安(ān)科(kē)瑞 陳(chén)聰(cōng)

摘(zhāi)要(yào)：近(jìn)年來,新能源汽車的銷量快(kuài)速(sù)增長,相(xiāng)應(yīng)的(dí)充電(diàn)樁數量(liáng)也急(jí)劇增(zēng)加,這(zhè)一(yī)現象(xiàng)可(kě)能會給電網和(hé)變(biàn)壓器造成負擔,與此(cǐ)同時(shí)，新(xīn)型電力係統下以光(guāng)伏為主的分布(bù)式發(fā)電係統占(zhān)比(bǐ)也在逐漸(jiàn)提(tí)高，新能源(yuán)的(dí)不(bù)穩定(dìng)性疊(dié)加(jiā)充(chōng)電需求的(dí)不確(què)定性會(huì)給電(diàn)網(wǎng)帶(dài)來嚴峻(jùn)的挑戰。本文主要介(jiè)紹基於(yú)新型電力係統(tǒng)下(xià)的(dí)有序充電(diàn)管(guǎn)理係統(tǒng)的(dí)解(jiě)決(jué)方案，這種有序充電(diàn)方案能夠充(chōng)分利用新能源，降(jiàng)低電網波動,從而幫(bāng)助充(chōng)電(diàn)樁運(yùn)營管理單(dān)位降(jiàng)低(dī)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本(běn)，還可以(yǐ)提高電網運行穩(wěn)定性。

1 有(yǒu)序充(chōng)電(diàn)管(guǎn)理(lǐ)係統(tǒng)建(jiàn)設(shè)的(dí)必(bì)要性(xìng)

截(jié)至2024年6月底(dǐ)，‌全國新能源(yuán)汽車(chē)保(bǎo)有量(liáng)達2472萬(wàn)輛，根(gēn)據(jù)中國(guó)充電聯(lián)盟(méng)數(shù)據，截止2024年(nián)4月，全國(guó)充電(diàn)基礎設施(shī)累計數(shù)量為961.3萬台，這些(xiē)數據不僅展(zhǎn)示(shì)了中國新(xīn)能(néng)源(yuán)汽車(chē)市場(cháng)的蓬勃(bó)生機，也預示(shì)著(zhuó)電(diàn)動(dòng)出行(háng)時代正(zhèng)在加速到來。與此同時，截至2024年3月(yuè)底，全國(guó)可再生(shēng)能源裝機達(dá)到15.85億(yì)千(qiān)瓦，約占我(wǒ)國(guó)總裝機(jī)的52.9%。

 新(xīn)能源發電(diàn)性能受(shòu)天氣影響(xiǎng)波(bō)動比較大，新能(néng)源(yuán)汽(qì)車(chē)充電(diàn)需求(qiú)也(yě)具(jù)有較大(dà)的不確(què)定(dìng)性，兩個Debuff疊加之下(xià)的電力係(xì)統(tǒng)就(jiù)太難了。在這種(zhǒng)情況(kuàng)下通過(guò)係統來預(yù)測新能(néng)源發(fā)電和(hé)負荷(hé)需(xū)求，並通(tōng)過(guò)合(hé)理的新能源光(guāng)，儲調(tiáo)控和充(chōng)電需求引導(dǎo)控(kòng)製(zhì)，不僅可(kě)以促進新能(néng)源消(xiāo)納，還(huán)可(kě)以(yǐ)提(tí)高電力係統(tǒng)的(dí)穩(wěn)定性，更能(néng)降(jiàng)低(dī)用(yòng)戶充(chōng)電能本。

圖1 有(yǒu)序(xù)充電管理(lǐ)係(xì)統(tǒng)示意(yì)圖

2 有序充電係統的(dí)建(jiàn)設(shè)

有(yǒu)序充(chōng)電(diàn)係統由預測算法，能(néng)量(liáng)管(guǎn)理(lǐ)策略，有(yǒu)序充電(diàn)策略和(hé)充電樁(zhuāng)運營(yíng)管理係統等構成(chéng)。預測算(suàn)法包(bāo)括(kuò)光伏發(fā)電預(yù)測和負荷預測，是利(lì)用歷史(shǐ)數據對未來 24 小(xiǎo)時至72小(xiǎo)時(shí)的(dí)光伏(fú)發(fā)電(diàn)和負荷(hé)需求(qiú)進行(háng)預測(cè)，主要(yào)目的是為(wéi)能量管理係統(tǒng)和(hé)有序充電(diàn)策略提(tí)供(gōng)未(wèi)來(lái)時(shí)間(jiān)的可用(yòng)負荷容量和能量管理策(cè)略(lüè)。通(tōng)過對(duì)儲能(néng)裝(zhuāng)置的充放電調控(kòng)和引導(dǎo)充電(diàn)需(xū)求(qiú)，實現負(fù)荷的(dí)削峰填(tián)穀(gǔ)，提(tí)高(gāo)電網運行穩定性(xìng)，降低充(chōng)電成(chéng)本(běn)，通過以上(shàng)算法和軟(ruǎn)件構成的(dí)一體(tǐ)化充電服(fú)務體(tǐ)係(xì)來提高(gāo)運營競爭力(lì)。

