電動汽車無序充電對配電網(wǎng)的影響及有序充電優(yōu)化

徐悅

江蘇安科瑞電器制造有限公司江蘇江陰214405

摘要：自21世紀(jì)以來在全球經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展的背景下，能源的過度開采導(dǎo)致了資源枯竭、環(huán)境污染等嚴(yán)重問題。人類在逐步減少對傳統(tǒng)資源依賴的同時也加大了對風(fēng)、光、電等新型可再生能源的研究。作為污染排放量的汽車早已成為研究者的熱門課題，而電動汽車由于其污染排放量幾乎為零的特點近些年來則快速發(fā)展，在汽車保有量中的占比也逐步增長。但由于電動汽車數(shù)量的急劇增長，電動汽車充電形成的充電負(fù)荷對于電網(wǎng)的不利影響也在日益增加，尤其是電動汽車的大規(guī)模無序充電會使電網(wǎng)形成“峰上加峰”的負(fù)荷，對電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性造成極為嚴(yán)重的影響。所以，對于合理引導(dǎo)電動汽車有序充電就顯得至關(guān)重要。

本文首先討論了影響電動汽車無序充電的相關(guān)因素，對比分析電動汽車不同充電方式的優(yōu)劣，并對不同種類電動汽車的行為特點進(jìn)行分析。接著對用戶電動汽車行駛習(xí)慣進(jìn)行建模分析，模擬出不同類型電動汽車的出行規(guī)律，并對電動汽車充電負(fù)荷進(jìn)行模擬得到該區(qū)域的充電負(fù)荷變化曲線。

通過分析電動汽車無序充電的不利影響提出了一種新的優(yōu)化方式，即基于用戶需求側(cè)的動汽車有序充電策略，通過對用戶側(cè)的需求目標(biāo)及相關(guān)約束條件進(jìn)行分析來得到用戶側(cè)的有序充電策略，對充電負(fù)荷時間、空間及時空上的優(yōu)化以及配電網(wǎng)網(wǎng)損優(yōu)化、電動汽車用戶充電費用總體優(yōu)化來驗證該混合反向?qū)W習(xí)鯨魚優(yōu)化算法的有序充電策略在實際算例優(yōu)化的可行性。

關(guān)鍵詞：電動汽車；無序充電；用戶需求側(cè)；鯨魚優(yōu)化算法；有序優(yōu)化

1引言

自21世紀(jì)以來，在全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展下的背景下，以化石能源為主的多種能源被大量消耗[1]。但其帶來的代價對全球環(huán)境的影響愈發(fā)嚴(yán)重，目前，能源與污染成為社會發(fā)展所面臨的關(guān)鍵問題。所以，在可持續(xù)發(fā)展的背景下，綠色低碳的清潔能源成為目前全人類追求的共同目標(biāo)。經(jīng)過多年的發(fā)展，實現(xiàn)并形成以太陽能、風(fēng)能等清潔能源為主的規(guī)?；l(fā)電。為了實現(xiàn)既定的目標(biāo)，我國要在能源使用上進(jìn)行轉(zhuǎn)型，逐步從化石能源向風(fēng)、水、光等清潔能源轉(zhuǎn)變，并加大對新能源汽車發(fā)展，逐步替代對傳統(tǒng)燃油汽車的依賴。而在這其中電動汽車(ElectricVehicle，Ev)就是完全只依靠電能來驅(qū)動行駛的新能源汽車，其特點相比于傳統(tǒng)燃油車更環(huán)保、更有效。所以目前各國為了應(yīng)對資源枯竭與環(huán)境惡化的問題，都在大力推廣電動汽車。

雖然全球電動汽車及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展非常迅速，各國也都制定相應(yīng)的補(bǔ)貼政策來推動電動汽車的高速發(fā)展，但是在電動汽車高速發(fā)展的同時也產(chǎn)生了不少的隱患及問題。明顯的問題是電動汽車充電樁數(shù)量與電動汽車數(shù)量的不匹配，高峰期會出現(xiàn)“車等樁”的現(xiàn)象，低谷期則是充電樁的冗余。另外，汽車充電樁的空間分布極不均勻，某些區(qū)域的充電樁會過于集中，而有些區(qū)域則分布零散。由此帶來的直接影響則直接關(guān)系到電動汽車充電時對于地區(qū)電網(wǎng)的電能質(zhì)量，由于充電時的諧波干擾，會使網(wǎng)損并使電網(wǎng)功率因數(shù)下降。隨著電動汽車數(shù)量連年快速增加，電動汽車充電時間與地點的隨機(jī)性強(qiáng)的特點會越來越明顯的體現(xiàn)，無序充電對于配電網(wǎng)的影響將會越來越大，在系統(tǒng)負(fù)荷中的占比也將越來越明顯。而如果無法即時對電動汽車充電進(jìn)行合理分配，嚴(yán)重的情況則是在用電高峰時期使得電網(wǎng)發(fā)生解列與崩潰的危險。因此，電動汽車充電負(fù)荷的快速增長以及大量電動汽車的無序充電行為將對配電網(wǎng)的全新規(guī)劃以及負(fù)荷承擔(dān)能力提出新的挑戰(zhàn)。

2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

近年來各國逐步重視并加大了對電動汽車的推廣，電動汽車數(shù)量也增長的越來越快。圖

1展示了從2015-2021年間中國、美國和歐盟的電動汽車銷量變化情況，中國和歐盟的增長幅度明顯，年平均增長幅度分別達(dá)到58.6%和50.3%。

圖1中國、美國、歐盟電動汽車銷量

2.1電動汽車國外發(fā)展現(xiàn)狀

在現(xiàn)行全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境的背景下，全球能源分配和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)面臨著雙重挑戰(zhàn)。作為目

