安科瑞 劉邁

摘要： 隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注度不斷提升,，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)迎來了發(fā)展機(jī)遇,。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為連接電動(dòng)汽車與外部環(huán)境的關(guān)鍵紐帶,，為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車群的有序充電提供了嶄新的技術(shù)手段,。本研究深入剖析車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下電動(dòng)汽車群有序充電優(yōu)化策略,，多方面探討其在能源利用,、電網(wǎng)穩(wěn)定等多方面的重要意義,，詳細(xì)分析面臨的諸多挑戰(zhàn)，并提出一系列行之有效的優(yōu)化方法,。闡述安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)在推動(dòng)有序充電進(jìn)程中的貢獻(xiàn),，該平臺(tái)通過整合充電資源、優(yōu)化調(diào)度機(jī)制以及提升用戶體驗(yàn)等多維度功能,，為電動(dòng)汽車群有序充電的大規(guī)模應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐與運(yùn)營(yíng)保障,，對(duì)未來智能交通與能源管理領(lǐng)域的協(xié)同發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

關(guān)鍵詞：車聯(lián)網(wǎng),；電動(dòng)汽車群,；有序充電；安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)

一,、引言

在當(dāng)今時(shí)代,，傳統(tǒng)燃油汽車所帶來的環(huán)境污染與能源危機(jī)問題日益嚴(yán)峻，電動(dòng)汽車因其低排放特性成為全球汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的核心方向,。然而,，隨著電動(dòng)汽車保有量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，其無序充電行為給電力系統(tǒng)帶來了一系列嚴(yán)峻挑戰(zhàn),。例如,，在用電高峰期，大量電動(dòng)汽車集中充電會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷急劇攀升,，進(jìn)一步加劇峰谷差,，降低電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行效率與使用壽命；同時(shí),，可能引發(fā)電壓波動(dòng),、諧波污染等電能質(zhì)量問題,，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行以及其他電力用戶的正常用電,。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展為解決這些問題開辟了新的途徑，它借助的通信技術(shù)與信息處理手段，構(gòu)建起電動(dòng)汽車,、充電設(shè)施,、電網(wǎng)以及用戶之間的緊密信息交互網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車群的有序充電提供了可能,，這對(duì)于推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展以及構(gòu)建智能,、有效、綠色的能源體系具有關(guān)鍵的戰(zhàn)略意義,。

二,、車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下電動(dòng)汽車群有序充電的意義

2.1削峰填谷

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，負(fù)荷的峰谷差一直是影響系統(tǒng)運(yùn)行效率與經(jīng)濟(jì)性的重要因素,。電動(dòng)汽車群的無序充電往往會(huì)與居民用電,、工業(yè)用電等常規(guī)用電負(fù)荷疊加，使得電網(wǎng)在特定時(shí)段承受巨大的負(fù)荷壓力,。而有序充電策略則能夠充分利用車聯(lián)網(wǎng)所提供的信息優(yōu)勢(shì),，準(zhǔn)確掌握每輛電動(dòng)汽車的充電需求與可調(diào)度時(shí)間窗口。通過制定靈活的充電計(jì)劃,，引導(dǎo)電動(dòng)汽車在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期進(jìn)行充電,，例如深夜時(shí)段，此時(shí)電力供應(yīng)相對(duì)充裕且電價(jià)較低,。在負(fù)荷高峰期,，如傍晚居民用電高峰時(shí)段，則適當(dāng)控制或減少電動(dòng)汽車的充電功率,，甚至?xí)和２糠址蔷o急充電需求的電動(dòng)汽車充電,。這樣一來，能夠有效平滑電網(wǎng)的負(fù)荷曲線,，顯著降低峰谷差,，提高電網(wǎng)設(shè)備的利用率，減少為滿足尖峰負(fù)荷而額外建設(shè)的發(fā)電與輸電設(shè)施投資,，從而大幅降低電網(wǎng)的整體運(yùn)行成本,，實(shí)現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置與有效利用。

2.2提升電能質(zhì)量

電能質(zhì)量是衡量電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性的重要指標(biāo),。當(dāng)大量電動(dòng)汽車同時(shí)接入電網(wǎng)進(jìn)行充電時(shí),，由于充電設(shè)備的非線性特性以及充電電流的隨機(jī)性，易引發(fā)一系列電能質(zhì)量問題,。例如,，充電過程中的諧波電流注入電網(wǎng)，會(huì)導(dǎo)致電壓波形畸變,，影響其他電力設(shè)備的正常運(yùn)行,，降低其使用壽命,；瞬間的大功率充電需求可能引起電壓波動(dòng)與閃變，對(duì)敏感電力設(shè)備造成損害,，甚至影響到周邊居民的正常用電體驗(yàn),。而車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的有序充電策略能夠通過智能調(diào)度與控制，對(duì)電動(dòng)汽車群的充電過程進(jìn)行精細(xì)化管理,。根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)電壓,、電流等電能質(zhì)量參數(shù)以及各區(qū)域的負(fù)荷分布情況，合理分配充電功率與時(shí)間,，避免大規(guī)模集中充電所帶來的沖擊性負(fù)荷,。同時(shí)，采用的諧波抑制技術(shù)與無功補(bǔ)償策略,，對(duì)充電設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化控制,，有效減少諧波電流的產(chǎn)生與注入，維持電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定,，從而多面提升電能質(zhì)量,，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行以及其他電力用戶的正常用電權(quán)益。