圖(tú)2 有(yǒu)序(xù)充(chōng)電管(guǎn)理(lǐ)係統功能模(mó)塊

嘉(jiā)定(dìng)是(shì)上海(hǎi)汽車產業聚(jù)集地，嘉定(dìng)供電公司與國網電(diàn)動汽車(chē)服務(wù)有限(xiàn)公司(sī)合(hé)作(zuò)開展智(zhì)慧充(chōng)放電(diàn)示範(fàn)試(shì)點(diǎn)項(xiàng)目(mù)，應用(yòng)有序充電技術(shù)，統(tǒng)籌協(xié)調電(diàn)動汽車與電(diàn)網電力電量平衡(héng)，有(yǒu)效地(dì)提(tí)高電動(dòng)汽車(chē)與(yǔ)電網(wǎng)協調(tiáo)運(yùn)行(háng)的有(yǒu)序性，可靠性，經濟性，實(shí)現電(diàn)動(dòng)汽(qì)車，儲能(néng)，分(fēn)布式電(diàn)源(yuán)等(děng)新型(xíng)用能設備(bèi)的數(shù)據感知(zhī)，采(cǎi)集和控製(zhì)，統(tǒng)一(yī)協調，有(yǒu)序運行(háng)。智慧有序(xù)充電(diàn)建(jiàn)設通過(guò)對(duì)用戶充電行(háng)為，用能(néng)行(háng)為的(dí)靈活引(yǐn)導與(yǔ)主(zhǔ)動調控，降(jiàng)低配變(biàn)峰(fēng)值負(fù)荷超過30%，將80%充電(diàn)量(liáng)優化調(tiáo)整(zhěng)到(dào)了配(pèi)變負荷低(dī)穀(gǔ)時段，使配變接納充(chōng)電樁能力提高(gāo)4倍，顯著提升(shēng)配電網資源利(lì)用率，實(shí)現削峰(fēng)填穀(gǔ)。

圖(tú)3 有(yǒu)序充(chōng)電管理解(jiě)決(jué)方案

3 安科(kē)瑞有序充電係統(tǒng)解(jiě)決方(fāng)案

3.1 預(yù)測算法

光(guāng)伏(fú)發電功率(shuài)預(yù)測(cè)係統通(tōng)過(guò)采集數(shù)值天氣(qì)預報數(shù)據(jù)，實(shí)時環境氣(qì)象(xiàng)數據，光伏(fú)電站實時輸出(chū)功(gōng)率數據(jù)，光伏組件運行狀(zhuàng)態(tài)等信(xìn)息(xī)，結(jié)合相關(guān)算(suàn)法模型(xíng)，實現(xiàn)短期(qī)功率(shuài)預測（預測光伏電(diàn)站未(wèi)來0h-72h的光伏(fú)輸出功率(shuài)，時間分(fēn)辨率為15min），超(chāo)短期功(gōng)率預測(cè)（預測(cè)未來15min-4h的光伏(fú)輸出功率，時(shí)間分辨率(shuài)為(wéi)15min）功能(néng)。負(fù)荷(hé)預測(cè)根(gēn)據(jù)歷(lì)史負(fù)荷數據，結(jié)合(hé)生產(chǎn)計(jì)劃，天(tiān)氣等因(yīn)素(sù)預(yù)測(cè)下一(yī)個(gè)周期(qī)的負荷需(xū)求，協助安排(pái)能源計劃(huá)和(hé)控製(zhì)策(cè)略。

係統結(jié)合光伏發電預(yù)測和(hé)負荷預(yù)測數(shù)據計算(suàn)充(chōng)電可用容(róng)量，結合充電(diàn)歷史特點對(duì)儲能(néng)進行充放電控(kòng)製(zhì)，或調(tiáo)整電(diàn)動(dòng)汽車充(chōng)電功(gōng)率，價(jià)格(gé)進(jìn)行(háng)調控(kòng)，提高係(xì)統穩(wěn)定性的同(tóng)時降低充(chōng)電(diàn)成(chéng)本。

圖(tú)4 光功率(shuài)預測(cè)

3.1 能量(liáng)管理策略(lüè)

