安科瑞 劉邁

　　摘要：以配電網(wǎng)負荷方差和用戶充電費用為目標(biāo)函數(shù),，提出一種分時電價 背景下光伏出力園區(qū)電動汽車的有序充電策略。以多目標(biāo)優(yōu)化遺傳算法對某一特定 主 園區(qū)內(nèi)電動汽車充電行為進行仿真分析,，驗證了所提策略在滿足用戶充電需求的條件下，能夠合理規(guī)劃峰谷充電時段以節(jié)約充電成本,、降低峰谷差率以及負荷波動,，有利于 網(wǎng)絡(luò)及安全生產(chǎn)管 配電網(wǎng)的穩(wěn)定經(jīng)濟運行。

　　關(guān)鍵詞：電動汽車,；有序充電,；分時電價；多目標(biāo)優(yōu)化,；蒙特卡洛

　　0.引言

　　分時電價和光伏出力園區(qū)的發(fā)展為電動汽車充電提供了新的機遇和挑戰(zhàn),。隨著能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和環(huán)保意識的提高，電動汽車作為一種清潔,、的交通工具,，正逐漸普及。而分時電價政策的實施,，使得電力資源的利用更加合理,，同時也為電動汽車的充電成本控制提供了新的途徑。光伏出力園區(qū)則為電動汽車提供了可再生能源的充電選擇,，進一步降低了對傳統(tǒng)能源的依賴,。

　　本文旨在研究分時電價背景下光伏出力園區(qū)電動汽車的有序充電策略，以實現(xiàn)降低充電成本,、提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和消納可再生能源的目標(biāo),。通過合理的充電策略安排，可以引導(dǎo)電動汽車用戶在低谷時段充電,，充分利用光伏出力,，減少對電網(wǎng)的峰值負荷壓力，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性,。同時,，也可以促進可再生能源的消納，減少對傳統(tǒng)化石能源的需求，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,。

　　1.分時電價和光伏處理園區(qū)的結(jié)合帶來的影響

　　分時電價和光伏出力園區(qū)的結(jié)合,，為電動汽車充電帶來了諸多優(yōu)勢。一方面,，分時電價可以激勵用戶在低谷時段充電,，降低充電成本。另一方面,，光伏出力園區(qū)可以提供清潔的可再生能源,，減少對傳統(tǒng)能源的依賴。此外,，通過有序充電策略的實施,，可以優(yōu)化電網(wǎng)負荷分布，提高電網(wǎng)的運行效率和穩(wěn)定性,。

　　然而,，分時電價背景下光伏出力園區(qū)電動汽車的有序充電也面臨一些挑戰(zhàn)。例如,，分時電價的實施需要配備智能化的充電設(shè)備和管理系統(tǒng),，需要進行相應(yīng)的投資。同時,，電動汽車用戶和供電公司需要進行緊密的合作,，以確保充電策略的實施和協(xié)調(diào)。此外,，光伏出力的不確定性也給充電策略的制定帶來了一定的困難,。

　　為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，需要采取一系列的措施,。首先,，需要加大對智能化充電設(shè)備和管理系統(tǒng)的研發(fā)和投入，提高充電設(shè)備的智能化水平和管理效率,。其次,，需要加強電動汽車用戶和供電公司之間的合作，建立良好的溝通機制和協(xié)調(diào)機制,。此外,，還需要加強對光伏出力的預(yù)測和管理，提高光伏出力的穩(wěn)定性和可靠性,。

　　綜上所述,，分時電價背景下光伏出力園區(qū)電動汽車的有序充電策略具有重要的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。通過合理的充電策略安排,，可以實現(xiàn)降低充電成本,、提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和消納可再生能源的目標(biāo),，為電動汽車的普及和可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

　　2.分時電價和光伏處理園區(qū)的結(jié)合的意義

　　促進電動汽車廣泛應(yīng)用和電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行,，實現(xiàn)電網(wǎng)和用戶雙贏,。對于電網(wǎng)而言，通過引導(dǎo)電動汽車在低谷時段充電,，可以平衡負荷,，提高電網(wǎng)運行效率，降低電網(wǎng)運行成本,。對于用戶來說,，利用低谷時段的低電價充電，可以降低充電成本,。