2.3促進(jìn)電動(dòng)汽車普及

電動(dòng)汽車的廣泛普及不僅僅取決于車輛本身的性能與價(jià)格,，充電設(shè)施的便利性與充電體驗(yàn)也是至關(guān)重要的影響因素,。在無序充電模式下，由于缺乏有效的統(tǒng)籌規(guī)劃與管理,，往往會(huì)出現(xiàn)充電設(shè)施利用率不均的情況,，部分熱門區(qū)域的充電樁長(zhǎng)時(shí)間處于排隊(duì)等待狀態(tài)，而一些偏遠(yuǎn)區(qū)域的充電樁則閑置率較高,。這不僅增加了用戶的充電等待時(shí)間與焦慮感,，降低了用戶對(duì)電動(dòng)汽車的使用滿意度，還在一定程度上阻礙了電動(dòng)汽車的進(jìn)一步推廣,。車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的有序充電優(yōu)化策略能夠借助大數(shù)據(jù)分析與智能預(yù)測(cè)技術(shù),，深入了解不同區(qū)域、不同時(shí)間段的充電需求分布規(guī)律,?；诖耍ㄟ^合理規(guī)劃充電設(shè)施的布局與建設(shè),，優(yōu)化充電資源的配置,，提高充電設(shè)施的整體利用率。同時(shí),，為用戶提供個(gè)性化的充電服務(wù),，如根據(jù)用戶的出行計(jì)劃與電池剩余電量，提前預(yù)約合適的充電時(shí)間與地點(diǎn),，并提供實(shí)時(shí)的充電狀態(tài)查詢與導(dǎo)航引導(dǎo)功能,。這樣能夠大大地提升用戶的充電體驗(yàn),，增強(qiáng)用戶對(duì)電動(dòng)汽車的使用信心與滿意度，從而有力地促進(jìn)電動(dòng)汽車在全社會(huì)的廣泛普及,，加速交通領(lǐng)域的能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程。

三,、車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下電動(dòng)汽車群有序充電面臨的挑戰(zhàn)

3.1信息交互復(fù)雜性

車聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)龐大而復(fù)雜的信息交互系統(tǒng),，涵蓋了海量的電動(dòng)汽車、種類繁多的充電設(shè)施,、龐大復(fù)雜的電網(wǎng)以及需求各異的用戶群體,。在這個(gè)系統(tǒng)中，信息的種類豐富,，包括電動(dòng)汽車的電池狀態(tài)信息（如電量,、健康度、充電倍率等）,、位置信息,、行駛計(jì)劃信息；充電設(shè)施的類型,、規(guī)格,、運(yùn)行狀態(tài)信息；電網(wǎng)的實(shí)時(shí)負(fù)荷信息,、電能質(zhì)量信息,、電價(jià)政策信息；用戶的充電偏好信息,、出行習(xí)慣信息等,。這些信息不僅數(shù)據(jù)量巨大，而且具有高度的動(dòng)態(tài)性與實(shí)時(shí)性要求,，需要在不同主體之間進(jìn)行快速,、準(zhǔn)確、安全的傳輸與交互,。然而,，由于不同設(shè)備與系統(tǒng)之間的通信協(xié)議差異、數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一以及網(wǎng)絡(luò)安全隱患等問題,，導(dǎo)致信息交互面臨諸多困難,。例如，部分老舊充電設(shè)施可能采用的是早期的通信標(biāo)準(zhǔn),，與新型電動(dòng)汽車或電網(wǎng)管理系統(tǒng)之間的兼容性較差,，無法實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)傳輸；在信息傳輸過程中,，容易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊,、數(shù)據(jù)泄露等安全威脅,，影響用戶隱私與電網(wǎng)運(yùn)行安全。因此,，如何構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一,、有效、安全的信息交互平臺(tái),，確保車聯(lián)網(wǎng)中各類信息的順暢流通與有效利用,，是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車群有序充電面臨的首要挑戰(zhàn)。

3.2用戶充電需求多樣性

電動(dòng)汽車用戶群體具有高度的多樣性,，其充電需求受到多種因素的綜合影響,。首先，不同用戶的出行習(xí)慣差異巨大,，部分用戶主要用于日常通勤,，其充電時(shí)間相對(duì)固定且集中在下班后或夜間；而另一些用戶則可能從事物流配送,、出租車運(yùn)營(yíng)等行業(yè),，其充電需求具有隨機(jī)性與高頻次特點(diǎn)，需要在運(yùn)營(yíng)間隙快速充電以維持車輛的持續(xù)運(yùn)行,。其次,，用戶的行駛里程需求也各不相同，一些短途出行用戶可能只需少量充電即可滿足日常需求,，而長(zhǎng)途出行用戶則對(duì)電池續(xù)航里程與充電速度有更高的要求,。此外，用戶對(duì)于充電成本的敏感度也存在差異,，部分用戶愿意為了節(jié)省充電時(shí)間而選擇在高峰時(shí)段使用快充服務(wù),，即使電價(jià)較高；而另一些注重經(jīng)濟(jì)性的用戶則更傾向于在電價(jià)低谷時(shí)段進(jìn)行慢充,。這種用戶充電需求的多樣性使得在制定統(tǒng)一的有序充電策略時(shí)面臨巨大挑戰(zhàn),。如何在滿足電網(wǎng)整體運(yùn)行要求的前提下，充分考慮不同用戶的個(gè)性化需求,，兼顧充電效率,、成本與用戶滿意度，是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車群有序充電優(yōu)化管理的關(guān)鍵難點(diǎn)之一,。