前石油消耗和二氧化碳排放的大戶一一燃油汽車，需要對其的改革來減少對資源的消耗，而從目前全球電動汽車的發(fā)展情況來看，以純電動和燃料電池為主的純電驅(qū)動技術(shù)將是電動汽車現(xiàn)階段的主攻技術(shù)方向和未來長期目標(biāo)，而油電混動汽車和插電混動汽車則是短期內(nèi)的過渡選擇。從目前的發(fā)展情況來看，全球電動汽車的發(fā)展依舊面l臨諸多挑戰(zhàn)，對于關(guān)鍵技術(shù)突破、汽車制造轉(zhuǎn)型、消費者對電車的接納程度等還有待進(jìn)一步提升。具體到各國，推動電動汽車發(fā)展的依舊是美國、日本及歐洲這些的在電動汽車相關(guān)技術(shù)方面的發(fā)展起步較早，而且也有各自的側(cè)。

2.2電動汽車國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

在21世紀(jì)初期，我國便已經(jīng)開始對新能源汽車的部分產(chǎn)業(yè)進(jìn)行研發(fā)，從2001年起新能源汽車項目被列入“863”重大科技課題起，就已經(jīng)制定了從“汽油車向氫動力汽車邁進(jìn)”的戰(zhàn)略?！笆晃濉逼陂g，作為重大發(fā)展目標(biāo)，新能源汽車的研發(fā)與發(fā)展備受關(guān)注，提出了“節(jié)能型新能源汽車”戰(zhàn)略，并大力扶持相關(guān)新能源汽車制造產(chǎn)業(yè)。自2009年起國務(wù)院通過對汽車產(chǎn)業(yè)的近遠(yuǎn)期規(guī)劃，在此基礎(chǔ)上執(zhí)行以自主創(chuàng)新為，以新能源汽車為主要突破口的新型新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略，力爭在2025．2035年使國產(chǎn)新能源汽車居于世界前列。根據(jù)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021．2035年)》，我國將在“十四五”期間對新能源汽車產(chǎn)業(yè)推進(jìn)、著重發(fā)展，加快其在創(chuàng)新技術(shù)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)及產(chǎn)業(yè)等方面的融合，同時，根據(jù)《“十四五”規(guī)劃綱要》，“十四五”期間，對于新能源汽車十分重要的動力電池續(xù)航等關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破。

我國近幾年電動汽車及其相關(guān)行業(yè)的發(fā)展尤為迅速，電動汽車的銷量與保有量占比也在逐年快速遞增，純電動汽車在電動汽車中的占比也越來越大，我國電動汽車經(jīng)過幾年的發(fā)展已經(jīng)形成“百花齊放”的局面。

3 電動汽車充電現(xiàn)狀

3.1電動汽車無序充電現(xiàn)狀

技術(shù)的進(jìn)步不斷刺激著電動汽車數(shù)量的快速增加l酡l。同時，電動汽車作為移動式儲能裝置，在削峰填谷、提供電力系統(tǒng)輔助服務(wù)、協(xié)同消納新能源等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，電動汽車的無序充電可能會導(dǎo)致電網(wǎng)的峰谷差加劇、電壓下降等不利影響，所以對于

電動汽車無序充電的分析顯得尤為重要。

由于電動汽車型號和種類上的多樣化，主要分為交流一級、交流二級和直流充電電動汽車，其充電功率存在較大差別。電動汽車的數(shù)量和充電功率對電網(wǎng)的影響不同，所以分析不同充電功率等級的比例，既能滿足用戶的需求在充電連接時長獲取預(yù)期的充電電量，也能減少設(shè)備投資，降低電動汽車無序充電負(fù)荷的峰谷差。

3.2電動汽車有序充電現(xiàn)狀

電網(wǎng)于2019年10月發(fā)布的《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)白皮書2019》中指出，電動汽車有序充電通過將網(wǎng)、戶、樁和車四者之間充分聯(lián)系交互以及分層控制，在感知配變負(fù)荷變化的基礎(chǔ)上，智能動態(tài)調(diào)整充電時間和功率，優(yōu)化配變負(fù)荷運(yùn)行曲線，實現(xiàn)削峰填谷。既滿足用戶充電需求，又提升了配電網(wǎng)設(shè)備和發(fā)電設(shè)備的利用率，降低了電網(wǎng)和發(fā)電設(shè)備投資。

所以，針對目前電動汽車有序充電的策略研究主要從用戶需求側(cè)和電網(wǎng)供給側(cè)兩方面進(jìn)行研究。對于用戶需求側(cè)而言，在滿足電動汽車用戶期望值之后應(yīng)當(dāng)盡可能的使用戶電動汽車充電費用達(dá)到，以達(dá)到用戶經(jīng)濟(jì)性的目的；而對于電網(wǎng)供給側(cè)而言，主要的目的即在規(guī)?；碾妱悠嚱尤腚娋W(wǎng)后使電網(wǎng)的峰谷差達(dá)到，即“削峰填谷”，包括減少配電網(wǎng)網(wǎng)損、降低電壓偏差以及削弱或消除電壓諧波等目標(biāo)手段。

3.2.1考慮用戶需求側(cè)的有序充電策略

通過以用戶為核心，城市配電網(wǎng)規(guī)劃為框架，分析討論只考慮電動汽車充電行為、考慮電動汽車V2G行為以及不考慮電動汽車V2G行為的城市配電網(wǎng)規(guī)劃，論證了考慮電動汽車V2G行為對降低配電網(wǎng)規(guī)劃總投資的必要性。從時空上對電動汽車用戶充

放電行為進(jìn)行引導(dǎo)，從時空雙尺度上給出了電動汽車有序充放電策略來實現(xiàn)電網(wǎng)、用戶及充

電站之間的資源均衡分布，實現(xiàn)電動汽車的時空分布，但其涉及的節(jié)點數(shù)較少，未能滿足區(qū)

域復(fù)雜負(fù)荷。針對電動汽車和分布式能源的資源特性，建立一種基于粒子群優(yōu)化算法的

調(diào)度策略。通過電動汽車充放電負(fù)荷調(diào)節(jié)，實現(xiàn)分布式能源的并網(wǎng)消費，有效節(jié)約分布式能源的并網(wǎng)成本，但缺少對電動汽車運(yùn)營商的市場收入的分析。從空間、時間與功率維度分析電動汽車充電行為特性，并提出一種用于改善電網(wǎng)運(yùn)行的充電站選址定容優(yōu)化策略，但并未對二者進(jìn)行結(jié)合研究。則以化網(wǎng)損和電壓偏移為目標(biāo)建立電網(wǎng)運(yùn)行的動態(tài)定價優(yōu)化策略，但卻缺少對區(qū)域性的整體分析。

