安科瑞魯一揚15821697760

摘要：全球工業(yè)化進(jìn)程的加快致使石油等資源消耗加劇，能源短缺與環(huán)境污染問題愈發(fā)嚴(yán)重。電動汽車作為一種清潔且高效的交通方式，受到廣泛關(guān)注。中國政府為推動電動汽車行業(yè)發(fā)展實施了一系列政策，使其在中國呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭。然而，大規(guī)模電動汽車的無序充電給電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運行帶來了巨大挑戰(zhàn)。因此，對電動汽車充電負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，并研究智能有序充電策略，對于電網(wǎng)、用戶和電動汽車企業(yè)均具有極為重要的意義。

關(guān)鍵詞：電動汽車；充電負(fù)荷預(yù)測；智能有序充電

一、引言

在全球能源與環(huán)境問題日益凸顯的背景下，電動汽車正逐步取代傳統(tǒng)燃油車，成為一種新興的交通選擇。中國政府為促進(jìn)電動汽車產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，推行了購車補(bǔ)貼、充電設(shè)施建設(shè)等政策，有力地推動了其發(fā)展。但電動汽車的大規(guī)模應(yīng)用也引發(fā)了新的問題，特別是大規(guī)模無序充電對電網(wǎng)穩(wěn)定安全運行造成了嚴(yán)重威脅。所以，開展電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測并深入研究智能有序充電策略，已成為當(dāng)下亟待解決的關(guān)鍵課題。

二、電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測

電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測是構(gòu)建有序充電策略的基礎(chǔ)。本研究采用基于峰平谷電價動態(tài)修正目標(biāo)荷電狀態(tài)（SOC）的方法來預(yù)測電動汽車充電負(fù)荷。首先，深入分析影響充電負(fù)荷的主要因素，包括起始充電時刻、起始 SOC、日行駛里程等。隨后，充分考慮峰平谷電價的影響，運用機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建充電負(fù)荷預(yù)測模型。該模型能夠精準(zhǔn)地預(yù)測不同時間段內(nèi)電動汽車的充電需求，為制定有序充電策略提供有力的依據(jù)。

三、電動汽車充電模式剖析

用戶在選擇充電模式時，會綜合考慮自身對充電的需求程度、緊急情況以及車輛類型等因素。當(dāng)前，電動汽車充電技術(shù)不斷發(fā)展，其中常規(guī)充電模式、快速充電模式以及充電站更換電池模式這三種技術(shù)相對成熟且應(yīng)用較為廣泛。

（一）常規(guī)充電模式

常規(guī)充電通常采用 220V 交流電壓，具有小電流低功率的特點，也被稱為慢速充電。由于其充電時間較長，一般需要 5 - 10 小時，所以慢速充電樁多安裝在居民小區(qū)、辦公場所等用戶停留時間較長的區(qū)域。常規(guī)充電在安裝與成本方面具有顯著優(yōu)勢，例如無需額外架設(shè)供電線路，對配電網(wǎng)和電池的沖擊較小，有助于延長電池的使用壽命等。因此，常規(guī)充電模式主要適用于日行駛里程和時長較短的私家車輛。

（二）快速充電模式

快速充電的突出特點是充電電流大，能夠在較短時間內(nèi)為電池補(bǔ)充電能?？焖俪潆姌对跒殡妱悠囇a(bǔ)充約 80%電池容量的電能時，一般僅需 1 - 2 小時。這種充電模式的明顯優(yōu)勢在于充電時間短，所以通常在人口流動較大且有充電需求的場所，如大型商超、高速公路補(bǔ)給站等得到應(yīng)用。然而，快速充電也會對電池和配電網(wǎng)產(chǎn)生較大的沖擊，對電池的使用壽命以及電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運行產(chǎn)生不利影響。因此，快速充電模式一般僅在緊急情況下用于電量補(bǔ)充。

（三）充電站更換電池模式

換電池模式能夠在短時間內(nèi)滿足電動汽車的電能需求，且對電網(wǎng)和電池的沖擊相對較小。對于日行駛里程和時長較長且難以找到合適充電時段的運營類車輛，可考慮采用換電池模式來維持其正常運營。換電池模式經(jīng)過不斷發(fā)展已具備一定規(guī)模，技術(shù)也相對成熟，一般僅需十分鐘左右即可完成電池更換。但該模式也存在一些問題，如頻繁拆卸電池對電動汽車的穩(wěn)定性和安全性要求較高，電池標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一限制了其進(jìn)一步推廣，換電站需要儲存大量電池導(dǎo)致投資成本高、風(fēng)險大等。因此，換電池模式的廣泛應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

