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摘要：
在全球能源危機爆發(fā)和氣候環(huán)境惡劣變化的大背景下，新能源汽車越來越受到人們的歡迎，很多國家都制定了以電代油的綠色交通政策。但是隨著電動汽車數(shù)量不斷增多，其大規(guī)模充電對電網造成的影響可能超過常規(guī)家電負荷對配電網造成的影響。因用戶充電習慣的不同，電動汽車的充電具有隨機性和不確定性的特點，但有序充電控制能降低電動汽車充電造成的不利影響，甚至可以將電動汽車充電看作是吸收新能源的途徑。光伏發(fā)電是一種清潔能源，近年來受國家政策的鼓勵，光伏產業(yè)發(fā)展迅速。然而，光伏發(fā)電強間歇性和不穩(wěn)定性的特征，使得光伏并網存在很大的問題，出現(xiàn)了嚴重的限電現(xiàn)象。如果能利用電動汽車充電的新負荷吸收光伏等新能源的輸出，就可以同時解決上述電動汽車充電以及光伏發(fā)電中存在的問題。因此，研究電動汽車有序充電控制策略，對于吸收新能源、緩解電網壓力，具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
關鍵詞：電動汽車；可再生能源；儲能電池；能量控制策略；新能源汽車
引言
隨著電動汽車的普及，充電設施的需求日益增長，如何在多目標優(yōu)化約束下實現(xiàn)充電設施的有序充電成為亟待解決的問題。
新能源汽車的快速發(fā)展為清潔能源和可持續(xù)交通帶來了新機遇，但也引出了許多問題。其中，充電設施的有序充電控制策略在多目標優(yōu)化約束條件下顯得尤為重要。
隨著電動汽車數(shù)量的迅速增加，其對電力系統(tǒng)的影響日益顯著。一方面，電動汽車的充電需求劇增，電網負荷。電動汽車的充電需求主要體現(xiàn)在數(shù)量增長和充電時間延長兩個方面。數(shù)量上，電動汽車作為新興交通工具，正以的速度增長，已成為主流交通工具之一。充電時間方面，由于電動汽車電池容量較大，充滿一次電往往需要數(shù)小時。這兩個因素共同作用，使得充電設施的負荷越來越大，對電網的穩(wěn)定運行構成威脅。電網的設計和運行需要在穩(wěn)定的負荷范圍內進行，負荷過大可能導致電網的電壓和頻率波動，影響電網穩(wěn)定運行，還會對電網設備造成損害，縮短設備使用壽命。
另一方面，充電成本面臨上漲壓力。隨著電動汽車的普及，充電需求的激增不僅對電網穩(wěn)定運行構成威脅，還可能引發(fā)充電成本上升。當電網負荷達到或超過設計時，為保證電網安全穩(wěn)定運行，可能需要投入更多資源進行擴容或升級，這些額外成本可能轉嫁到消費者身上，表現(xiàn)為充電價格上漲。此外，隨著電動汽車數(shù)量增加，電網負荷相應增加，這就需要在電網規(guī)劃和建設階段考慮電動汽車充電需求，預留足夠容量。然而，這樣的預留可能導致電網建設初期投資增加，進而影響充電價格。
原本吸引車主的低用車成本優(yōu)勢正逐步減弱，相對降低了新能源汽車的吸引力。充電成本的上漲已成為購買新能源汽車時考慮的因素。在購買新能源汽車時，我們需要權衡各方面因素，以確保自己的投資能夠得到合理的回報。
有序充電策略研究的背景和意義
隨著電動汽車的快速發(fā)展，對充電設施有序充電控制策略的研究具有重要意義。
目前，隨著電動汽車數(shù)量的迅速增加，充電設施的負荷越來越大，通過有序充電控制策略，可以合理分配充電時間和功率，提高充電樁的利用率，避免資源浪費。例如，智能充電管理系統(tǒng)可以利用物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)和人工智能技術，實時監(jiān)測電網狀態(tài)和預測負荷，智能調度充電過程，使充電設施在不同時間段得到更有效的利用。
共享充電樁的建設成本較低，可以在各種場所進行布置，如商業(yè)街區(qū)、社區(qū)、公共停車場等。通過有序充電管理，可以提高共享充電樁的使用效率，為車主提供更加便捷、可靠、靈活的充電服務。
無序充電會導致電網在某些時段出現(xiàn)負荷高峰，影響電網穩(wěn)定運行。而有序充電則通過智能調度，在電網負荷較低時段安排充電，平滑負荷曲線，避免“峰上加峰"，減輕電網壓力。例如，國家能源局印發(fā)的《配電網高質量發(fā)展行動實施方案（2024—2027年）》提出，建設一批滿足新型主體接入的項目，結合分布式新能源的資源條件、開發(fā)布局和投產時序，有針對性加強配電網建設，提高配電網對分布式新能源的接納、配置和調控能力，滿足電動汽車充電基礎設施的用電需求。
有序充電有助于控制局部區(qū)域的充電功率，防止因集中充電導致的電壓下降，維持配電網的電壓穩(wěn)定性和供電質量。同時，通過減少負荷高峰期的充電活動，有序充電可以降低輸電和配電線路的損耗，提高電網整體效率。
隨著充電成本的上漲，新能源汽車的吸引力相對降低。通過有序充電控制策略，可以降低充電成本，提高新能源汽車的競爭力，促進電動汽車產業(yè)的發(fā)展。例如，多時段動態(tài)充電價格可以通過調整不同時間段的充電費用，激勵用戶在低電價時段充電，從而引導充電行為。
有序充電管理對于緩解電網壓力、保障供電質量、促進新能源消納及實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標具有重要意義。通過技術創(chuàng)新和政策支持，可以有效推動電動汽車與電網的和諧共生，為電動汽車產業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境。
多目標優(yōu)化約束下充電設施有序充電控制策略的現(xiàn)狀分析