3.3電網(wǎng)承載能力不確定性

電網(wǎng)的承載能力并非一成不變,，而是受到多種復(fù)雜因素的動(dòng)態(tài)影響。一方面,，電力系統(tǒng)的負(fù)荷本身具有明顯的時(shí)變性與季節(jié)性特征,，在不同的時(shí)間段（如工作日與節(jié)假日、夏季與冬季），居民用電,、工業(yè)用電等常規(guī)負(fù)荷的需求差異較大,，這使得電網(wǎng)在不同時(shí)期能夠分配給電動(dòng)汽車充電的剩余容量存在很大不確定性。另一方面,，隨著分布式能源（如太陽能,、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)）在電網(wǎng)中的廣泛接入，其發(fā)電功率的隨機(jī)性與間歇性進(jìn)一步加劇了電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的復(fù)雜性,。例如,，在晴朗的白天，太陽能發(fā)電系統(tǒng)可能會(huì)產(chǎn)生大量的電能,，使得電網(wǎng)在該時(shí)段的承載能力相對(duì)較強(qiáng)；但在夜間或陰天等情況下,，太陽能發(fā)電功率驟降,，電網(wǎng)的供電能力則會(huì)相應(yīng)減弱。此外,，電網(wǎng)中的設(shè)備故障,、線路檢修等突發(fā)情況也會(huì)對(duì)電網(wǎng)的承載能力產(chǎn)生臨時(shí)性的影響。在這種電網(wǎng)承載能力不確定性的背景下,，如何實(shí)時(shí),、準(zhǔn)確地評(píng)估電網(wǎng)的可用容量，并據(jù)此動(dòng)態(tài)調(diào)整電動(dòng)汽車群的有序充電策略,，以確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,，是車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下電動(dòng)汽車群有序充電面臨的又一嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

四,、車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下電動(dòng)汽車群有序充電優(yōu)化策略

4.1基于價(jià)格激勵(lì)的優(yōu)化策略

通過制定分時(shí)電價(jià),、峰谷電價(jià)等價(jià)格機(jī)制，引導(dǎo)用戶在電價(jià)較低的時(shí)段進(jìn)行充電,。建立電動(dòng)汽車用戶響應(yīng)模型,，根據(jù)電價(jià)變化調(diào)整充電功率和時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)負(fù)荷的優(yōu)化,。

4.2基于智能調(diào)度的優(yōu)化策略

利用車聯(lián)網(wǎng)獲取電動(dòng)汽車的電池狀態(tài),、位置、預(yù)計(jì)充電時(shí)間等信息,，結(jié)合電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè),，通過智能算法對(duì)電動(dòng)汽車群進(jìn)行充電調(diào)度。例如,，采用遺傳算法,、粒子群優(yōu)化算法等優(yōu)化充電順序和充電功率分配，使充電負(fù)荷與電網(wǎng)負(fù)荷相匹配,。

五,、安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)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(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控,，實(shí)時(shí)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(shí)對(duì)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(chǎng)所

適用于民用建筑,、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū),、實(shí)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(jì),。

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(jì)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(shí)時(shí)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(tái)。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電,。

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏,、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理,、故障管理,、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能,，同時(shí)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(tái)系統(tǒng)功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況,，對(duì)設(shè)備狀態(tài),、設(shè)備使用率、充電次數(shù),、充電時(shí)長(zhǎng),、充電金額、充電度數(shù),、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示,，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)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(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)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(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶,，對(duì)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(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理,，同時(shí)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(bào)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問題,。

5.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過系統(tǒng)平臺(tái),，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施,、,、充電時(shí)間、充電方式等不同角度,，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息,、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

5.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶,，運(yùn)營(yíng)商可建立和管理其運(yùn)營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設(shè)施,，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略,、折扣,、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)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(duì)站點(diǎn)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(shí)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

車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下電動(dòng)汽車群有序充電對(duì)于提高電網(wǎng)運(yùn)行效率、促進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的意義,。盡管面臨諸多挑戰(zhàn),，但通過合理的優(yōu)化策略如基于價(jià)格激勵(lì)和智能調(diào)度等方法可以有效改善充電管理。安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)憑借其完善的功能在助力有序充電開展方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì),，通過整合充電資源,、優(yōu)化用戶管理和智能調(diào)度等手段，為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車群有序充電提供了有力的支持,，在未來的電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理中將發(fā)揮越來越重要的作用,。

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