安(ān)科瑞(ruì) 陳聰(cōng)

摘要(yào)：隨著全球工(gōng)業(yè)化(huà)進程的(dí)加速，石(shí)油(yóu)等資源(yuán)的(dí)消(xiāo)耗日益增(zēng)加(jiā)，能(néng)源短缺和環境(jìng)汙(wū)染問題(tí)愈發嚴峻(jùn)。電(diàn)動汽(qì)車作(zuò)為一(yī)種清(qīng)潔，有(yǒu)效的(dí)交(jiāo)通方(fāng)式，受到(dào)了廣泛關注。中(zhōng)國(guó)政府(fǔ)為推動(dòng)電(diàn)動汽車行業的(dí)發展，實施(shī)了一係列(liè)政策(cè)，使得電動汽車在(zài)中國的(dí)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁(jìn)。然而，大(dà)規模(mó)電動汽車(chē)的(dí)無序充電(diàn)對電網的(dí)穩(wěn)定安(ān)全(quán)運(yùn)行構成(chéng)了巨大(dà)挑(tiāo)戰(zhàn)。因(yīn)此(cǐ)，對(duì)電(diàn)動(dòng)汽車充電(diàn)負荷(hé)進(jìn)行預測，並(bìng)研究智(zhì)能有(yǒu)序(xù)充電策略，對電(diàn)網，用(yòng)戶和(hé)電(diàn)動汽車公(gōng)司(sī)都具(jù)有重要意義。

關(guān)鍵詞(cí)：電(diàn)動汽車
；充電負(fù)荷(hé)預(yù)測(cè)
；智能(néng)有(yǒu)序(xù)充電(diàn)

1.引(yǐn)言(yán)

隨著全(quán)球(qiú)能源(yuán)和環境問題(tí)的(dí)日益突(tū)出，電動(dòng)汽(qì)車作為(wéi)一種清潔，有效的交(jiāo)通(tōng)工具，正在(zài)逐步取代(dài)傳(chuán)統的燃油(yóu)車(chē)。中(zhōng)國政府為推動電動(dòng)汽車產(chǎn)業的(dí)發展(zhǎn)，實(shí)施了一(yī)係列(liè)政(zhèng)策，包(bāo)括購車補(bǔ)貼，充電設(shè)施建設(shè)等，使得電(diàn)動(dòng)汽(qì)車(chē)在中(zhōng)國的(dí)發展勢(shì)頭強(qiáng)勁。然而，電(diàn)動汽車的大規(guī)模(mó)應用(yòng)也帶(dài)來了新(xīn)的挑(tiāo)戰，特別是大(dà)規模電動汽車的無(wú)序(xù)充電對電(diàn)網(wǎng)的(dí)穩定安全運(yùn)行構成了(liǎo)巨(jù)大威(wēi)脅。因此，對電(diàn)動(dòng)汽車(chē)充(chōng)電(diàn)負荷(hé)進行(háng)預測，並研究(jiū)智能(néng)有序(xù)充電(diàn)策略，成為當(dāng)前亟(jí)待解(jiě)決的問(wèn)題。

2.電動汽車(chē)充電(diàn)負荷預測

電(diàn)動(dòng)汽車充電(diàn)負荷預測是製定有序充(chōng)電策略的基(jī)礎。本文采用(yòng)基(jī)於峰(fēng)平穀(gǔ)電(diàn)價(jià)動態修(xiū)正目(mù)標荷電(diàn)狀(zhuàng)態（SOC）的方法，對電(diàn)動汽(qì)車充電(diàn)負荷進行預測(cè)。首(shǒu)先，對影響充(chōng)電(diàn)負(fù)荷的主要因(yīn)素進行分(fēn)析(xī)，包括起(qǐ)始(shǐ)充電(diàn)時刻，起始(shǐ)SOC，日(rì)行(háng)駛裏程(chéng)等(děng)。然後，結合(hé)峰(fēng)平(píng)穀電(diàn)價(jià)的影響，利(lì)用機器學(xué)習算法(fǎ)建立(lì)充電(diàn)負(fù)荷(hé)預(yù)測模型。該(gāi)模型(xíng)能夠準確預(yù)測不(bù)同(tóng)時間(jiān)段(duàn)內電(diàn)動(dòng)汽車的充(chōng)電需求(qiú)，為製(zhì)定有序充電策(cè)略(lüè)提供有力(lì)支持(chí)。

