安科瑞 劉秋霞
摘要：隨著電動汽車的快速發(fā)展，其充電行為對配電網(wǎng)產(chǎn)生顯著影響。本文分析了電動汽車充電技術(shù)特性及配電網(wǎng)運(yùn)行原理，探討了電動汽車充電對配電網(wǎng)負(fù)荷、電壓和穩(wěn)定性的影響，包括高峰時段負(fù)荷過載、負(fù)荷隨機(jī)性增加預(yù)測難度、電壓波動影響充電效率及其他設(shè)備、頻率下降影響穩(wěn)定性和功率平衡挑戰(zhàn)等。提出了協(xié)調(diào)充電時間、智能充電和構(gòu)建有序充電模型等有序控制策略。最后總結(jié)了研究結(jié)論，并對未來進(jìn)一步優(yōu)化有序控制策略和探索新技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞：電動汽車充電；配電網(wǎng)負(fù)荷；有序控制策略
一、引言
1.1研究背景
隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)和技術(shù)的不斷進(jìn)步，電動汽車迎來了快速發(fā)展的時期。近年來，我國新能源汽車銷量持續(xù)增長，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2023年新能源汽車銷量再創(chuàng)新高。電動汽車作為一種環(huán)保、節(jié)能的交通工具，其發(fā)展前景廣闊。然而，電動汽車的大規(guī)模普及也給配電網(wǎng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。
電動汽車的充電行為具有隨機(jī)性和不確定性，大量電動汽車同時充電可能會導(dǎo)致配電網(wǎng)負(fù)荷過載，影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行。此外，電動汽車充電的高峰時段往往與居民用電高峰時段重合，進(jìn)一步加劇了電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。例如，有研究表明，電動汽車無序充電導(dǎo)致配電網(wǎng)負(fù)荷高峰，高峰時段充電量占日充電總量的70%，極大地增加了電網(wǎng)波動。
為了應(yīng)對電動汽車充電對配電網(wǎng)負(fù)荷的影響，有序控制策略成為關(guān)鍵。通過合理規(guī)劃充電設(shè)施、采用智能充電技術(shù)、引導(dǎo)用戶行為等措施，可以有效減輕電動汽車充電對配電網(wǎng)的影響，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時，有序控制策略也有助于提高能源利用效率，促進(jìn)電動汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
1.2研究目的
隨著電動汽車數(shù)量的不斷增加，其充電行為對配電網(wǎng)的影響日益顯著。本研究的目的在于探討有效的智能有序控制策略，以降低電動汽車充電對配電網(wǎng)的負(fù)面影響。
電動汽車的充電需求具有隨機(jī)性和不確定性，這給配電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測和調(diào)度帶來了極大的挑戰(zhàn)。例如，自然資源保護(hù)協(xié)會與國網(wǎng)能源研究院有限公司聯(lián)合發(fā)布的報告指出，到2020年與2030年，在無序充電情形下，國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)域峰值負(fù)荷將分別增加1361萬千瓦和1.53億千瓦。分區(qū)域來看，加快發(fā)展地區(qū)占比最大，超過62%和58%；分設(shè)施來看，分散式專用充電樁占比最大，約 68%和75%。
為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，需要采取一系列智能有序控制策略。首先，協(xié)調(diào)充電時間是一種有效的方法。通過政策引導(dǎo)和高級計量系統(tǒng)、智能軟硬件的支持，鼓勵電動汽車用戶避開充電高峰期。例如，私家車用戶可以在每日上午進(jìn)行快速充電，或者在每日15：00之前利用公用充電設(shè)施慢充，以保證在下午充電高峰到來之前完成充電。公交車的充電時段調(diào)控可參考私家車充電的方式，并根據(jù)其運(yùn)行規(guī)律采用不同的調(diào)控模式加以引導(dǎo)。
其次，智能充電技術(shù)的應(yīng)用可以有效減輕電動汽車充電對配電網(wǎng)的影響。例如，集中式充電控制策略可以減小充電負(fù)荷的峰谷差，避免配電網(wǎng)負(fù)荷的波動；分布式充電控制策略可以借助通信技術(shù)動態(tài)檢測電動汽車的充電時間、初始狀態(tài)、充電功率等，并為電動汽車用戶提供個體化的充電方案。
綜上所述，通過探討有效的智能有序控制策略，可以降低電動汽車充電對配電網(wǎng)的負(fù)面影響，保障配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)電動汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