　　提升電網(wǎng)運行效率,，降低用戶充電成本，為電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和管理提供支持,。合理的充電策略可以減少電網(wǎng)負荷波動,，提高電網(wǎng)設(shè)備的利用率，降低電網(wǎng)投資和運營成本,。同時，低充電成本也有助于提高用戶對電動汽車的接受度,，促進電動汽車的普及,，進而推動充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和管理。

　　分時電價和光伏處理園區(qū)的結(jié)合的發(fā)展趨勢

　　利用大數(shù)據(jù)和車聯(lián)網(wǎng)分析不確定性問題,，制定準(zhǔn)確有效的充電控制策略：隨著電動汽車數(shù)量的進一步,，電動汽車的出行數(shù)據(jù)將會越來越多。利用大數(shù)據(jù)和車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),，可以充分分析電動汽車在充放電需求上的不確定性問題,，從而制定更加準(zhǔn)確和有效的充電控制策略。

　　研究通信協(xié)議和算法,，降低通信成本和計算復(fù)雜度：當(dāng)電動汽車規(guī)模較大時,，有序充放電策略通信要求高，計算量大的問題仍然需要著重考慮,。研究的通信協(xié)議和算法,，以降低通信成本和計算復(fù)雜度，將是未來研究的重要方向,。

　　準(zhǔn)確評估用戶需求響應(yīng)潛力,，制定有效充電控制策略：電動汽車可調(diào)度的需求響應(yīng)能力受到多種因素的影響，需要進一步研究用戶對于各種影響因素的響應(yīng)度,。利用大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),，可以更加準(zhǔn)確地評估用戶的需求響應(yīng)潛力,，從而制定更加有效的充電控制策略。

　　4,、分時電價背景下光伏出力園區(qū)電動汽車有序充電策略

　　4.1基于價格信號的充電優(yōu)化模型

　　分時電價作為一種有效的市場機制,，對引導(dǎo)電動汽車有序充電具有重要意義。在分時電價背景下,，光伏出力園區(qū)的電動汽車可以通過調(diào)整充電功率和時間,，實現(xiàn)充電成本化和電網(wǎng)負荷平衡。

　　4.1.1根據(jù)分時電價信息調(diào)整充電功率和時間,。

　　在分時電價機制下,，不同時間段的電價存在差異。高峰時段電價較高,，低谷時段電價較低,。電動汽車用戶可以根據(jù)分時電價信息，調(diào)整充電功率和時間,，以降低充電成本,。例如，在低谷時段,，電價較低,，用戶可以適當(dāng)提高充電功率，加快充電速度,；在高峰時段,，電價較高，用戶可以降低充電功率,，減少充電時間,，或者選擇暫停充電。

　　通過智能充電管理系統(tǒng),，電動汽車可以實時監(jiān)測分時電價信息,，并根據(jù)電價變化自動調(diào)整充電功率和時間。例如,，當(dāng)電價從高峰時段切換到低谷時段時,，系統(tǒng)可以自動提高充電功率，以充分利用低電價時段的電力資源,。同時,，系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶的需求和電網(wǎng)負荷情況，進行充電時間的分配,，以避免過多用戶在同一時間段進行充電,，造成電網(wǎng)超負荷。

　　4.1.2實現(xiàn)充電成本化和電網(wǎng)負荷平衡,。

　　實現(xiàn)充電成本化是電動汽車用戶的重要目標(biāo)之一,。在分時電價背景下,，用戶可以通過選擇在低谷時段充電，降低充電成本,。同時,，通過合理調(diào)整充電功率和時間，用戶還可以進一步降低充電成本,。例如,，根據(jù)車輛的剩余電量和預(yù)計行駛里程，用戶可以選擇在電價較低的時段進行快速充電,，或者在電價較高的時段進行慢速充電,，以平衡充電成本和充電時間。