3.電動(dòng)汽車充電模式(shì)分析(xī)

在用(yòng)戶進(jìn)行充電時(shí)，會根(gēn)據自己(jǐ)對(duì)充電(diàn)的(dí)需求意願和緊(jǐn)急程度(dù)，同時(shí)結合(hé)車(chē)輛類(lèi)型(xíng)，選擇適合自己(jǐ)的(dí)充(chōng)電(diàn)模式。目前(qián)，電(diàn)動汽車充(chōng)電(diàn)技(jì)術經過(guò)不(bù)斷(duàn)發展，已有三種(zhǒng)類型的(dí)充電(diàn)方(fāng)式技(jì)術(shù)相(xiāng)對(duì)成(chéng)熟且應用(yòng)範圍較(jiào)為廣泛(fàn)，分別是常(cháng)規充(chōng)電模式，快速(sù)充電(diàn)模式(shì)以(yǐ)及(jí)充(chōng)電(diàn)站(zhàn)更(gēng)換(huàn)電池(chí)模(mó)式。

（1）常規(guī)充電模(mó)式(shì)

常(cháng)規充電方式(shì)也(yě)稱(chēng)為慢(màn)速(sù)充(chōng)電(diàn)方式(shì)，一般(bān)采(cǎi)用日常220V交流電壓，具有(yǒu)小(xiǎo)電(diàn)流(liú)低(dī)功率的特點。由(yóu)於(yú)充電(diàn)時(shí)間較(jiào)長，一(yī)般(bān)需要(yào)5-10小時，所(suǒ)以(yǐ)慢(màn)速充(chōng)電樁一般安裝在居(jū)民小區(qū)，辦(bàn)公場所等用戶停留(liú)時間較長的區域(yù)。常規充(chōng)電(diàn)在(zài)安裝(zhuāng)以及(jí)成(chéng)本等方麵(miàn)具有(yǒu)很大的(dí)優(yōu)勢，如不(bù)需(xū)要(yào)架(jià)設額外的(dí)供電綫(xiàn)路(lù)，對配(pèi)電(diàn)網和電(diàn)池(chí)的衝擊較小，能夠延長電池的(dí)使用壽命等。因此(cǐ)，一般將慢(màn)充充電模式應用在日行駛裏程(chéng)以(yǐ)及日行駛(shǐ)時(shí)長(cháng)較短的私家車(chē)上。

（2）快速充電模(mó)式

快(kuài)速(sù)充電具有充(chōng)電(diàn)電流大的特點(diǎn)，能夠在短(duǎn)時(shí)間(jiān)內對(duì)電池進行電能補(bǔ)充(chōng)。快速充電樁在(zài)對電(diàn)動(dòng)汽(qì)車(chē)進行所需(xū)電(diàn)能(néng)補充時，一般需(xū)要1-2小時可以補充電(diàn)池容量的80%左(zuǒ)右。快速充(chōng)電模式具有充(chōng)電(diàn)時(shí)間(jiān)短(duǎn)的明顯優勢(shì)，因此一般在人口流動較(jiào)大且擁有充電(diàn)需(xū)求(qiú)的(dí)場所采(cǎi)用(yòng)快速(sù)充電，如大型商超，高速公路補給站等場景(jǐng)。然而，快速(sù)充電(diàn)也會對(duì)電(diàn)池和(hé)配(pèi)電網(wǎng)產生(shēng)較(jiào)大(dà)的(dí)衝擊，影響(xiǎng)電(diàn)池的使(shǐ)用(yòng)壽(shòu)命(mìng)和電網的穩定(dìng)安(ān)全運行。因此，在(zài)一(yī)些(xiē)緊急(jí)情況下會采取(qǔ)快速充(chōng)電模式進行電(diàn)量(liáng)補充(chōng)。