二、理論基礎(chǔ)
2.1電動汽車充電技術(shù)特性
電動汽車的充電技術(shù)特性在其發(fā)展和推廣中起著至關(guān)重要的作用。不同的特性決定了其在不同場景下的應(yīng)用，也影響著用戶的使用體驗和電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。
2.1.1充電速度與用戶體驗
快充技術(shù)的出現(xiàn)極大地提升了用戶的使用體驗。例如，一些*端電動汽車品牌采用高電壓、大電流的快充技術(shù)，能在短時間內(nèi)為車輛補(bǔ)充大量電量。以部分車型為例，使用快充技術(shù)可以在 30 分鐘內(nèi)將電池電量從 20%提升到 80%，大大縮短了用戶的充電等待時間。
然而，快充技術(shù)對電網(wǎng)也帶來了一定的影響。一方面，快充站的建設(shè)需要大量的電力資源，可能會增加電網(wǎng)的負(fù)荷壓力。據(jù)統(tǒng)計，一個功率為 120kW 的快充樁，其充電電流可達(dá)幾百安培，相當(dāng)于幾十戶家庭的用電負(fù)荷。另一方面，快充過程中會產(chǎn)生較大的電流波動，可能影響電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性。
2.1.2充電安全性保障
充電安全性是電動汽車發(fā)展的重要保障，涉及電氣安全和電池安全兩個方面。
在電氣安全方面，充電樁都應(yīng)配置了漏電保護(hù)、過流保護(hù)和防雷等電氣防護(hù)設(shè)備。例如，充電樁柱體安裝了防盜鎖，為用戶提供基本的安全保障。充電干路上的空氣開關(guān)、漏保開關(guān)、交直流接觸器和浪涌保護(hù)器對整個系統(tǒng)形成多級保護(hù)。系統(tǒng)軟件智能實時監(jiān)控，一旦出現(xiàn)任何異常，在毫秒級別的時間內(nèi)切斷整個充電電流回路，確保操作人員和設(shè)備安全。
在電池安全方面，純電動汽車配有BMS電源管理系統(tǒng)，會在充電時時刻關(guān)注電池組的狀態(tài)，調(diào)整充電功率以調(diào)節(jié)溫度等，并且在充滿電后會自動切斷電源。此外，充電啟動前，純電動汽車的充電口，以及充電樁都要進(jìn)行絕緣檢測，若絕緣檢測失敗，則無法啟動充電。充電樁還設(shè)計有短路保護(hù)，如果充電過程發(fā)生短路，設(shè)備也會第一時間切斷充電電流，以確保安全性。
2.2配電網(wǎng)運(yùn)行原理
配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中連接輸電網(wǎng)和用戶的重要環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)和功能直接影響著電力的供應(yīng)質(zhì)量和可靠性。配電網(wǎng)主要由變壓器、配電線路、開關(guān)設(shè)備等組成，其功能是將高壓電能降壓后分配給各個用戶。
2.2.1配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與負(fù)荷承載
變壓器在配電網(wǎng)中起著關(guān)鍵的作用，它將高壓電能降壓為適合用戶使用的電壓等級。在承載電動汽車充電負(fù)荷時，變壓器需要根據(jù)充電負(fù)荷的大小和變化進(jìn)行合理的配置和調(diào)整。例如，當(dāng)電動汽車充電負(fù)荷增加時，變壓器可能需要承受更大的電流和功率，這就要求變壓器具有足夠的容量和過載能力。一般來說，變壓器的容量越大，其承載充電負(fù)荷的能力就越強(qiáng)。
配電線路是將電能從變壓器輸送到各個用戶的通道。在承載充電負(fù)荷時，配電線路需要考慮電流大小、線路長度、導(dǎo)線截面積等因素。根據(jù)搜索素材中的數(shù)據(jù)，當(dāng)新能源汽車在住宅區(qū)的保有量達(dá)到一定規(guī)模后，此時“居民端"在電網(wǎng)的用電量將會是原來的4-5倍。以一個近似的數(shù)據(jù)來做個比較，如一輛新能源汽車的平均電池容量是70kw.h，其每天/每次充電電量為總?cè)萘康?0%計算（SOC從30%充到80%），即每次的充電量是35kw.h。若一個人一天平均用掉10度電，則一輛新能源汽車一次充電的用電量就相當(dāng)于3.5個人一天的用電量。這意味著配電線路需要具備足夠的載流能力，以滿足電動汽車充電負(fù)荷的需求。否則，可能會導(dǎo)致線路過熱、電壓下降等問題，影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行。
2.2.2配電網(wǎng)穩(wěn)定性指標(biāo)