四、智能有序充電策略

智能有序充電策略是實現(xiàn)電動汽車有序充電的核心要素。本研究提出的智能有序充電策略，依據(jù)充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，結(jié)合電網(wǎng)負(fù)荷狀況與用戶需求，動態(tài)調(diào)整充電功率與充電時間。具體策略包括：在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時段，積極引導(dǎo)用戶充電；在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時段，適當(dāng)限制或推遲充電行為。同時，充分結(jié)合峰平谷電價政策，引導(dǎo)用戶合理選擇充電時段，有效降低充電成本。此外，引入智能算法對充電策略進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，不斷提升充電效率與用戶滿意度。

五、安科瑞充電樁收費運營云平臺助力有序充電開展

（一）概述

AcrelCloud - 9000 安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統(tǒng)的電動自行車充電站及各個充電樁進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，實時監(jiān)測充電樁運行狀態(tài)，開展充電服務(wù)、支付管理、交易結(jié)算、資產(chǎn)管理、電能管理、明細(xì)查詢等工作。同時，針對充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓、欠壓、絕緣低等各類故障及時進(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)，用戶可通過微信、支付寶、云閃付掃碼充電。

（二）應(yīng)用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、事業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等多種充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。

（三）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)共分為四層：數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

數(shù)據(jù)采集層：包含電瓶車智能充電樁，其通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn) modbus - rtu，用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計量與保護(hù)。

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。

數(shù)據(jù)層：包括應(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)器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

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平臺，終端充電用戶通過刷卡掃碼啟動充電。

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等，同時為運維人員提供運維 APP，為充電用戶提供充電小程序。

（四）安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

智能化大屏：展示站點分布情形，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)計顯示，還可查看每個站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等，實現(xiàn)對小區(qū)充電樁的統(tǒng)一管理，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

2.實時監(jiān)控：實時監(jiān)視充電設(shè)施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(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。

交易管理：平臺管理人員可對充電用戶賬戶進(jìn)行管理，包括充值、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。

3.故障管理：設(shè)備自動上報故障信息，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，運維人員可通過運維 APP 接收故障推送，運維工作完成后將結(jié)果上報，充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

4.統(tǒng)計分析：通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設(shè)施、充電時間、充電方式等不同維度，查詢充電交易統(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

5.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理：在系統(tǒng)平臺建立運營商戶，運營商可建立與管理其運營所需站點和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價格策略、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。

6.運維 APP：面向運維人員，可對站點和充電樁進(jìn)行管理，實現(xiàn)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，接收故障推送。

7.充電小程序：面向充電用戶，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。

（五）系統(tǒng)硬件配置

	額定功率120kW，三相五線制，防護(hù)等級IP54，具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護(hù)、遠(yuǎn)程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費充電
10路電瓶車智能充電樁	ACX10A系列		10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10A-TYHN：防護(hù)等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電 ACX10A-TYN：防護(hù)等級IP21，支持投幣、刷卡，免費充電 ACX10A-YHW：防護(hù)等級IP65，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YHN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YW：防護(hù)等級IP65，支持刷卡、免費充電 ACX10A-MW：防護(hù)等級IP65，僅支持免費充電
2路智能插座	ACX2A系列		2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率2200W，總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別，報警上報。 ACX2A-YHN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護(hù)等級IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡充電
20路電瓶車智能充電樁	ACX20A系列		20路承載電流50A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率11kW。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別，報警上報。 ACX20A-YHN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX20A-YN：防護(hù)等級IP21，支持刷卡，免費充電
落地式電瓶車智能充電樁	ACX10B系列		10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10B-YHW：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機(jī)及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電,不帶廣告屏 ACX10B-YHW-LL：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機(jī)及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電。液晶屏支持U盤本地投放圖片及視頻廣告
絕緣監(jiān)測儀	AIM-D100-ES

六、結(jié)論

本研究對電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測與智能有序充電策略進(jìn)行了深入探討，為電動汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支撐。未來，我們將進(jìn)一步深入研究，探索更為精準(zhǔn)、高效的充電負(fù)荷預(yù)測方法與智能有序充電策略。同時，密切關(guān)注電動汽車充電技術(shù)的最新進(jìn)展以及用戶需求的動態(tài)變化，為電動汽車充電的優(yōu)化與創(chuàng)新提供堅實的理論依據(jù)與實踐指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳星.電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測及有序充電控制策略研究

[2]馬玲玲，楊軍，付聰?shù)?電動汽車充放電對電網(wǎng)影響綜述

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版

審核編輯 黃宇