3.2.2考慮電網(wǎng)供給側(cè)的有序充電策略

通過建立充電負(fù)荷預(yù)測影響因素概率模型，提出了基于時刻充電概率的負(fù)荷預(yù)測方法，但未對常規(guī)負(fù)荷預(yù)測方法中存在的參數(shù)模型設(shè)置主觀、預(yù)測結(jié)果與用戶隨機(jī)性駕駛行為不匹配的缺陷進(jìn)行規(guī)避。探討了以二次規(guī)劃和動態(tài)規(guī)劃為主的隨即規(guī)劃對不同滲透率的電動汽車接入引起的電網(wǎng)網(wǎng)損與電壓變化進(jìn)行了對比。對充電站的位置與規(guī)?；瘍?yōu)化，并基于電動汽車的路線概率和到達(dá)公園概率，優(yōu)化了電動汽車的充電場，平衡了配電網(wǎng)中的能量流。通過引入虛擬荷電狀態(tài)對優(yōu)化后的充放電行為進(jìn)行修正，在考慮電網(wǎng)測的調(diào)峰需求和用戶側(cè)的充電需求基礎(chǔ)上提出了分時電價動態(tài)優(yōu)化方案，通過動態(tài)更新每輛電動汽車入網(wǎng)實時電價信息實現(xiàn)了對電動汽車的有序充放電優(yōu)化。

4 考慮用戶需求側(cè)的電動汽車有序充電策略

在電動汽車大規(guī)模無序接入電網(wǎng)后，無序充電負(fù)荷會對配電網(wǎng)網(wǎng)損、電壓質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，所以為了減少無序充電負(fù)荷對于電網(wǎng)的影響，需要有針對性的合理引導(dǎo)來規(guī)范電動汽車的充電行為。所以本文結(jié)合分析用戶需求側(cè)的電動汽車有序充電來實現(xiàn)基于用戶需求側(cè)的改進(jìn)鯨魚優(yōu)化算法的電動汽車有序充電優(yōu)化。

4.1基于用戶需求側(cè)響應(yīng)的原理

需求側(cè)響應(yīng)是指由外部原因的影響造成電力市場價格上漲或者系統(tǒng)安全性受到一定影響時，由供電用戶通過與供電方的誘導(dǎo)力在供電價格補(bǔ)償上達(dá)成補(bǔ)償合同或方案，通過改變用戶固有的用電習(xí)慣來減輕或者轉(zhuǎn)移某段時間內(nèi)的用電負(fù)荷，電價上升，保障電力供應(yīng)的穩(wěn)定。對于電動汽車用戶則可以靈活根據(jù)充電電價的變化來合理安排充電計劃。此充電方式不僅能減輕對電網(wǎng)的影響，更能提升用戶充電的經(jīng)濟(jì)性。

目前對于用戶需求側(cè)響應(yīng)的分析可分為一下兩種：

4.1.1用戶激勵型需求側(cè)響應(yīng)

（1）事先與系統(tǒng)運(yùn)營商簽訂協(xié)議；

（2）在運(yùn)行商對用戶發(fā)出需求側(cè)響應(yīng)時，在系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下，系統(tǒng)運(yùn)營商根據(jù)所簽協(xié)議切除負(fù)荷；

（3）在負(fù)荷切除后或調(diào)整結(jié)束后，運(yùn)行商根據(jù)所簽協(xié)議對用戶進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。

4.2.2用戶價格型需求側(cè)響應(yīng)

（1）運(yùn)營商制定多種電價機(jī)制；

（2）根據(jù)不同用戶對電價的敏感程度來合理引導(dǎo)用戶調(diào)整用電負(fù)荷。

4.2基于用戶側(cè)的有序充電策略

4.2.1有序充電過程及策略

為了使電動汽車充電對電網(wǎng)的不利影響降至，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，對于目前的電力市場主要是采用的是價格型需求響應(yīng)，即以分時電價為主的響應(yīng)需求。對于電網(wǎng)而言，在用電高峰期合理的引導(dǎo)電動汽車用戶減少充電，減輕對電網(wǎng)的負(fù)荷壓力，在用電低谷期又積極鼓勵用戶充電來充分補(bǔ)償谷值，通過引導(dǎo)來逐步改變用戶的常規(guī)充電時間，逐漸實現(xiàn)“削峰填谷”的作用，這是一種傳統(tǒng)的電動汽車有序充電策略。

但對于現(xiàn)階段大部分地區(qū)的分時電價價格均已負(fù)荷時段所對應(yīng)的分時電價設(shè)定完成，對于每日即時性的改變電價策略較難實現(xiàn)，另外每天的實際負(fù)荷也在動態(tài)性的改變，所以在實際中概率會出現(xiàn)與該時段分時電價難以匹配的問題。若峰值電價時段過長但電動汽車充電幾乎很少，或者峰谷電價時段過短但充電車輛過多，二者均會對系統(tǒng)造成利的影響。

由于實際配電網(wǎng)中的電動汽車充電負(fù)荷既包括有序充電負(fù)荷還包括無序充電負(fù)荷。對于實際配電網(wǎng)中含有這兩部分負(fù)荷應(yīng)分別優(yōu)化。對于電動汽車充電過程首先應(yīng)確定配電網(wǎng)模型，根據(jù)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及初始負(fù)荷來設(shè)置部分節(jié)點為有序充電節(jié)點，部分為無序充電節(jié)點。

電動汽車有序充電部分應(yīng)根據(jù)配電網(wǎng)中電動汽車的覆蓋率，對各個節(jié)點按照初始負(fù)荷占據(jù)總負(fù)荷的比例來分配一定量的電動汽車。而且由于實際配電網(wǎng)中這兩部分同時存在，所以在有序充電優(yōu)化時需要考慮無序充電負(fù)荷?？紤]到愿意參與有序充電的用戶有限，所以針對這部分有序充電用戶引入有序充電用戶響應(yīng)度，用來表示參與有序充電的電動汽車數(shù)量占電動汽車總量的比例。需要在新的基礎(chǔ)負(fù)荷上對有序充電的電動汽車在充電的時間段和充電空間上分別進(jìn)行優(yōu)化，將電動汽車有序充電負(fù)荷疊加至新的基礎(chǔ)負(fù)荷上，并通過采取優(yōu)化算法來得到優(yōu)化后的系統(tǒng)負(fù)荷時空分布。