電網(wǎng)頻率是衡量電網(wǎng)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)之一。電動汽車充電負(fù)荷的變化可能會影響電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性。當(dāng)大量電動汽車同時充電時，電網(wǎng)的負(fù)荷會突然增加，可能導(dǎo)致電網(wǎng)頻率下降。為了維持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定，電力系統(tǒng)需要采取相應(yīng)的措施，如調(diào)整發(fā)電機(jī)的輸出功率、啟動備用電源等。
功率平衡也是配電網(wǎng)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。在配電網(wǎng)中，發(fā)電功率和負(fù)荷功率需要保持平衡，以確保電網(wǎng)的正常運(yùn)行。電動汽車充電負(fù)荷的增加會打破這種平衡，可能導(dǎo)致功率缺額或過剩。為了維持功率平衡，電力系統(tǒng)需要根據(jù)充電負(fù)荷的變化及時調(diào)整發(fā)電功率，或者采取需求側(cè)管理措施，如引導(dǎo)用戶合理安排充電時間、采用智能充電技術(shù)等。
此外，電動汽車充電負(fù)荷的隨機(jī)性和不確定性也會給配電網(wǎng)的穩(wěn)定性帶來挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，電力系統(tǒng)需要加強(qiáng)對充電負(fù)荷的預(yù)測和管理，提高電網(wǎng)的靈活性和適應(yīng)性。例如，可以采用大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)，對電動汽車充電負(fù)荷進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測，為電網(wǎng)的調(diào)度和規(guī)劃提供依據(jù)。同時，也可以通過建設(shè)智能配電網(wǎng)、推廣儲能技術(shù)等措施，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。
三、電動汽車充電對配電網(wǎng)的影響
3.1對配電網(wǎng)負(fù)荷的影響
隨著電動汽車數(shù)量的不斷增加，其對配電網(wǎng)負(fù)荷的影響日益顯著。
3.1.1高峰時段負(fù)荷過載
在高峰時段，大量電動汽車同時充電可能會導(dǎo)致局部電網(wǎng)負(fù)荷過載。例如，公安部最新數(shù)據(jù)顯示，截至6月底，全國新能源汽車保有量達(dá)1620萬輛，占汽車總量的4.9%。其中，純電動汽車保有量占新能源汽車總量的77.8%。上半年，新注冊登記新能源汽車312.8萬輛，同比增長41.6%，創(chuàng)歷史新高。如此龐大的電動汽車數(shù)量，在高峰時段同時充電，會給局部電網(wǎng)帶來巨大壓力。以北京為例，大部分電動汽車車主充電時間是晚6點下班后，此時正值居民用電晚高峰，這就與居民生活負(fù)荷高度重疊，拉高居住區(qū)峰值負(fù)荷，影響電網(wǎng)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性和安全性。大量電動汽車在高峰時段的集中充電，可能使局部電網(wǎng)負(fù)荷超過其承載能力，導(dǎo)致電網(wǎng)故障甚至停電。
3.1.2負(fù)荷隨機(jī)性與預(yù)測難度
電動汽車充電的隨機(jī)性和不確定性給電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測和調(diào)度帶來了極大的挑戰(zhàn)。一方面，電動汽車的充電行為受到用戶出行習(xí)慣、電池電量、充電設(shè)施可用性等多種因素的影響，難以準(zhǔn)確預(yù)測。例如，用戶可能在任何時間、任何地點進(jìn)行充電，而且充電時長也不確定。另一方面，隨著電動汽車數(shù)量的快速增長，這種隨機(jī)性和不確定性對電網(wǎng)的影響也越來越大。根據(jù)搜索素材中的數(shù)據(jù)，自然資源保護(hù)協(xié)會與國網(wǎng)能源研究院有限公司聯(lián)合發(fā)布的報告指出，到2020年與2030年，在無序充電情形下，國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)域峰值負(fù)荷將分別增加1361萬千瓦和1.53億千瓦。分區(qū)域來看，加快發(fā)展地區(qū)占比最大，超過62%和58%；分設(shè)施來看，分散式專用充電樁占比最大，約68%和75%。這種不確定性使得電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測變得更加困難，難以準(zhǔn)確安排發(fā)電和輸電計劃，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。為了應(yīng)對這種挑戰(zhàn)，需要采用先進(jìn)的技術(shù)手段，如大數(shù)據(jù)分析、人工智能等，對電動汽車充電負(fù)荷進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測，同時結(jié)合智能充電技術(shù)和需求側(cè)管理措施，提高電網(wǎng)的靈活性和適應(yīng)性。