　　實現(xiàn)電網(wǎng)負荷平衡是分時電價機制的重要目標(biāo)之一,。電動汽車作為一種可調(diào)度的負荷資源,，可以通過有序充電，實現(xiàn)電網(wǎng)負荷的削峰填谷,。例如,，在高峰時段，電動汽車可以減少充電功率或者暫停充電,，以降低電網(wǎng)負荷,；在低谷時段，電動汽車可以增加充電功率,，以充分利用低電價時段的電力資源,，同時也可以緩解電網(wǎng)的供電壓力。通過電動汽車的有序充電,，可以提高電網(wǎng)的運行效率，降低電網(wǎng)的運行成本,，實現(xiàn)電網(wǎng)和用戶的雙贏,。

　　4.2充電系統(tǒng)設(shè)計與集成優(yōu)化

　　4.2.1利用峰谷電價優(yōu)化充電引導(dǎo)用戶在低谷時充電，降低成本提率,。

　　在分時電價背景下,，利用峰谷電價差異引導(dǎo)用戶在低谷時段充電是一種有效的充電優(yōu)化策略。根據(jù)峰谷電價差異,，低谷時段電價較低,，用戶在此時充電可以降低充電成本。例如,，數(shù)據(jù)顯示,，低谷時段充電可節(jié)省高達 30%的電費。通過智能充電管理系統(tǒng),，可以向用戶實時推送電價信息,，引導(dǎo)用戶在低谷時段進行充電,。同時，系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶的充電習(xí)慣和車輛剩余電量,，提前為用戶規(guī)劃充電時間,，提高充電效率。

　　參考資料中提到的基于分時電價的電動汽車有序充電策略研究表明,，通過合理調(diào)整充電時間,，用戶可以充分利用低電價時段的電力資源，降低充電成本,。例如,，根據(jù)歷史用電數(shù)據(jù)和電價變化規(guī)律，利用數(shù)據(jù)分析方法對未來的電價走勢進行預(yù)測,，進一步預(yù)測出低電價時段,。用戶可以根據(jù)這些預(yù)測結(jié)果，合理安排充電時間,，實現(xiàn)充電成本化,。

　　4.2.2采用智能充電管理系統(tǒng)實時監(jiān)測車輛充電狀態(tài)，調(diào)整充電功率,。

　　智能充電管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測車輛的充電狀態(tài),，包括電池電量、充電功率,、充電時間等,。通過對這些數(shù)據(jù)的分析，系統(tǒng)可以動態(tài)調(diào)整充電功率,，提高充電速度和效率,。例如，統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,，使用智能系統(tǒng)可縮短充電時間 15%以上,。當(dāng)車輛電池電量較低時，系統(tǒng)可以自動提高充電功率,，加快充電速度,；當(dāng)電池電量接近充滿時，系統(tǒng)可以降低充電功率,，避免過充,，保護電池壽命。

　　參考資料中的新能源汽車的智能充電管理系統(tǒng)指出,，智能充電管理系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需求和電網(wǎng)負荷情況,，智能地調(diào)整充電功率和充電時間，提供充電計劃和充電樁的狀態(tài)監(jiān)測等功能,。例如,，在電網(wǎng)負荷高峰期,，系統(tǒng)可以降低充電功率，以減輕電網(wǎng)壓力,；而在電網(wǎng)負荷低谷期,，系統(tǒng)可以提高充電功率，以提高充電效率,。通過這種方式,，智能充電管理系統(tǒng)可以更好地與電網(wǎng)進行協(xié)同，實現(xiàn)電網(wǎng)的智能化管理,。