目前，國外在多目標優(yōu)化約束下充電設施有序充電控制策略方面取得了一些先進經驗和研究成果。例如，一些國家通過智能電網技術和先進的充電管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對電動汽車充電的有效控制和優(yōu)化。他們利用大數(shù)據(jù)分析和預測模型，實時監(jiān)測電網負荷和電動汽車充電需求，動態(tài)調整充電功率和時間，以達到優(yōu)化電網運行、降低充電成本和提高充電設施利用效率的目的。此外，國外還在研究新型的充電技術和設備，如無線充電、快速充電等，以滿足不同用戶的需求。
在國內，隨著電動汽車的快速發(fā)展，相關研究也在不斷深入。目前，國內學者和企業(yè)主要從以下幾個方面進行研究：
電網優(yōu)化方面：研究如何通過有序充電控制策略，降低電動汽車充電對電網的影響，提高電網的穩(wěn)定性和可靠性。例如，通過分時電價、功率調節(jié)等手段，引導用戶在電網負荷較低時段充電，平滑負荷曲線。
用戶需求滿足方面：關注用戶的充電時間、充電電量等需求，研究如何提供更加便捷、的充電服務。例如，建設更多的快充站和慢充站，滿足不同用戶的充電需求；通過智能充電管理系統(tǒng)，為用戶提供個性化的充電方案。
充電設施規(guī)劃方面：考慮未來電動汽車的發(fā)展趨勢，合理規(guī)劃充電設施的布局和數(shù)量。例如，根據(jù)區(qū)域內電動汽車的保有量、充電需求等因素，進行充電樁的布局和規(guī)劃，提高充電樁的利用率。
然而，國內研究也存在一些問題，如：
技術標準不統(tǒng)一：目前國內充電設施的技術標準還不夠統(tǒng)一，不同廠家的充電設備兼容性較差，影響了充電設施的互聯(lián)互通和有序充電控制策略的實施。
用戶參與度不高：雖然分時電價等政策可以引導用戶有序充電，但目前用戶的參與度還不高，部分用戶對有序充電的認識不足，缺乏主動參與的積極性。
協(xié)同管理難度大：充電設施有序充電涉及到電網、用戶、充電設施運營商等多個主體，協(xié)同管理難度較大。目前，各主體之間的信息共享和協(xié)調機制還不夠完善，影響了有序充電控制策略的效果。
目前已有的充電設施有序充電控制策略主要包括分時電價策略、智能充電管理系統(tǒng)以及雙層優(yōu)化目標下的有序充電策略等，這些策略在提高充電設施利用效率、保障電網穩(wěn)定運行以及促進電動汽車產業(yè)發(fā)展等方面發(fā)揮了重要作用，但同時也存在一些不足之處。
安科瑞充電樁收費運營云平臺助力有序充電
4.1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)網技術對接入系統(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、支付管理，交易結算，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警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。
4.2應用場所
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、學校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎設施設計。
4.3系統(tǒng)結構
系統(tǒng)分為四層：
1）即數(shù)據(jù)采集層、網絡傳輸層、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)議為標準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）網絡傳輸層：通過4G網絡將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器。
4）數(shù)據(jù)層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，應用服務器部署數(shù)據(jù)采集服務、WEB網站，數(shù)據(jù)服務器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎數(shù)據(jù)庫。
5）應客戶端層：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。
4.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能
4.4.1智能化大屏
智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、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，查看設備使用率，合理分配資源。
4.4.2實時監(jiān)控
實時監(jiān)視充電設施運行狀況，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。
4.4.3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、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細信息。
4.4.4故障管理
設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果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。
4.4.5統(tǒng)計分析
通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設施、、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。
4.4.6基礎數(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施，維護充電設施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。