3.2對配電網(wǎng)電壓的影響
電動汽車充電過程中，電網(wǎng)的電壓可能會因為負(fù)荷的快速變化而出現(xiàn)波動，這對配電網(wǎng)電壓產(chǎn)生了多方面的影響。
3.2.1電壓波動與充電效率
電壓波動會顯著影響電動汽車的充電效率。當(dāng)電網(wǎng)電壓波動較大時，充電設(shè)備需要不斷調(diào)整輸出功率以適應(yīng)電壓變化，這可能導(dǎo)致充電時間延長。例如，根據(jù)搜索素材中的數(shù)據(jù)，極氪001使用超級充電樁進(jìn)行充電時，由于站點電壓不夠，整個充電過程比較漫長，未達(dá)到預(yù)估值。如果電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，充電設(shè)備可能無法以最佳功率輸出，從而降低充電效率。此外，電壓波動還可能影響電池的壽命和性能。頻繁的電壓波動可能使電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)不穩(wěn)定，加速電池老化，降低電池的容量和續(xù)航里程。
3.2.2對其他設(shè)備的影響
電壓波動對電網(wǎng)中其他用電設(shè)備也有很大危害。一方面，可能導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定。一些精密電子設(shè)備對電壓變化非常敏感，如計算機(jī)、醫(yī)療設(shè)備等。當(dāng)電網(wǎng)電壓波動時，這些設(shè)備可能出現(xiàn)故障、數(shù)據(jù)丟失或誤操作。另一方面，可能縮短設(shè)備壽命。長期處于電壓波動環(huán)境下的設(shè)備，其內(nèi)部電子元件容易受到損壞，從而降低設(shè)備的使用壽命。例如，一些家用電器在電壓波動時可能出現(xiàn)噪音增大、發(fā)熱異常等現(xiàn)象，長期使用可能會提前損壞。此外，電壓波動還可能引發(fā)諧波污染，影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量，進(jìn)一步對其他用電設(shè)備造成不良影響。例如，電動汽車充電產(chǎn)生的諧波可能與其他設(shè)備產(chǎn)生的諧波疊加，導(dǎo)致電網(wǎng)中的諧波含量超標(biāo)，影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行。
3.3對配電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響
3.3.1頻率下降與穩(wěn)定性
大量電動汽車同時充電可能會導(dǎo)致電網(wǎng)頻率下降，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性。隨著電動汽車保有量的不斷增加，其充電需求也日益增長。當(dāng)大量電動汽車在同一時間段集中充電時，電網(wǎng)的負(fù)荷會突然增加。根據(jù)搜索素材中的數(shù)據(jù)，電力規(guī)劃設(shè)計總院預(yù)計，到2030年全國電動汽車充換電的理論最大負(fù)荷或達(dá)到25億千瓦，將與我國全社會最大用電負(fù)荷基本相當(dāng)。如此大規(guī)模的充電需求，會使電網(wǎng)的發(fā)電功率難以迅速響應(yīng)，從而導(dǎo)致電網(wǎng)頻率下降。
電網(wǎng)頻率的下降會對電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。一方面，可能會影響發(fā)電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率密切相關(guān)，頻率下降會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，可能使發(fā)電機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域，甚至引發(fā)發(fā)電機(jī)跳閘等故障。另一方面，可能影響電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)裝置通常是根據(jù)電網(wǎng)的頻率、電壓等參數(shù)進(jìn)行動作的，頻率下降可能導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置誤動作，影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行。
3.3.2功率平衡挑戰(zhàn)
電動汽車充電的不確定性給電網(wǎng)功率平衡帶來了巨大挑戰(zhàn)。電動汽車的充電行為具有隨機(jī)性和不確定性，用戶可能在任何時間、任何地點進(jìn)行充電，而且充電時長也不確定。這種不確定性使得電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測變得更加困難，難以準(zhǔn)確安排發(fā)電和輸電計劃。