5安科瑞充電樁收費運(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

類型	型號	圖片	功能
安科瑞充電樁收費運(yùn)營云平臺	AcrelCloud-9000		安科瑞響應(yīng)節(jié)能環(huán)保、綠色出行的號召，為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kW交流充電樁，30kW壁掛式直流充電樁，智能60kW/120kW直流一體式充電樁等來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟(jì)、智能運(yùn)營管理的市場需求，提供電動汽車充電軟件解決方案，可以隨時隨地享受便捷安全的充電服務(wù)，微信掃一掃、微信公眾號、支付寶掃一掃、支付寶服務(wù)窗，充電方式多樣化，為車主用戶提供便捷、安全的充電服務(wù)。實現(xiàn)對動力電池快速、安全、合理的電量補(bǔ)給，能計時，計電度、計金額作為市民購電終端，同時為提高公共充電樁的效率和實用性。
互聯(lián)網(wǎng)版智能交流樁	AEV-AC007D		額定功率7kW，單相三線制，防護(hù)等級IP65，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、遠(yuǎn)程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方：4G/wifi/藍(lán)牙支持刷卡，掃碼、免費充電可選配顯示屏
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁	AEV-DC030D		額定功率30kW，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
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁	AEV-DC060S		額定功率60kW，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
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁	AEV-DC120S		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		AIM-D100-ES系列直流絕緣監(jiān)測儀可以應(yīng)用在15~1500V的直流系統(tǒng)中，用于在線監(jiān)測直流不接地系統(tǒng)正負(fù)極對地絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定值時，發(fā)出預(yù)警或報警信號。
絕緣監(jiān)測儀	AIM-D100-T		AIM-D100-T系列直流絕緣監(jiān)測儀可以應(yīng)用在10~1000V的直流系統(tǒng)中，用于在線監(jiān)測直流不接地系統(tǒng)正負(fù)極對地絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定值時，發(fā)出預(yù)警或報警信號。
智能邊緣計算網(wǎng)關(guān)	ANet-2E4SM		4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴(kuò)展模塊，485擴(kuò)展模塊。
	擴(kuò)展模塊ANet-485		M485模塊：4路光耦隔離RS485
	擴(kuò)展模塊ANet-M4G		M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通
導(dǎo)軌式單相電表	ADL200		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，輸入電流：10（80）A； 電能精度：1級 支持Modbus和645協(xié)議 證書：MID/CE認(rèn)證
導(dǎo)軌式電能計量表	ADL400		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計；紅外通訊；電流規(guī)格：經(jīng)互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 證書：MID/CE認(rèn)證
無線計量儀表	ADW300		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目） 證書：CPA/CE認(rèn)證
導(dǎo)軌式直流電表	DJSF1352-RN		直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量，復(fù)費率電能統(tǒng)計，SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入*大1000V，電流外接分流器接入(75mV)或霍爾元件接入(0-5V);電能精度1級，1路485通訊，1路直流電能計量AC/DC85-265V供電 證書：MID/CE認(rèn)證
面板直流電表	PZ72L-DE		直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量:紅外通訊:電壓輸入*大1000V，電流外接分流器接入·(75mV)或霍爾元件接入(0-20mA0-5V);電能精度1級 證書：CE認(rèn)證
電氣防火限流式保護(hù)器	ASCP200-63D		導(dǎo)軌式安裝，可實現(xiàn)短路限流滅弧保護(hù)、過載限流保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過欠壓保護(hù)、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測等功能;1路RS485通訊，1路NB或4G無線通訊(選配);額定電流為0~63A，額定電流菜單可設(shè)。
開口式電流互感器	AKH-0.66/K		AKH-0.66K系列開口式電流互感器安裝方便，無須拆一次母線，亦可帶電操作，不影響客戶正常用電，可與繼電器保護(hù)、測量以及計量裝置配套使用。
霍爾傳感器	AHKC		霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復(fù)雜信號的隔離轉(zhuǎn)換，通過霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受，響應(yīng)時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強(qiáng)，線性好，抗干擾能力強(qiáng)。
智能剩余電流繼電器	ASJ		該系列繼電器可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式的剩余電流動作保護(hù)器，主要適用于交流50Hz，額定電壓為400V及以下的TT或TN系統(tǒng)配電線路，防止接地故障電流引起的設(shè)備和電氣火災(zāi)事故，也可用于對人身觸電危險提供間接接觸保護(hù)。

6.總結(jié)

電動汽車因其污染小、噪聲低等特點未來在我國汽車總量的占比勢必會快速上升，而且近些年對于電動汽車制定的優(yōu)惠政策也會促使電動汽車銷量上漲，但是隨著電動汽車用戶的規(guī)模越來越大，相應(yīng)的電動汽車在充電時充電負(fù)荷對電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性也將帶來不可忽視的影響，尤其是對于配電網(wǎng)峰谷差、配電網(wǎng)網(wǎng)損等方面的影響必將成為亟待解決的問題。

宏觀上講，電動汽車用戶出行規(guī)律及其行駛習(xí)慣在一定程度上對電動汽車的充電產(chǎn)生較為明顯的影響，通過分析電動汽車用戶平均返回概率模擬出用戶的日均行駛里程，通過對區(qū)域內(nèi)充電站電動汽車分析模擬出電動汽車的充電負(fù)荷曲線，對于影響電動汽車無序充電的因素有了較為充分的分析。

通過考慮基于用戶需求側(cè)的有序充電策略，分析了有序充電過程中的約束要求，實現(xiàn)了有序充電負(fù)荷的優(yōu)化、配電網(wǎng)網(wǎng)損的優(yōu)化來實現(xiàn)了電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，實現(xiàn)了用戶充電費用的來實現(xiàn)電費充電的經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)：