能(néng)量(liáng)管理(lǐ)策略采(cǎi)用基於博(bó)弈論的(dí)功率協(xié)調(tiáo)分(fēn)配(pèi)技(jì)術，基於(yú)在通用(yòng)設計平(píng)台(tái)和運(yùn)行環境上開發(fā)能量(liáng)協(xié)調控(kòng)製策(cè)略，實現配網，分(fēn)布式(shì)可再生能(néng)源發電，儲(chǔ)能(néng)裝置，充電設(shè)施之(zhī)間能(néng)量的互(hù)動(dòng)融(róng)合和靈(líng)活(huó)調(tiáo)配(pèi)。係統在保(bǎo)障(zhàng)變(biàn)壓器安(ān)全運(yùn)行(háng)前提下進行優化調(tiáo)控，有效消除峰穀差，平(píng)滑負荷，短(duǎn)時(shí)柔(róu)性擴容(róng)，提高(gāo)電力設(shè)備運(yùn)行效(xiào)率(shuài)，補償負(fù)荷(hé)波(bō)動。同時在(zài)不(bù)允許對(duì)電(diàn)網送電的情況下還可以通過(guò)調節光伏發(fā)電(diàn)，儲能(néng)充(chōng)電(diàn)，調節充(chōng)電樁(zhuāng)等(děng)方(fāng)式(shì)，有(yǒu)效防止(zhǐ)逆功率。

圖5 能量(liáng)管理(lǐ)策(cè)略

3.3 有(yǒu)序充電

有序充(chōng)電(diàn)策略主(zhǔ)要根據負荷(hé)允許(xǔ)容量變(biàn)化(huà)來進(jìn)行(háng)充電許可或(huò)充(chōng)電(diàn)功率(shuài)控製，采(cǎi)用先到(dào)先(xiān)充(chōng)或權限優先等(děng)策略，保障(zhàng)電網運行穩定。係統實時監測(cè)變(biàn)壓(yā)器負荷率(shuài)，計算(suàn)變壓器(qì)剩(shèng)餘容量，結合(hé)充(chōng)電需求和(hé)儲能(néng)係(xì)統(tǒng)放(fàng)電容(róng)量對(duì)充電進行動(dòng)態控(kòng)製，包括：用戶(hù)權限識別，充(chōng)電行為統計(jì)，充(chōng)電功(gōng)率控製，允(yǔn)許/禁止新增充(chōng)電，調(tiáo)整充(chōng)電價格等方(fāng)式(shì)來(lái)引導用戶充(chōng)電(diàn)需求，培養用戶充(chōng)電(diàn)習慣，提高(gāo)電(diàn)網對充(chōng)電的友好(hǎo)度(dù)和容納(nà)能力(lì)。

圖6 有序充(chōng)電管理(lǐ)

3.4 充電運營管理(lǐ)

安科瑞(ruì)充電(diàn)運營管理(lǐ)平(píng)台(tái)是(shì)基於物聯(lián)網(wǎng)和大(dà)數(shù)據技(jì)術的(dí)充電設施管(guǎn)理(lǐ)係(xì)統，可(kě)以(yǐ)實現(xiàn)對充(chōng)電樁(zhuāng)的監(jiān)控，調度(dù)和管理，提(tí)高充電樁的(dí)利(lì)用率和充(chōng)電效率，提升用戶(hù)的(dí)充電(diàn)體驗和(hé)服務質量(liáng)。用戶(hù)可以(yǐ)通過APP或小程序提(tí)前預(yù)約充電，避免(miǎn)在(zài)充電站排隊等待的情(qíng)況(kuàng)，同(tóng)時(shí)也(yě)能(néng)為充(chōng)電站(zhàn)提(tí)供(gōng)更準確的充(chōng)電需求(qiú)數(shù)據(jù)，方便後(hòu)續的調度和(hé)管(guǎn)理(lǐ)。平台支(zhī)持(chí)掃(sǎo)碼(mǎ)/刷(shuā)卡充電，尋(xún)樁導(dǎo)航(háng)，訂單(dān)管(guǎn)理，充(chōng)電(diàn)樁監控，收益分析等(děng)功能。

圖(tú)7 充(chōng)電(diàn)運營管理

4 充電樁設備(bèi)

安科(kē)瑞(ruì)AEV200-DC240M分(fēn)體(tǐ)式直流充(chōng)電櫃采(cǎi)用為(wéi)一(yī)櫃四樁設計(jì)，單樁(zhuāng)大充電功率(shuài)240kW，充電(diàn)電壓(yā)150V-1000V，單(dān)樁大電流250A，滿足用戶快速充電(diàn)需求(qiú)。

圖8 AEV200-DC240M充電(diàn)櫃以(yǐ)及AEV200-DC250AS直(zhí)流(liú)充(chōng)電樁(zhuāng)

除(chú)了(liǎo)分(fēn)體式充電樁(zhuāng)外，公司還(huán)提供160kW，120kW，80kW，60kW，30kW直流(liú)充電(diàn)樁以及7kW交流(liú)充(chōng)電樁，滿(mǎn)足各(gè)種場(cháng)合的(dí)充電(diàn)要求(qiú)。

充(chōng)電(diàn)樁產品(pǐn)符合(hé)NB/T 11305.2-2023《電動(dòng)汽車充放電雙向互動 2 部分(fēn):有序充(chōng)電》要求，有序充電管理(lǐ)係統，有序(xù)充電設備，用(yòng)戶(hù)交(jiāo)互功(gōng)能，係(xì)統響應(yīng)時間等(děng)均滿足有序(xù)充電(diàn)的要求。