例如，在某些時段，大量電動汽車同時充電，可能導(dǎo)致電網(wǎng)的負(fù)荷瞬間增加，打破功率平衡。而在其他時段，電動汽車充電需求較少，又可能導(dǎo)致電網(wǎng)的發(fā)電功率過剩。為了維持電網(wǎng)的功率平衡，電網(wǎng)運(yùn)營商需要采取一系列措施。一方面，可以通過調(diào)整發(fā)電機(jī)的輸出功率來適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷的變化。當(dāng)電動汽車充電負(fù)荷增加時，增加發(fā)電機(jī)的輸出功率；當(dāng)充電負(fù)荷減少時，降低發(fā)電機(jī)的輸出功率。另一方面，可以采用需求側(cè)管理措施，引導(dǎo)用戶合理安排充電時間，避免在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時段充電。例如，通過價格機(jī)制，鼓勵用戶在低谷時段充電，以減少對電網(wǎng)的壓力。
此外，還可以利用儲能技術(shù)來應(yīng)對電動汽車充電帶來的功率平衡挑戰(zhàn)。儲能設(shè)備可以在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時段充電，在負(fù)荷高峰時段放電，從而起到削峰填谷的作用，維持電網(wǎng)的功率平衡。例如，南方電網(wǎng)深圳供電局的虛擬電廠管理中心，目前已接入1.8萬支充電樁。充電樁等電力負(fù)荷側(cè)資源通過技術(shù)和算法聚合控制后，相當(dāng)于一個云端電廠，可隨時響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行調(diào)峰，同時滿足深圳海量電動汽車的充電需求。
四、電動汽車充電有序控制策略
4.1協(xié)調(diào)充電時間策略
協(xié)調(diào)充電時間是一種有效的電動汽車充電有序控制策略，通過政策引導(dǎo)和智能軟硬件的支持，可以協(xié)調(diào)不同類型電動汽車的充電時段，避免充電高峰與電網(wǎng)負(fù)荷高峰重合，從而改善配電網(wǎng)的負(fù)荷特性。
4.1.1政策引導(dǎo)與用戶響應(yīng)
政策引導(dǎo)在協(xié)調(diào)充電時間策略中起著關(guān)鍵作用。政府可以制定一系列政策，鼓勵電動汽車用戶避開充電高峰期。例如，根據(jù)不同時段的電價劃分原則，實行峰谷電價政策，在用電低谷時段給予較低的電價，引導(dǎo)用戶在此時段充電。據(jù)統(tǒng)計，實行峰谷電價后，部分地區(qū)的低谷電價可降低至高峰時段的一半甚至更低，這對于用戶來說具有很大的吸引力。
此外，政府還可以通過宣傳教育等方式，提高用戶對充電時間協(xié)調(diào)的認(rèn)識和響應(yīng)度。例如，利用媒體、網(wǎng)絡(luò)等渠道，向用戶普及電動汽車充電對電網(wǎng)的影響以及協(xié)調(diào)充電時間的重要性，鼓勵用戶積極配合政策引導(dǎo)，合理安排充電時間。
4.1.2不同類型車輛調(diào)控
對于私家車和公交車等不同類型的電動汽車，可以采用不同的充電時段調(diào)控模式。
對于私家車，由于其充電行為相對較為靈活，可以通過政策引導(dǎo)和智能軟硬件的支持，鼓勵用戶在每日上午（充電低峰）進(jìn)行快速充電，或者在每日15：00之前利用公用充電設(shè)施慢充，以保證在下午充電高峰到來之前完成充電。例如，一些城市推出了智能充電APP，用戶可以通過APP查看附近充電樁的使用情況和電價信息，選擇合適的充電時段和地點。
對于公交車，由于其行駛里程和運(yùn)營時間相對固定，可以根據(jù)其運(yùn)行規(guī)律采用不同的調(diào)控模式加以引導(dǎo)。例如，可以在公交車非運(yùn)營時間集中充電，或者在白天利用公交場站的充電樁進(jìn)行分散充電。同時，政府和公交公司可以通過智能調(diào)度系統(tǒng)，合理安排公交車的充電時間和充電地點，避免與電網(wǎng)負(fù)荷高峰重合。
總之，協(xié)調(diào)充電時間策略是一種有效的電動汽車充電有序控制策略，通過政策引導(dǎo)和智能軟硬件的支持，可以協(xié)調(diào)不同類型電動汽車的充電時段，避免充電高峰與電網(wǎng)負(fù)荷高峰重合，從而改善配電網(wǎng)的負(fù)荷特性，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
4.2智能充電策略
智能充電策略在電動汽車充電有序控制中發(fā)揮著重要作用，能夠有效解決充電時間、地點不確定給電網(wǎng)調(diào)度帶來的問題，最大限度地發(fā)揮電網(wǎng)集中調(diào)度的優(yōu)勢。
4.2.1集中式充電控制
集中式充電控制的目的是減小充電負(fù)荷的峰谷差，從而避免配電網(wǎng)負(fù)荷波動。在實際應(yīng)用中，可以通過建立集中式充電設(shè)施，對大量電動汽車進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度。例如，在一些大型停車場或充電站，可以安裝多個大功率充電樁，同時配備先進(jìn)的充電管理系統(tǒng)。
