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，充電站的負荷管理成為影響電網穩(wěn)定性和充電效率的關鍵問題?；贏crelCloud9000充電樁方案，本研究探討了有序充電策略的必要性、關鍵技術及應用場景。系統(tǒng)采用云端管理和智能調度策略，結合變壓器負荷監(jiān)測、充電樁遠程控制及分時電價機制，實現(xiàn)充電功率動態(tài)調整，優(yōu)化電力資源配置，提高充電站的運行效率和經濟性。

   關鍵詞：有序充電、智能調度、變壓器負荷監(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設施提出了更高的要求。然而，無序充電可能導致局部電網過載、變壓器超負荷運行，甚至引發(fā)電力故障。因此，有序充電策略應運而生，它通過智能調度和實時監(jiān)測，實現(xiàn)充電資源的合理分配，減少電網壓力，提升用戶體驗。

   本研究基于AcrelCloud9000充電樁云平臺，分析有序充電策略的技術實現(xiàn)及實際應用，探索優(yōu)化充電站運行管理的新思路。

02無序充電的危害

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

2.1電網負荷過載，影響供電穩(wěn)定性

   充電負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致電網負荷急劇上升。

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

2.2變壓器超載，加速設備老化

   變壓器長時間處于高負荷甚至超負荷運行，會導致設備溫度升高，加速絕緣材料老化，縮短設備壽命，增加維護成本。

   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。

2.3 供電質量下降，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，甚至導致設備損壞。

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

2.4 運營效率低下，充電成本增加

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

   高峰期大量無序充電可能導致電價上升，而無智能調度的充電站無法引導用戶錯峰充電，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，影響碳減排目標的實現(xiàn)。  

   無序充電可能導致局部地區(qū)出現(xiàn)短時高峰負荷，迫使電網增加備用火電機組運行，進一步加大碳排放。

2.6 充電樁利用率低，投資回報周期長

   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），導致其他用戶無法使用，影響整體利用率。

   運營商難以根據負荷情況優(yōu)化充電樁布局，導致部分樁空置，部分樁過載，影響投資回報。

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行，可能導致電纜溫度升高，甚至引發(fā)火災。

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

   電池安全風險：無序充電可能導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險。

   無序充電不僅影響電網安全，還會增加充電成本、降低設備壽命、引發(fā)安全隱患。因此，實施有序充電策略，通過智能調度、分時電價、負荷監(jiān)測等手段優(yōu)化充電管理，是解決這些問題的關鍵。

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，使用電能可轉化為驅動動力，節(jié)能環(huán)保。AcrelCloud-9000充電樁收費云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網技術對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預；用戶通過微信小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。充電樁可選配WIFI/4G/以太網接入互聯(lián)網，配合加密技術和秘鑰分發(fā)技術，基于TCP/IP的數據交互協(xié)議，與云端進行直連。

04安科瑞充電樁收費運營云平臺助力有序充電開展

4.1概述

   AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網技術對接入系統(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數據采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進行充電服務、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應用場所

   適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎設施設計。

4.3系統(tǒng)結構

系統(tǒng)分為四層：

1）即數據采集層、網絡傳輸層、數據層和客戶端層。

2）數據采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進行電能計量和保護。

3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

4）數據層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶端層：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的方式啟動充電。

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎數據管理等功能，同時為運維人員提供運維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分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統(tǒng)計顯示，同時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。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

4.2實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設施運行狀況，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。

4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進行賬戶進行充值、退款、凍結、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細信息。

4.4故障管理

設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行派發(fā)處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

4.6基礎數據管理

在系統(tǒng)平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠程參數設置，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，確保整體電網負荷穩(wěn)定。結合大數據分析，優(yōu)化充電站的布點規(guī)劃，提高資源利用率。 

5.2商業(yè)綜合體及辦公園區(qū)采用預約充電+分時電價模式，引導用戶在非高峰時段充電，緩解局部電網壓力。結合光伏發(fā)電+儲能系統(tǒng)，實現(xiàn)新能源消納，提高經濟效益。 

5.3高速公路服務區(qū)通過智能排隊管理系統(tǒng)，減少排隊等待時間，提高充電效率。結合遠程監(jiān)控和告警系統(tǒng)，確保充電設備的穩(wěn)定運行，減少運維成本。

06結語

   有序充電是提高充電站運營效率、保障電網穩(wěn)定的重要策略。AcrelCloud9000充電樁云平臺通過變壓器負荷監(jiān)測、智能調度、遠程控制等技術，實現(xiàn)了充電站的管理。未來，隨著新能源產業(yè)的發(fā)展大數據分析，有序充電將進一步優(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。