謝拴蝰.電動汽車無序充電對配電網(wǎng)的影響及有序充電優(yōu)化

[2] 曾雅文．電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃

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

耿笠

江蘇安科瑞電器制造有限公司江蘇江陰214405

摘要：自21世紀(jì)以來在全球經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展的背景下，能源的過度開采導(dǎo)致了資源枯竭、環(huán)境污染等嚴(yán)重問題。人類在逐步減少對傳統(tǒng)資源依賴的同時也加大了對風(fēng)、光、電等新型可再生能源的研究。作為污染排放量的汽車早已成為研究者的熱門課題，而電動汽車由于其污染排放量幾乎為零的特點近些年來則快速發(fā)展，在汽車保有量中的占比也逐步增長。但由于電動汽車數(shù)量的急劇增長，電動汽車充電形成的充電負(fù)荷對于電網(wǎng)的不利影響也在日益增加，尤其是電動汽車的大規(guī)模無序充電會使電網(wǎng)形成“峰上加峰”的負(fù)荷，對電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性造成極為嚴(yán)重的影響。所以，對于合理引導(dǎo)電動汽車有序充電就顯得至關(guān)重要。

本文首先討論了影響電動汽車無序充電的相關(guān)因素，對比分析電動汽車不同充電方式的優(yōu)劣，并對不同種類電動汽車的行為特點進(jìn)行分析。接著對用戶電動汽車行駛習(xí)慣進(jìn)行建模分析，模擬出不同類型電動汽車的出行規(guī)律，并對電動汽車充電負(fù)荷進(jìn)行模擬得到該區(qū)域的充電負(fù)荷變化曲線。

通過分析電動汽車無序充電的不利影響提出了一種新的優(yōu)化方式，即基于用戶需求側(cè)的動汽車有序充電策略，通過對用戶側(cè)的需求目標(biāo)及相關(guān)約束條件進(jìn)行分析來得到用戶側(cè)的有序充電策略，對充電負(fù)荷時間、空間及時空上的優(yōu)化以及配電網(wǎng)網(wǎng)損優(yōu)化、電動汽車用戶充電費用總體優(yōu)化來驗證該混合反向?qū)W習(xí)鯨魚優(yōu)化算法的有序充電策略在實際算例優(yōu)化的可行性。

關(guān)鍵詞：電動汽車；無序充電；用戶需求側(cè)；鯨魚優(yōu)化算法；有序優(yōu)化

1引言

自21世紀(jì)以來，在全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展下的背景下，以化石能源為主的多種能源被大量消耗[1]。但其帶來的代價對全球環(huán)境的影響愈發(fā)嚴(yán)重，目前，能源與污染成為社會發(fā)展所面臨的關(guān)鍵問題。所以，在可持續(xù)發(fā)展的背景下，綠色低碳的清潔能源成為目前全人類追求的共同目標(biāo)。經(jīng)過多年的發(fā)展，實現(xiàn)并形成以太陽能、風(fēng)能等清潔能源為主的規(guī)?；l(fā)電。為了實現(xiàn)既定的目標(biāo)，我國要在能源使用上進(jìn)行轉(zhuǎn)型，逐步從化石能源向風(fēng)、水、光等清潔能源轉(zhuǎn)變，并加大對新能源汽車發(fā)展，逐步替代對傳統(tǒng)燃油汽車的依賴。而在這其中電動汽車(ElectricVehicle，Ev)就是完全只依靠電能來驅(qū)動行駛的新能源汽車，其特點相比于傳統(tǒng)燃油車更環(huán)保、更有效。所以目前各國為了應(yīng)對資源枯竭與環(huán)境惡化的問題，都在大力推廣電動汽車。

雖然全球電動汽車及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展非常迅速，各國也都制定相應(yīng)的補(bǔ)貼政策來推動電動汽車的高速發(fā)展，但是在電動汽車高速發(fā)展的同時也產(chǎn)生了不少的隱患及問題。明顯的問題是電動汽車充電樁數(shù)量與電動汽車數(shù)量的不匹配，高峰期會出現(xiàn)“車等樁”的現(xiàn)象，低谷期則是充電樁的冗余。另外，汽車充電樁的空間分布極不均勻，某些區(qū)域的充電樁會過于集中，而有些區(qū)域則分布零散。由此帶來的直接影響則直接關(guān)系到電動汽車充電時對于地區(qū)電網(wǎng)的電能質(zhì)量，由于充電時的諧波干擾，會使網(wǎng)損并使電網(wǎng)功率因數(shù)下降。隨著電動汽車數(shù)量連年快速增加，電動汽車充電時間與地點的隨機(jī)性強(qiáng)的特點會越來越明顯的體現(xiàn)，無序充電對于配電網(wǎng)的影響將會越來越大，在系統(tǒng)負(fù)荷中的占比也將越來越明顯。而如果無法即時對電動汽車充電進(jìn)行合理分配，嚴(yán)重的情況則是在用電高峰時期使得電網(wǎng)發(fā)生解列與崩潰的危險。因此，電動汽車充電負(fù)荷的快速增長以及大量電動汽車的無序充電行為將對配電網(wǎng)的全新規(guī)劃以及負(fù)荷承擔(dān)能力提出新的挑戰(zhàn)。

2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

近年來各國逐步重視并加大了對電動汽車的推廣，電動汽車數(shù)量也增長的越來越快。圖

1展示了從2015-2021年間中國、美國和歐盟的電動汽車銷量變化情況，中國和歐盟的增長幅度明顯，年平均增長幅度分別達(dá)到58.6%和50.3%。

圖1中國、美國、歐盟電動汽車銷量

2.1電動汽車國外發(fā)展現(xiàn)狀

在現(xiàn)行全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境的背景下，全球能源分配和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)面臨著雙重挑戰(zhàn)。作為目

前石油消耗和二氧化碳排放的大戶一一燃油汽車，需要對其的改革來減少對資源的消耗，而從目前全球電動汽車的發(fā)展情況來看，以純電動和燃料電池為主的純電驅(qū)動技術(shù)將是電動汽車現(xiàn)階段的主攻技術(shù)方向和未來長期目標(biāo)，而油電混動汽車和插電混動汽車則是短期內(nèi)的過渡選擇。從目前的發(fā)展情況來看，全球電動汽車的發(fā)展依舊面l臨諸多挑戰(zhàn)，對于關(guān)鍵技術(shù)突破、汽車制造轉(zhuǎn)型、消費者對電車的接納程度等還有待進(jìn)一步提升。具體到各國，推動電動汽車發(fā)展的依舊是美國、日本及歐洲這些的在電動汽車相關(guān)技術(shù)方面的發(fā)展起步較早，而且也有各自的側(cè)。

