在長(zhǎng)途旅行時(shí)。

1.2面臨的挑戰(zhàn)

充電速度與電池健康：

1）快速充電雖然縮短了等待時(shí)間，但可能會(huì)對(duì)電池的健康造成負(fù)面影響，導(dǎo)致電池壽命縮短和性能下降。

2）平衡充電速度和電池壽命成為快充技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

充電基礎(chǔ)設(shè)施：

1）隨著電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量的增加，現(xiàn)有的充電基礎(chǔ)設(shè)施難以滿足需求。

2）建設(shè)更多的快充站需要巨大的資金投入和政策支持，同時(shí)還需要合理分布充電網(wǎng)絡(luò)以提高用戶的便利性。

電網(wǎng)負(fù)荷：

1）大規(guī)模采用快充技術(shù)會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成巨大壓力，特別是在高峰時(shí)段，如果大量電動(dòng)汽車(chē)同時(shí)進(jìn)行快速充電，可能會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)過(guò)載。

2）這個(gè)問(wèn)題需要通過(guò)智能電網(wǎng)技術(shù)和需求響應(yīng)策略來(lái)緩解。

兼容性：

1）不同制造商的電動(dòng)汽車(chē)和充電設(shè)備之間存在兼容性問(wèn)題。

2）缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不僅給消費(fèi)者帶來(lái)不便，也阻礙了充電網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通和規(guī)?；l(fā)展。

安全性：

1）快速充電過(guò)程中的熱量管理和電池管理系統(tǒng)安全性是不可忽視的問(wèn)題。

2）任何技術(shù)上的疏忽都可能導(dǎo)致安全事故，威脅到用戶的生命財(cái)產(chǎn)安全。

充電樁運(yùn)維與用戶體驗(yàn)：

1）維護(hù)充電樁的正常運(yùn)行是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，需要定期的維護(hù)和檢修。

2）用戶體驗(yàn)也是關(guān)鍵因素之一，包括充電站的可用性、充電速度以及支付系統(tǒng)的便捷性等。

分布不均：

充電樁的分布存在不均衡的現(xiàn)象，繁華商業(yè)區(qū)和住宅區(qū)的充電樁密度較高，而一些偏遠(yuǎn)地區(qū)和交通不便的區(qū)域則缺乏足夠的充電設(shè)施。

家庭充電問(wèn)題：

1）大約70%的電動(dòng)汽車(chē)用戶依賴(lài)家庭充電樁進(jìn)行充電。

2）居民區(qū)充電已經(jīng)成為制約電動(dòng)汽車(chē)推廣普及的一個(gè)重要因素。

1.3應(yīng)對(duì)措施

政策支持：

1）政府應(yīng)提供政策支持，包括財(cái)政補(bǔ)貼、稅收減免等，以鼓勵(lì)建設(shè)更多的充電基礎(chǔ)設(shè)施。

2）制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，促進(jìn)充電設(shè)備之間的兼容。

技術(shù)創(chuàng)新：

1）推動(dòng)電池技術(shù)的發(fā)展，提高電池的能量密度和循環(huán)壽命。

2）發(fā)展智能充電技術(shù)，比如智能電網(wǎng)、車(chē)輛到電網(wǎng)（V2G）技術(shù)等，以減輕電網(wǎng)負(fù)荷并提高充電效率。

市場(chǎng)機(jī)制：

1）建立合理的市場(chǎng)機(jī)制，鼓勵(lì)私營(yíng)部門(mén)投資充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

2）開(kāi)發(fā)多樣化的商業(yè)模式，如共享充電、按需充電等，以滿足不同用戶的需求。

用戶教育：

1）加強(qiáng)對(duì)用戶的教育，提高他們對(duì)充電時(shí)間和地點(diǎn)的選擇意識(shí)，以避免高峰期的擁堵。

2）提供充電規(guī)劃工具和應(yīng)用程序，幫助用戶更好地規(guī)劃充電行程。

基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃：

統(tǒng)籌規(guī)劃充電基礎(chǔ)設(shè)施，確保充電站的分布更加合理，滿足不同地區(qū)和不同類(lèi)型的用戶需求。

2有序充電的概念與意義

有序充電是指一種智能充電策略，旨在通過(guò)合理安排電動(dòng)汽車(chē)（EV）的充電時(shí)間和充電功率，以減輕對(duì)電網(wǎng)的壓力，提高電網(wǎng)的利用率，并確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1. 概念解釋