（3）充電(diàn)站更換(huàn)電(diàn)池模式

換電(diàn)池(chí)模式既能(néng)夠在短(duǎn)時(shí)間內滿足(zú)電動汽車(chē)的(dí)電能需(xū)求(qiú)，又不會對(duì)電(diàn)網(wǎng)和(hé)電池(chí)造(zào)成巨(jù)大的衝(chōng)擊。對(duì)於日行駛(shǐ)裏(lǐ)程(chéng)和時(shí)長都(dū)比(bǐ)較(jiào)大(dà)且沒(méi)有合適(shì)的時段進行(háng)電(diàn)量(liáng)補充的(dí)運營(yíng)類車輛，可(kě)以(yǐ)考(kǎo)慮采(cǎi)用(yòng)換(huàn)電池模式來滿(mǎn)足其(qí)正(zhèng)常的(dí)運營需(xū)求。換電池模(mó)式經過不斷的發展(zhǎn)已(yǐ)經(jīng)初(chū)具規模(mó)，技術得到了(liǎo)較(jiào)為成熟的發展，通(tōng)常情況(kuàng)下隻需要十分(fēn)鐘(zhōng)左右就(jiù)能完成電池的更(gēng)換(huàn)工(gōng)作。然而，換電池(chí)模(mó)式也存在(zài)一些問題，如需要經常拆卸電(diàn)池對電(diàn)動(dòng)汽(qì)車的穩定性(xìng)和(hé)安全性要求(qiú)較高，電池標(biāo)準不(bù)統一限製(zhì)其發(fā)展(zhǎn)，換電站需要儲存(cún)大(dà)量電池(chí)投資成本和風險較(jiào)大等。因(yīn)此，換(huàn)電(diàn)池模式(shì)的(dí)推廣(guǎng)應用仍麵(miàn)臨(lín)諸多挑戰(zhàn)。

4.智能有(yǒu)序充(chōng)電(diàn)策(cè)略

智能有序充電(diàn)策略(lüè)是實現(xiàn)電(diàn)動(dòng)汽車(chē)有序充(chōng)電的關鍵。本(běn)文(wén)提(tí)出的(dí)智(zhì)能有(yǒu)序充電策略，基於充電負(fù)荷預(yù)測結果，結合電網負荷情(qíng)況和用(yòng)戶(hù)需求，動態(tài)調整(zhěng)充電功率和(hé)充電時(shí)間。具(jù)體策(cè)略(lüè)包括(kuò)：在電網負(fù)荷低穀時(shí)段(duàn)，鼓(gǔ)勵用戶(hù)進(jìn)行充電(diàn)
；在(zài)電網負(fù)荷高(gāo)峰時(shí)段(duàn)，限製(zhì)或(huò)推遲充電行為。同(tóng)時，結合(hé)峰平穀電(diàn)價(jià)政策(cè)，引導用戶合理(lǐ)選擇充電(diàn)時(shí)段，降低(dī)充(chōng)電(diàn)成(chéng)本(běn)。此外，通(tōng)過引(yǐn)入智(zhì)能(néng)算(suàn)法，對(duì)充電(diàn)策(cè)略(lüè)進行持續(xù)優(yōu)化，提高充電效(xiào)率和(hé)用戶(hù)滿意度。

5.安科瑞(ruì)充(chōng)電樁收費運(yùn)營雲平台(tái)助力(lì)有序(xù)充(chōng)電開展(zhǎn)

5.1概述(shù)

AcrelCloud-9000安科(kē)瑞充電柱收(shōu)費運營(yíng)雲平台(tái)係(xì)統通(tōng)過物(wù)聯(lián)網技(jì)術對(duì)接入(rù)係統的(dí)電動電動自(zì)行車(chē)充電站(zhàn)以及(jí)各(gè)個充電整法(fǎ)行(háng)不(bù)間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控(kòng)，實時監控(kòng)充電(diàn)樁運(yùn)行(háng)狀態(tài)，進(jìn)行充(chōng)電服務，支(zhī)付管理(lǐ)，交易結算，資要管(guǎn)理(lǐ)，電(diàn)能管理(lǐ)，明細查(chá)詢等。同時對(duì)充電機(jī)過溫(wēn)保(bǎo)護(hù)，漏(lòu)電(diàn)，充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣(yuán)低各類(lèi)故障進行預(yù)警(jǐng)
；充電樁支持(chí)以太(tài)網，4G或WIFI等方式(shì)接入(rù)互聯網，用(yòng)戶通(tōng)過微信(xìn)，支付寶，雲閃(shǎn)付掃(sǎo)碼(mǎ)充電(diàn)。

5.2應用(yòng)場所

適用於(yú)民用建(jiàn)築，一般(bān)工業建築，居住(zhù)小區(qū)，實(shí)業單(dān)位，商業(yè)綜(zōng)合體，學(xué)校(xiào)，園區等充(chōng)電樁(zhuāng)模式的(dí)充(chōng)電(diàn)基(jī)礎設(shè)施(shī)設計。