2.2電動汽車國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

在21世紀(jì)初期，我國便已經(jīng)開始對新能源汽車的部分產(chǎn)業(yè)進(jìn)行研發(fā)，從2001年起新能源汽車項目被列入“863”重大科技課題起，就已經(jīng)制定了從“汽油車向氫動力汽車邁進(jìn)”的戰(zhàn)略?！笆晃濉逼陂g，作為重大發(fā)展目標(biāo)，新能源汽車的研發(fā)與發(fā)展備受關(guān)注，提出了“節(jié)能型新能源汽車”戰(zhàn)略，并大力扶持相關(guān)新能源汽車制造產(chǎn)業(yè)。自2009年起國務(wù)院通過對汽車產(chǎn)業(yè)的近遠(yuǎn)期規(guī)劃，在此基礎(chǔ)上執(zhí)行以自主創(chuàng)新為，以新能源汽車為主要突破口的新型新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略，力爭在2025．2035年使國產(chǎn)新能源汽車居于世界前列。根據(jù)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021．2035年)》，我國將在“十四五”期間對新能源汽車產(chǎn)業(yè)推進(jìn)、著重發(fā)展，加快其在創(chuàng)新技術(shù)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)及產(chǎn)業(yè)等方面的融合，同時，根據(jù)《“十四五”規(guī)劃綱要》，“十四五”期間，對于新能源汽車十分重要的動力電池續(xù)航等關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破。

我國近幾年電動汽車及其相關(guān)行業(yè)的發(fā)展尤為迅速，電動汽車的銷量與保有量占比也在逐年快速遞增，純電動汽車在電動汽車中的占比也越來越大，我國電動汽車經(jīng)過幾年的發(fā)展已經(jīng)形成“百花齊放”的局面。

3 電動汽車充電現(xiàn)狀

3.1電動汽車無序充電現(xiàn)狀

技術(shù)的進(jìn)步不斷刺激著電動汽車數(shù)量的快速增加l酡l。同時，電動汽車作為移動式儲能裝置，在削峰填谷、提供電力系統(tǒng)輔助服務(wù)、協(xié)同消納新能源等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，電動汽車的無序充電可能會導(dǎo)致電網(wǎng)的峰谷差加劇、電壓下降等不利影響，所以對于

電動汽車無序充電的分析顯得尤為重要。

由于電動汽車型號和種類上的多樣化，主要分為交流一級、交流二級和直流充電電動汽車，其充電功率存在較大差別。電動汽車的數(shù)量和充電功率對電網(wǎng)的影響不同，所以分析不同充電功率等級的比例，既能滿足用戶的需求在充電連接時長獲取預(yù)期的充電電量，也能減少設(shè)備投資，降低電動汽車無序充電負(fù)荷的峰谷差。

3.2電動汽車有序充電現(xiàn)狀

電網(wǎng)于2019年10月發(fā)布的《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)白皮書2019》中指出，電動汽車有序充電通過將網(wǎng)、戶、樁和車四者之間充分聯(lián)系交互以及分層控制，在感知配變負(fù)荷變化的基礎(chǔ)上，智能動態(tài)調(diào)整充電時間和功率，優(yōu)化配變負(fù)荷運(yùn)行曲線，實現(xiàn)削峰填谷。既滿足用戶充電需求，又提升了配電網(wǎng)設(shè)備和發(fā)電設(shè)備的利用率，降低了電網(wǎng)和發(fā)電設(shè)備投資。

所以，針對目前電動汽車有序充電的策略研究主要從用戶需求側(cè)和電網(wǎng)供給側(cè)兩方面進(jìn)行研究。對于用戶需求側(cè)而言，在滿足電動汽車用戶期望值之后應(yīng)當(dāng)盡可能的使用戶電動汽車充電費用達(dá)到，以達(dá)到用戶經(jīng)濟(jì)性的目的；而對于電網(wǎng)供給側(cè)而言，主要的目的即在規(guī)模化的電動汽車接入電網(wǎng)后使電網(wǎng)的峰谷差達(dá)到，即“削峰填谷”，包括減少配電網(wǎng)網(wǎng)損、降低電壓偏差以及削弱或消除電壓諧波等目標(biāo)手段。

3.2.1考慮用戶需求側(cè)的有序充電策略

通過以用戶為核心，城市配電網(wǎng)規(guī)劃為框架，分析討論只考慮電動汽車充電行為、考慮電動汽車V2G行為以及不考慮電動汽車V2G行為的城市配電網(wǎng)規(guī)劃，論證了考慮電動汽車V2G行為對降低配電網(wǎng)規(guī)劃總投資的必要性。從時空上對電動汽車用戶充

放電行為進(jìn)行引導(dǎo)，從時空雙尺度上給出了電動汽車有序充放電策略來實現(xiàn)電網(wǎng)、用戶及充

電站之間的資源均衡分布，實現(xiàn)電動汽車的時空分布，但其涉及的節(jié)點數(shù)較少，未能滿足區(qū)

域復(fù)雜負(fù)荷。針對電動汽車和分布式能源的資源特性，建立一種基于粒子群優(yōu)化算法的

調(diào)度策略。通過電動汽車充放電負(fù)荷調(diào)節(jié)，實現(xiàn)分布式能源的并網(wǎng)消費，有效節(jié)約分布式能源的并網(wǎng)成本，但缺少對電動汽車運(yùn)營商的市場收入的分析。從空間、時間與功率維度分析電動汽車充電行為特性，并提出一種用于改善電網(wǎng)運(yùn)行的充電站選址定容優(yōu)化策略，但并未對二者進(jìn)行結(jié)合研究。則以化網(wǎng)損和電壓偏移為目標(biāo)建立電網(wǎng)運(yùn)行的動態(tài)定價優(yōu)化策略，但卻缺少對區(qū)域性的整體分析。