智能調(diào)度：有序充電利用智能電網(wǎng)技術(shù)，根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際負(fù)載情況，智能地調(diào)整電動(dòng)汽車(chē)的充電時(shí)間和充電功率。

需求響應(yīng)：通過(guò)與電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的協(xié)調(diào)，電動(dòng)汽車(chē)用戶可以響應(yīng)電網(wǎng)的需求，例如在電網(wǎng)負(fù)荷較低時(shí)進(jìn)行充電，而在高峰時(shí)段減少充電。

優(yōu)化資源配置：通過(guò)優(yōu)化充電時(shí)間，可以平衡電力供需，避免電網(wǎng)過(guò)載，同時(shí)提高可再生能源的利用效率。

2.2 意義

對(duì)用戶而言

降低成本：在非高峰時(shí)段充電可以享受更低的電價(jià)，從而降低用戶的充電成本。

提高便利性：通過(guò)智能調(diào)度，用戶可以預(yù)先設(shè)置充電時(shí)間，無(wú)需時(shí)刻關(guān)注充電狀態(tài)。

延長(zhǎng)電池壽命：有序充電可以避免頻繁的快速充電，有助于保護(hù)電池，延長(zhǎng)其使用壽命。

對(duì)電網(wǎng)而言

提高穩(wěn)定性：通過(guò)合理安排充電時(shí)間，可以避免電網(wǎng)過(guò)載，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

優(yōu)化資源利用：有序充電可以充分利用電網(wǎng)的剩余容量，特別是在夜間或其他低負(fù)荷時(shí)段。

促進(jìn)可再生能源消納：通過(guò)智能調(diào)度，可以在風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電較多的時(shí)候充電，提高這些清潔能源的利用率。

對(duì)社會(huì)而言

節(jié)能減排：有序充電可再生能源的使用率，降低溫室氣體排放。

推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步：有序充電的發(fā)展促進(jìn)了智能電網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，包括電池管理、負(fù)荷預(yù)測(cè)等方面的技術(shù)創(chuàng)新。

促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)普及：有序充電解決了電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)的挑戰(zhàn)，為電動(dòng)汽車(chē)的大規(guī)模普及創(chuàng)造了有利條件。

3 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

智能充電管理系統(tǒng)：利用智能軟件和硬件設(shè)備對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的充電過(guò)程進(jìn)行管理。

雙向通信：通過(guò)雙向通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)之間的信息交換，確保充電過(guò)程的順利進(jìn)行。

需求側(cè)管理：電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商可以通過(guò)需求側(cè)管理策略，引導(dǎo)電動(dòng)汽車(chē)用戶在合適的時(shí)間進(jìn)行充電。

4有序充電優(yōu)化策略

時(shí)間段劃分與定價(jià)策略

峰谷電價(jià)：根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷的不同時(shí)間段，實(shí)施不同的電價(jià)策略。鼓勵(lì)用戶在低谷時(shí)段充電，減少高峰時(shí)段的負(fù)荷壓力。

動(dòng)態(tài)電價(jià)：根據(jù)電網(wǎng)實(shí)時(shí)負(fù)荷情況動(dòng)態(tài)調(diào)整電價(jià)，引導(dǎo)用戶在電價(jià)較低時(shí)充電。

需求響應(yīng)機(jī)制

智能調(diào)度：通過(guò)智能算法預(yù)測(cè)用戶充電需求，并據(jù)此調(diào)整充電計(jì)劃，確保充電行為與電網(wǎng)需求相匹配。