集中式充電控制可以根據(jù)電網(wǎng)的實時負(fù)荷情況，動態(tài)調(diào)整充電功率和時間。當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷較低時，可以提高充電功率，加快電動汽車的充電速度；當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷較高時，則降低充電功率，甚至?xí)和３潆姡詼p輕電網(wǎng)負(fù)擔(dān)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，采用集中式充電控制策略，可以有效降低電網(wǎng)峰谷差，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。
此外，集中式充電控制還可以結(jié)合儲能技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化充電過程。儲能設(shè)備可以在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時段充電，在負(fù)荷高峰時段放電，為電動汽車提供充電服務(wù)，從而實現(xiàn)削峰填谷的效果。例如，一些集中式充電站配備了大型儲能電池，能夠存儲大量電能，在需要時為電動汽車充電，有效緩解了電網(wǎng)的壓力。
4.2.2分布式充電控制
分布式充電控制是指管理者借助通信技術(shù)動態(tài)檢測電動汽車的充電時間、初始狀態(tài)、充電功率等，并將動態(tài)更新信息與優(yōu)化過程相結(jié)合，從而為電動汽車用戶提供個體化的充電方案。
分布式充電控制可以根據(jù)每輛電動汽車的具體情況，制定個性化的充電計劃。例如，對于電池容量較大、剩余電量較多的電動汽車，可以適當(dāng)延遲充電時間，避免在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時段充電；對于急需充電的電動汽車，可以優(yōu)先安排充電，同時調(diào)整充電功率，以減少對電網(wǎng)的影響。
通過分布式充電控制，用戶可以更加靈活地選擇充電時間和地點，提高充電的便利性和效率。同時，電網(wǎng)也可以更好地管理充電負(fù)荷，降低電網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險。例如，一些智能充電樁可以通過手機(jī) APP 與用戶進(jìn)行交互，用戶可以隨時查看充電樁的使用情況和電價信息，選擇最合適的充電方案。
總之，智能充電策略中的集中式和分布式充電控制策略各有優(yōu)勢，可以相互補(bǔ)充，共同為電動汽車充電有序控制提供有力支持。通過合理應(yīng)用這些策略，可以有效減輕電動汽車充電對配電網(wǎng)的影響，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)電動汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
五、安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺助力有序充電開展
5.1概述
AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(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)查詢等。同時對充電機(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)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。
5.2應(yīng)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(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。
5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
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)層和客戶端層。
2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計量和保護(hù)。
3）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。
4）數(shù)據(jù)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)器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。
5）應(yīng)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(fèi)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(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)管理等功能，同時為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。