3.2.2考慮電網(wǎng)供給側(cè)的有序充電策略

通過建立充電負(fù)荷預(yù)測影響因素概率模型，提出了基于時刻充電概率的負(fù)荷預(yù)測方法，但未對常規(guī)負(fù)荷預(yù)測方法中存在的參數(shù)模型設(shè)置主觀、預(yù)測結(jié)果與用戶隨機(jī)性駕駛行為不匹配的缺陷進(jìn)行規(guī)避。探討了以二次規(guī)劃和動態(tài)規(guī)劃為主的隨即規(guī)劃對不同滲透率的電動汽車接入引起的電網(wǎng)網(wǎng)損與電壓變化進(jìn)行了對比。對充電站的位置與規(guī)?；瘍?yōu)化，并基于電動汽車的路線概率和到達(dá)公園概率，優(yōu)化了電動汽車的充電場，平衡了配電網(wǎng)中的能量流。通過引入虛擬荷電狀態(tài)對優(yōu)化后的充放電行為進(jìn)行修正，在考慮電網(wǎng)測的調(diào)峰需求和用戶側(cè)的充電需求基礎(chǔ)上提出了分時電價動態(tài)優(yōu)化方案，通過動態(tài)更新每輛電動汽車入網(wǎng)實時電價信息實現(xiàn)了對電動汽車的有序充放電優(yōu)化。

4 考慮用戶需求側(cè)的電動汽車有序充電策略

在電動汽車大規(guī)模無序接入電網(wǎng)后，無序充電負(fù)荷會對配電網(wǎng)網(wǎng)損、電壓質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，所以為了減少無序充電負(fù)荷對于電網(wǎng)的影響，需要有針對性的合理引導(dǎo)來規(guī)范電動汽車的充電行為。所以本文結(jié)合分析用戶需求側(cè)的電動汽車有序充電來實現(xiàn)基于用戶需求側(cè)的改進(jìn)鯨魚優(yōu)化算法的電動汽車有序充電優(yōu)化。

4.1基于用戶需求側(cè)響應(yīng)的原理

需求側(cè)響應(yīng)是指由外部原因的影響造成電力市場價格上漲或者系統(tǒng)安全性受到一定影響時，由供電用戶通過與供電方的誘導(dǎo)力在供電價格補(bǔ)償上達(dá)成補(bǔ)償合同或方案，通過改變用戶固有的用電習(xí)慣來減輕或者轉(zhuǎn)移某段時間內(nèi)的用電負(fù)荷，電價上升，保障電力供應(yīng)的穩(wěn)定。對于電動汽車用戶則可以靈活根據(jù)充電電價的變化來合理安排充電計劃。此充電方式不僅能減輕對電網(wǎng)的影響，更能提升用戶充電的經(jīng)濟(jì)性。

目前對于用戶需求側(cè)響應(yīng)的分析可分為一下兩種：

4.1.1用戶激勵型需求側(cè)響應(yīng)

（1）事先與系統(tǒng)運(yùn)營商簽訂協(xié)議；

（2）在運(yùn)行商對用戶發(fā)出需求側(cè)響應(yīng)時，在系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下，系統(tǒng)運(yùn)營商根據(jù)所簽協(xié)議切除負(fù)荷；

（3）在負(fù)荷切除后或調(diào)整結(jié)束后，運(yùn)行商根據(jù)所簽協(xié)議對用戶進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。

4.2.2用戶價格型需求側(cè)響應(yīng)

（1）運(yùn)營商制定多種電價機(jī)制；

（2）根據(jù)不同用戶對電價的敏感程度來合理引導(dǎo)用戶調(diào)整用電負(fù)荷。

4.2基于用戶側(cè)的有序充電策略

4.2.1有序充電過程及策略

為了使電動汽車充電對電網(wǎng)的不利影響降至，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，對于目前的電力市場主要是采用的是價格型需求響應(yīng)，即以分時電價為主的響應(yīng)需求。對于電網(wǎng)而言，在用電高峰期合理的引導(dǎo)電動汽車用戶減少充電，減輕對電網(wǎng)的負(fù)荷壓力，在用電低谷期又積極鼓勵用戶充電來充分補(bǔ)償谷值，通過引導(dǎo)來逐步改變用戶的常規(guī)充電時間，逐漸實現(xiàn)“削峰填谷”的作用，這是一種傳統(tǒng)的電動汽車有序充電策略。

但對于現(xiàn)階段大部分地區(qū)的分時電價價格均已負(fù)荷時段所對應(yīng)的分時電價設(shè)定完成，對于每日即時性的改變電價策略較難實現(xiàn)，另外每天的實際負(fù)荷也在動態(tài)性的改變，所以在實際中概率會出現(xiàn)與該時段分時電價難以匹配的問題。若峰值電價時段過長但電動汽車充電幾乎很少，或者峰谷電價時段過短但充電車輛過多，二者均會對系統(tǒng)造成利的影響。

由于實際配電網(wǎng)中的電動汽車充電負(fù)荷既包括有序充電負(fù)荷還包括無序充電負(fù)荷。對于實際配電網(wǎng)中含有這兩部分負(fù)荷應(yīng)分別優(yōu)化。對于電動汽車充電過程首先應(yīng)確定配電網(wǎng)模型，根據(jù)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及初始負(fù)荷來設(shè)置部分節(jié)點為有序充電節(jié)點，部分為無序充電節(jié)點。

電動汽車有序充電部分應(yīng)根據(jù)配電網(wǎng)中電動汽車的覆蓋率，對各個節(jié)點按照初始負(fù)荷占據(jù)總負(fù)荷的比例來分配一定量的電動汽車。而且由于實際配電網(wǎng)中這兩部分同時存在，所以在有序充電優(yōu)化時需要考慮無序充電負(fù)荷?？紤]到愿意參與有序充電的用戶有限，所以針對這部分有序充電用戶引入有序充電用戶響應(yīng)度，用來表示參與有序充電的電動汽車數(shù)量占電動汽車總量的比例。需要在新的基礎(chǔ)負(fù)荷上對有序充電的電動汽車在充電的時間段和充電空間上分別進(jìn)行優(yōu)化，將電動汽車有序充電負(fù)荷疊加至新的基礎(chǔ)負(fù)荷上，并通過采取優(yōu)化算法來得到優(yōu)化后的系統(tǒng)負(fù)荷時空分布。