用戶參與：鼓勵(lì)用戶主動(dòng)參與需求響應(yīng)計(jì)劃，通過(guò)提前或推遲充電時(shí)間來(lái)響應(yīng)電網(wǎng)的調(diào)度指令。

負(fù)荷預(yù)測(cè)與管理

負(fù)荷預(yù)測(cè)：利用歷史數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法預(yù)測(cè)未來(lái)的電網(wǎng)負(fù)荷情況，以便提前規(guī)劃充電策略。

負(fù)荷均衡：通過(guò)智能調(diào)度確保電網(wǎng)負(fù)荷均衡分布，避免局部過(guò)載。

能源管理系統(tǒng)（EMS）

優(yōu)化算法：采用先進(jìn)的優(yōu)化算法（如遺傳算法、粒子群優(yōu)化等）來(lái)確定合適充電策略。

多目標(biāo)優(yōu)化：考慮多個(gè)目標(biāo)函數(shù)（如優(yōu)化總成本、可再生能源利用率等），以找到綜合優(yōu)解。

電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)互動(dòng)（V2G）

車(chē)輛到電網(wǎng)（Vehicle-to-Grid, V2G）：允許電動(dòng)汽車(chē)在必要時(shí)向電網(wǎng)放電，以平衡電網(wǎng)負(fù)荷或參與調(diào)頻服務(wù)。

雙向能量流：支持電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)之間的雙向能量交換，提高電網(wǎng)的靈活性。

智能充電設(shè)備

智能充電樁：配備有智能芯片的充電樁可以接收來(lái)自電網(wǎng)的調(diào)度指令，并據(jù)此調(diào)整充電功率。

遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制：通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁的遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制，確保充電過(guò)程的順利進(jìn)行。

用戶參與激勵(lì)

獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制：為響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度的用戶提供經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)勵(lì)或積分獎(jiǎng)勵(lì)。

個(gè)性化服務(wù)：可根據(jù)用戶的用電習(xí)慣和偏好提供個(gè)性化的充電建議和服務(wù)。

多元化充電模式

家庭充電：鼓勵(lì)用戶在家中使用家庭充電樁進(jìn)行充電，尤其是在夜間低谷時(shí)段。

公共充電：合理布局公共充電設(shè)施，并通過(guò)智能調(diào)度減少高峰時(shí)段的負(fù)荷。

能源存儲(chǔ)技術(shù)

儲(chǔ)能系統(tǒng)：利用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)過(guò)剩的可再生能源，以備高峰時(shí)段使用。

混合儲(chǔ)能：結(jié)合不同類(lèi)型的儲(chǔ)能技術(shù)（如鋰離子電池、超級(jí)電容器等），提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。

政策與市場(chǎng)機(jī)制

政策支持：政府可以通過(guò)財(cái)政補(bǔ)貼、稅收減免等方式鼓勵(lì)用戶參與有序充電。

市場(chǎng)機(jī)制：建立完善的市場(chǎng)機(jī)制，包括碳交易市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)等，以促進(jìn)有序充電的發(fā)展。

5安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)

5.1概述

安科瑞AcrelCloud-9000充電柱收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與接入系統(tǒng)的電動(dòng)自行車(chē)充電站的無(wú)縫連接，持續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控充電樁的運(yùn)行狀態(tài)，并提供充電、支付管理、交易結(jié)算、資產(chǎn)管理、電能管理以及明細(xì)查詢等功能。此外，系統(tǒng)還具備對(duì)充電樁超溫保護(hù)、漏電保護(hù)、輸入/輸出過(guò)壓、欠壓保護(hù)、絕緣低等各類(lèi)故障的預(yù)警功能。充電樁可通過(guò)以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入平臺(tái)，用戶可通過(guò)微信、支付寶或云閃付進(jìn)行掃碼充電。