5.3係統結構

係統(tǒng)分(fēn)為(wéi)四層(céng)：

1）即(jí)數(shù)據(jù)采(cǎi)集(jí)層，網(wǎng)絡(luò)傳(chuán)輸層，數據層和(hé)客戶端層。

2）數(shù)據采(cǎi)集(jí)層(céng)：包(bāo)括(kuò)電(diàn)瓶車(chē)智(zhì)能(néng)充(chōng)電樁(zhuāng)通訊協議(yì)為標(biāo)準modbus-rtu。電瓶車(chē)智(zhì)能充(chōng)電(diàn)樁用於(yú)采(cǎi)集(jí)充電回路(lù)的電(diàn)力參數(shù)，並進行電(diàn)能計(jì)量(liáng)和保護(hù)。

3）網絡傳輸層：通過(guò)4G網絡(luò)將數據上(shàng)傳(chuán)至(zhì)搭(dā)建好的數(shù)據庫(kù)服務器。

4）數據(jù)層：包含應(yīng)用(yòng)服(fú)務器和(hé)數據(jù)服(fú)務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部(bù)署(shǔ)數據采集(jí)服(fú)務(wù)，WEB網(wǎng)站(zhàn)，數(shù)據服(fú)務(wù)器部署實(shí)時數據庫(kù)，歷史數據庫，基(jī)礎數(shù)據(jù)庫。

5）應(yīng)客(kè)戶端(duān)層：係統(tǒng)管理(lǐ)員(yuán)可在(zài)瀏覽器中(zhōng)訪(fǎng)問(wèn)電瓶車充電樁(zhuāng)收費平台。終端(duān)充(chōng)電用戶通過(guò)刷卡(qiǎ)掃碼(mǎ)的方式(shì)啟動(dòng)充電。

小區充電平台功能主要(yào)涵(hán)蓋(gài)充電(diàn)設施智(zhì)能(néng)化(huà)大(dà)屏(píng)，實時監控，交易(yì)管理，故(gù)障(zhàng)管(guǎn)理，統計分(fēn)析(xī)，基礎(chǔ)數據管理等(děng)功(gōng)能，同(tóng)時為運(yùn)維人員提供運維APP，充電用戶(hù)提(tí)供(gōng)充(chōng)電(diàn)小程序。

5.4安(ān)科(kē)瑞充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)雲(yún)平台(tái)係統(tǒng)功(gōng)能

5.4.1智(zhì)能化(huà)大屏

智(zhì)能(néng)化大屏展(zhǎn)示站點(diǎn)分(fēn)布情況，對設備(bèi)狀(zhuàng)態，設(shè)備使(shǐ)用(yòng)率(shuài)，充電次(cì)數，充電時長，充電(diàn)金額，充電(diàn)度(dù)數(shù)，充電(diàn)樁(zhuāng)故障等(děng)進行統(tǒng)計顯示，同(tóng)時可查看每(měi)個(gè)站點的站點(diǎn)信(xìn)息，充電樁列(liè)表(biǎo)，充(chōng)電記錄(lù)，收益(yì)，能耗(hào)，故障(zhàng)記錄等。統(tǒng)一(yī)管理(lǐ)小區(qū)充(chōng)電樁，查看(kàn)設備(bèi)使用率，合(hé)理分(fēn)配(pèi)資(zī)源。

5.4.2實時(shí)監控

實時(shí)監視充電(diàn)設施(shī)運行狀況，主(zhǔ)要(yào)包括充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)運(yùn)行狀態，回(huí)路狀(zhuàng)態(tài)，充電過程中的(dí)充(chōng)電(diàn)電量，充(chōng)電(diàn)電壓電流，充(chōng)電樁告警信(xìn)息等。

5.4.3交(jiāo)易管(guǎn)理

平(píng)台(tái)管理人員(yuán)可管理(lǐ)充電用戶賬戶，對其(qí)進行(háng)賬戶進行充值，退(tuì)款，凍結，注銷(xiāo)等操作(zuò)，可查(chá)看(kàn)小區用戶每(měi)日的充(chōng)電(diàn)交(jiāo)易詳細(xì)信息(xī)。