5安科瑞充電樁收費運(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

類型	型號	圖片	功能
安科瑞充電樁收費運(yùn)營云平臺	AcrelCloud-9000		安科瑞響應(yīng)節(jié)能環(huán)保、綠色出行的號召，為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kW交流充電樁，30kW壁掛式直流充電樁，智能60kW/120kW直流一體式充電樁等來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟(jì)、智能運(yùn)營管理的市場需求，提供電動汽車充電軟件解決方案，可以隨時隨地享受便捷安全的充電服務(wù)，微信掃一掃、微信公眾號、支付寶掃一掃、支付寶服務(wù)窗，充電方式多樣化，為車主用戶提供便捷、安全的充電服務(wù)。實現(xiàn)對動力電池快速、安全、合理的電量補(bǔ)給，能計時，計電度、計金額作為市民購電終端，同時為提高公共充電樁的效率和實用性。
互聯(lián)網(wǎng)版智能交流樁	AEV-AC007D		額定功率7kW，單相三線制，防護(hù)等級IP65，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、遠(yuǎn)程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方：4G/wifi/藍(lán)牙支持刷卡，掃碼、免費充電可選配顯示屏
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁	AEV-DC030D		額定功率30kW，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
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁	AEV-DC060S		額定功率60kW，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
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁	AEV-DC120S		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		AIM-D100-ES系列直流絕緣監(jiān)測儀可以應(yīng)用在15~1500V的直流系統(tǒng)中，用于在線監(jiān)測直流不接地系統(tǒng)正負(fù)極對地絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定值時，發(fā)出預(yù)警或報警信號。
絕緣監(jiān)測儀	AIM-D100-T		AIM-D100-T系列直流絕緣監(jiān)測儀可以應(yīng)用在10~1000V的直流系統(tǒng)中，用于在線監(jiān)測直流不接地系統(tǒng)正負(fù)極對地絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定值時，發(fā)出預(yù)警或報警信號。
智能邊緣計算網(wǎng)關(guān)	ANet-2E4SM		4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴(kuò)展模塊，485擴(kuò)展模塊。
	擴(kuò)展模塊ANet-485		M485模塊：4路光耦隔離RS485
	擴(kuò)展模塊ANet-M4G		M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通
導(dǎo)軌式單相電表	ADL200		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，輸入電流：10（80）A； 電能精度：1級 支持Modbus和645協(xié)議 證書：MID/CE認(rèn)證
導(dǎo)軌式電能計量表	ADL400		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計；紅外通訊；電流規(guī)格：經(jīng)互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 證書：MID/CE認(rèn)證
無線計量儀表	ADW300		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目） 證書：CPA/CE認(rèn)證
導(dǎo)軌式直流電表	DJSF1352-RN		直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量，復(fù)費率電能統(tǒng)計，SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入*大1000V，電流外接分流器接入(75mV)或霍爾元件接入(0-5V);電能精度1級，1路485通訊，1路直流電能計量AC/DC85-265V供電 證書：MID/CE認(rèn)證
面板直流電表	PZ72L-DE		直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量:紅外通訊:電壓輸入*大1000V，電流外接分流器接入·(75mV)或霍爾元件接入(0-20mA0-5V);電能精度1級 證書：CE認(rèn)證
電氣防火限流式保護(hù)器	ASCP200-63D		導(dǎo)軌式安裝，可實現(xiàn)短路限流滅弧保護(hù)、過載限流保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過欠壓保護(hù)、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測等功能;1路RS485通訊，1路NB或4G無線通訊(選配);額定電流為0~63A，額定電流菜單可設(shè)。
開口式電流互感器	AKH-0.66/K		AKH-0.66K系列開口式電流互感器安裝方便，無須拆一次母線，亦可帶電操作，不影響客戶正常用電，可與繼電器保護(hù)、測量以及計量裝置配套使用。
霍爾傳感器	AHKC		霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復(fù)雜信號的隔離轉(zhuǎn)換，通過霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受，響應(yīng)時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強(qiáng)，線性好，抗干擾能力強(qiáng)。
智能剩余電流繼電器	ASJ		該系列繼電器可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式的剩余電流動作保護(hù)器，主要適用于交流50Hz，額定電壓為400V及以下的TT或TN系統(tǒng)配電線路，防止接地故障電流引起的設(shè)備和電氣火災(zāi)事故，也可用于對人身觸電危險提供間接接觸保護(hù)。

6.總結(jié)

電動汽車因其污染小、噪聲低等特點未來在我國汽車總量的占比勢必會快速上升，而且近些年對于電動汽車制定的優(yōu)惠政策也會促使電動汽車銷量上漲，但是隨著電動汽車用戶的規(guī)模越來越大，相應(yīng)的電動汽車在充電時充電負(fù)荷對電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性也將帶來不可忽視的影響，尤其是對于配電網(wǎng)峰谷差、配電網(wǎng)網(wǎng)損等方面的影響必將成為亟待解決的問題。

宏觀上講，電動汽車用戶出行規(guī)律及其行駛習(xí)慣在一定程度上對電動汽車的充電產(chǎn)生較為明顯的影響，通過分析電動汽車用戶平均返回概率模擬出用戶的日均行駛里程，通過對區(qū)域內(nèi)充電站電動汽車分析模擬出電動汽車的充電負(fù)荷曲線，對于影響電動汽車無序充電的因素有了較為充分的分析。

通過考慮基于用戶需求側(cè)的有序充電策略，分析了有序充電過程中的約束要求，實現(xiàn)了有序充電負(fù)荷的優(yōu)化、配電網(wǎng)網(wǎng)損的優(yōu)化來實現(xiàn)了電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，實現(xiàn)了用戶充電費用的來實現(xiàn)電費充電的經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)：

謝拴蝰.電動汽車無序充電對配電網(wǎng)的影響及有序充電優(yōu)化

[2] 曾雅文．電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃

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

作者簡介：
徐悅，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。

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審核編輯 黃宇