5.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于建筑企業(yè)、居民小區(qū)、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等場(chǎng)合。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1）涵蓋了數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層以及客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：以標(biāo)準(zhǔn)的modbus-rtu通訊協(xié)議為基準(zhǔn)，智能充電樁負(fù)責(zé)采集充電回路的電力數(shù)據(jù)，并執(zhí)行電能計(jì)量和保護(hù)功能。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：利用4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至已搭建的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)層：由應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器組成，應(yīng)用服務(wù)器負(fù)責(zé)部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)和WEB網(wǎng)站，而數(shù)據(jù)服務(wù)器則負(fù)責(zé)部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

5）客戶端層：系統(tǒng)管理員能夠通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶可通過(guò)刷卡或掃碼的方式啟動(dòng)充電過(guò)程。

5.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

智能化大屏

通過(guò)智能化大屏幕，可直觀展示站點(diǎn)的分布情況，并對(duì)設(shè)備狀態(tài)、使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)、充電金額、充電度數(shù)以及充電樁故障等數(shù)據(jù)進(jìn)行詳盡的統(tǒng)計(jì)和展示。此外，用戶能夠輕松查看每個(gè)站點(diǎn)的詳細(xì)信息，包括充電樁列表、充電記錄、收益情況、能耗數(shù)據(jù)以及故障記錄等。通過(guò)統(tǒng)一管理小區(qū)內(nèi)的充電樁，我們可以監(jiān)控設(shè)備使用率，并據(jù)此合理地分配資源。

實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)控充電設(shè)施的運(yùn)行狀況，涵蓋諸多關(guān)鍵指標(biāo)，如充電樁的運(yùn)行狀態(tài)、電路回路狀態(tài)、充電過(guò)程中的電量消耗、充電電壓與電流值，以及充電樁的告警信息等。

交易管理

平臺(tái)管理人員負(fù)責(zé)管理充電用戶的賬戶，執(zhí)行充值、退款、凍結(jié)及注銷(xiāo)等操作，并能夠查看小區(qū)用戶每日充電交易的詳細(xì)信息。

故障管理

設(shè)備能夠自動(dòng)報(bào)告故障信息，平臺(tái)的管理人員能夠通過(guò)平臺(tái)查看這些信息，并進(jìn)行任務(wù)的分派處理。同時(shí)，運(yùn)維人員可以通過(guò)運(yùn)維APP接收故障通知，并在完成運(yùn)維工作后，將處理結(jié)果反饋。此外，充電用戶也可以通過(guò)充電小程序上報(bào)現(xiàn)場(chǎng)遇到的問(wèn)題。

統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)，用戶可以從多個(gè)角度查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息和能耗統(tǒng)計(jì)信息，包括但不限于充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、充電時(shí)間以及充電方式。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在平臺(tái)上創(chuàng)建運(yùn)營(yíng)商賬戶后，運(yùn)營(yíng)商可管理其運(yùn)營(yíng)所需的站點(diǎn)和充電設(shè)施。此外，他們還可以維護(hù)充電樁的信息、價(jià)格策略、折扣以及優(yōu)惠活動(dòng)。同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商還具備管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁的功能。

運(yùn)維APP

專(zhuān)為運(yùn)維人員設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)站點(diǎn)和充電樁的有效管理。它具備故障閉環(huán)處理功能，允許用戶查詢流量卡的使用狀態(tài)以及充電和充值詳情。此外，系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程參數(shù)配置，并能接收故障相關(guān)的推送通知。

充電小程序

專(zhuān)為充電用戶設(shè)計(jì)，用戶可輕松查看周邊空閑的充電設(shè)備。主要功能包括掃碼充電、賬戶充值、充電卡綁定、交易查詢以及故障申訴等。

5結(jié)語(yǔ)

電動(dòng)汽車(chē)有序充電優(yōu)化策略是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)。通過(guò)智能調(diào)度算法的應(yīng)用、激勵(lì)機(jī)制的建設(shè)以及充電設(shè)施的合理規(guī)劃與管理，我們可以有效應(yīng)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電帶來(lái)的挑戰(zhàn)，推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。讓我們攜手共進(jìn)，為綠色出行貢獻(xiàn)智慧和力量！