5.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能
5.4.1智能化大屏
智能化大屏展示站點分布情況，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，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(shè)備使用率，合理分配資源。
5.4.2實時監(jiān)控
實時監(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)、充電過程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。
5.4.3交易管理
平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、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。
5.4.4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，同時運(yùn)維人員可通過運(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。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。
5.4.5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、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。
5.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理
在系統(tǒng)平臺建立運(yùn)營商戶，運(yùn)營商可建立和管理其運(yùn)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。
5.4.7運(yùn)維APP
面向運(yùn)維人員使用，可以對站點和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)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(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時可接收故障推送
5.4.8充電小程序
面向充電用戶使用，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。
5.5系統(tǒng)硬件配置
六、結(jié)論與展望
隨著電動汽車的快速發(fā)展，其充電行為對配電網(wǎng)的影響日益顯著。本研究深入探討了電動汽車充電對配電網(wǎng)負(fù)荷、電壓和穩(wěn)定性的影響，并提出了相應(yīng)的有序控制策略。
研究表明，電動汽車充電在高峰時段可能導(dǎo)致局部電網(wǎng)負(fù)荷過載，其負(fù)荷的隨機(jī)性和不確定性也增加了電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測和調(diào)度的難度。此外，充電過程中的電壓波動不僅影響電動汽車的充電效率，還對其他用電設(shè)備造成危害。同時，大量電動汽車同時充電可能導(dǎo)致電網(wǎng)頻率下降，給電網(wǎng)穩(wěn)定性帶來挑戰(zhàn)，而充電的不確定性也給電網(wǎng)功率平衡帶來巨大壓力。
針對這些問題，本研究提出的有序控制策略具有顯著的有效性。協(xié)調(diào)充電時間策略通過政策引導(dǎo)和用戶響應(yīng)，以及對不同類型車輛的調(diào)控，能夠避免充電高峰與電網(wǎng)負(fù)荷高峰重合，改善配電網(wǎng)的負(fù)荷特性。智能充電策略中的集中式充電控制可以減小充電負(fù)荷的峰谷差，結(jié)合儲能技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化充電過程；分布式充電控制則能為用戶提供個體化的充電方案，提高充電的便利性和效率，同時降低電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險。
綜上所述，本研究為應(yīng)對電動汽車充電對配電網(wǎng)的影響提供了有效的解決方案，對保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和促進(jìn)電動汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉磊.電動汽車充電對配電網(wǎng)負(fù)荷的影響及有序控制策略探究[J]
[2]胡澤春, 宋永華, 徐智威等.“電動汽車接入電網(wǎng)的影響與利用"[J]
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版