5.4.4故(gù)障(zhàng)管理

設備(bèi)自動上(shàng)報故障(zhàng)信息(xī)，平(píng)台管(guǎn)理人員可(kě)通過(guò)平(píng)台(tái)查看故(gù)障信息(xī)並進(jìn)行派(pài)發處理，同時運(yùn)維(wéi)人(rén)員(yuán)可通過運維(wéi)APP收(shōu)取故(gù)障推送，運(yùn)維(wéi)人員在運(yùn)維工(gōng)作(zuò)完成(chéng)後(hòu)將結(jié)果(guǒ)上報。充(chōng)電用戶也可通過(guò)充電小程序(xù)反饋現(xiàn)場問題。

5.4.5統計分(fēn)析

通(tōng)過係統平台(tái)，從充電站點，充電設(shè)施，，充電(diàn)時(shí)間，充電方(fāng)式等不(bù)同角度，查詢(xún)充(chōng)電(diàn)交易統計信(xìn)息，能耗(hào)統計(jì)信息等。

5.4.6基礎(chǔ)數據(jù)管(guǎn)理

在(zài)係(xì)統平(píng)台建(jiàn)立運(yùn)營(yíng)商戶，運營商可(kě)建立(lì)和管(guǎn)理其運營所需站點(diǎn)和充(chōng)電設(shè)施，維(wéi)護(hù)充電設(shè)施信息，價(jià)格(gé)策略(lüè)，折(zhē)扣，優惠活動(dòng)，同(tóng)時(shí)可管(guǎn)理在(zài)綫(xiàn)卡用戶充值，凍結(jié)和(hé)解綁。

5.4.7運(yùn)維(wéi)APP

麵(miàn)向(xiàng)運維(wéi)人(rén)員使用(yòng)，可以(yǐ)對站點(diǎn)和充(chōng)電(diàn)樁進(jìn)行(háng)管(guǎn)理，能夠進行(háng)故障閉環處理，查(chá)詢流量卡使用(yòng)情況，查詢充(chōng)電(diàn)\充(chōng)值情(qíng)況(kuàng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程(chéng)參(cān)數設置，同時(shí)可接收故(gù)障(zhàng)推送

5.4.8充(chōng)電(diàn)小程(chéng)序

麵向充電(diàn)用(yòng)戶(hù)使用，可(kě)查看附(fù)近空閒(xián)設備，主要(yào)包含掃(sǎo)碼充電，賬(zhàng)戶(hù)充值，充(chōng)電卡綁(bǎng)定，交(jiāo)易(yì)查(chá)詢(xún)，故障(zhàng)申訴等(děng)功(gōng)能。

5.5係統硬件配置

6.結(jié)論(lùn)

本文通過對電(diàn)動(dòng)汽車(chē)充電負荷(hé)預(yù)測與(yǔ)智(zhì)能有(yǒu)序充電(diàn)策略的研究，為(wéi)電動汽車產(chǎn)業的可(kě)持(chí)續(xù)發展提(tí)供(gōng)了有力支持(chí)。未(wèi)來(lái)，我(wǒ)們(mén)將繼續(xù)深化(huà)研(yán)究，探(tàn)索更加精準，高(gāo)效的(dí)充(chōng)電負荷(hé)預測(cè)方(fāng)法(fǎ)和(hé)智(zhì)能有(yǒu)序充電(diàn)策略。同(tóng)時，我們也(yě)將(jiāng)關注電(diàn)動汽車(chē)充(chōng)電(diàn)技(jì)術的(dí)最新(xīn)進展(zhǎn)和(hé)用戶需求的(dí)變化(huà)，為(wéi)電(diàn)動汽車(chē)充(chōng)電(diàn)的優(yōu)化(huà)和創(chuàng)新提供(gōng)理(lǐ)論(lùn)支(zhī)撐(chēng)和(hé)實踐(jiàn)指(zhǐ)導。

參考文(wén)獻：

[1]陳星(xīng).電動(dòng)汽車(chē)充電負荷預測及(jí)有(yǒu)序(xù)充電控(kòng)製(zhì)策略研究(jiū)

[2]馬玲玲，楊(yáng)軍(jūn)，付聰等.電動(dòng)汽車充放(fàng)電(diàn)對電網(wǎng)影響(xiǎng)綜述

[3]安科(kē)瑞企(qǐ)業微(wēi)電(diàn)網設計(jì)與應用手(shǒu)冊(cè).2022.05版