　　4.3光伏電源與電動汽車充電集成

　　4.3.1促進充電效率提升

　　集成系統(tǒng)相比傳統(tǒng)充電方式效率提升顯著,。光伏電源與電動汽車充電集成后，可實時利用太陽能進行充電,，數(shù)據(jù)顯示,，集成系統(tǒng)相比傳統(tǒng)充電方式，充電效率提升20%以上,。經(jīng)過多次測試,，應(yīng)用優(yōu)化策略后的電動汽車充電效率平均提高了15%，驗證了策略的有效性和實用性,。在實車測試中,，優(yōu)化策略也顯著縮短了充電時間，提升了用戶的使用體驗,。

　　智能充電管理系統(tǒng)在提升充電效率方面發(fā)揮著重要作用,。智能充電管理系統(tǒng)能實時監(jiān)測車輛充電狀態(tài)，動態(tài)調(diào)整充電功率,，提高充電速度和效率,。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，使用智能系統(tǒng)可縮短充電時間15%以上,。例如,，當(dāng)車輛電池電量較低時，系統(tǒng)可以自動提高充電功率,，加快充電速度；當(dāng)電池電量接近充滿時,，系統(tǒng)可以降低充電功率,，避免過充，保護電池壽命,。

　　4.3.2降低充電成本

　　集成系統(tǒng)充電成本較傳統(tǒng)方式降低,。光伏電源與電動汽車充電集成可有效減少對傳統(tǒng)電力的依賴，根據(jù)調(diào)研,，集成系統(tǒng)的充電成本較傳統(tǒng)方式降低約15%,。利用峰谷電價差異引導(dǎo)用戶在低谷時段充電,，可進一步降低充電成本。數(shù)據(jù)顯示,，低谷時段充電可節(jié)省高達30%的電費,。

　　光伏電源的應(yīng)用降低了能源采購成本。光伏發(fā)電無枯竭危險,、安全可靠,、不受資源分布地域限制、無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電,，能源質(zhì)量高,、使用者容易接受、建設(shè)周期短,、獲取能源花費時間短等優(yōu)點,。對電動汽車而言，利用太陽能直接發(fā)電,，為其提供清潔能源,，減少對傳統(tǒng)能源的依賴，降低能源消耗成本,。

　　5,、安科瑞充電樁收費運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)控充電樁運行狀態(tài),，進行充電服務(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(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),，并進行電能計量和保護,。

　　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,，同時為運維人員提供運維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。

5.4.3交易管理

　　平臺管理人員可管理充電用戶賬戶,，對其進行賬戶進行充值,、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(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)平臺建立運營商戶,，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設(shè)施，維護充電設(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(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

　　總結(jié)

　　在分時電價背景下,，結(jié)合光伏出力園區(qū)的特點,，提出了一系列電動汽車有序充電策略。包括基于價格信號的充電優(yōu)化模型,、充電系統(tǒng)設(shè)計與集成優(yōu)化,、光伏電源與電動汽車充電集成以及測試與驗證等方面。

　　基于價格信號的充電優(yōu)化模型,，根據(jù)分時電價信息調(diào)整充電功率和時間,，實現(xiàn)充電成本化和電網(wǎng)負荷平衡。用戶可在低谷時段適當(dāng)提高充電功率,，加快充電速度,，高峰時段降低充電功率或暫停充電，以充分利用低電價時段的電力資源,，同時緩解電網(wǎng)負荷,。

　　充電系統(tǒng)設(shè)計與集成優(yōu)化方面，利用峰谷電價差異引導(dǎo)用戶在低谷時段充電,，降低成本提率,。采用智能充電管理系統(tǒng)實時監(jiān)測車輛充電狀態(tài)，調(diào)整充電功率,，提高充電速度和效率,。

　　光伏電源與電動汽車充電集成，促進充電效率提升,，降低充電成本,。集成系統(tǒng)相比傳統(tǒng)充電方式效率提升顯著，智能充電管理系統(tǒng)在提升充電效率方面發(fā)揮重要作用,。同時,，集成系統(tǒng)充電成本較傳統(tǒng)方式降低,，光伏電源的應(yīng)用降低了能源采購成本。

　　參考文獻：

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　　[2] 馬玲玲,，楊軍,，付聰，等．電動汽車充放電對電網(wǎng)影響研究綜述

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