4.4.7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)設置，同時可接收故障推送
4.4.8充電小程序
面向充電用戶使用，可查看附近空閑設備，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。
4.5系統(tǒng)硬件配置
類型 | 型號 | 圖片 | 功能 |
安科瑞充電樁收費運營云平臺 | AcrelCloud-9000 |
| 安科瑞響應節(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、經濟、智能運營管理的市場需求，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，微信掃一掃、微信公眾號、支付寶掃一掃、支付寶服務窗，充電方式多樣化，為車主用戶提供便捷、安全的充電服務。實現(xiàn)對動力電池快速、安全、合理的電量補給，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)網版智能交流樁 | AEV-AC007D |
| 額定功率7kW，單相三線制，防護等級IP65，具備防雷 保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方：4G/wifi/藍牙支持刷卡，掃碼、免費充電可選配顯示屏 |
互聯(lián)網版智能直流樁 | AEV-DC030D |
| 額定功率30kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠 程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網 支持刷卡，掃碼、免費充電 |
互聯(lián)網版智能直流樁 | AEV-DC060S |
| 額定功率60kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網 支持刷卡，掃碼、免費充電 |
互聯(lián)網版智能直流樁 | AEV-DC120S |
| 額定功率120kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網 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、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10A-TYHN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電 ACX10A-TYN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，免費充電 ACX10A-YHW：防護等級IP65，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YW：防護等級IP65，支持刷卡、免費充電 ACX10A-MW：防護等級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、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX2A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護等級IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護等級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、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX20A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX20A-YN：防護等級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、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、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)正負極對地絕緣電阻，當絕緣電阻低于設定值時，發(fā)出預警或報警信號。 |
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)正負極對地絕緣電阻，當絕緣電阻低于設定值時，發(fā)出預警或報警信號。 |
智能邊緣計算網關 | ANet-2E4SM |
| 4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，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擴展模塊，485擴展模塊。 |
擴展模塊ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
擴展模塊ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網通 | ||
導軌式單相電表 | 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認證 |
導軌式電能計量表 | 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認證 |
導軌式直流電表 | 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認證 |
電氣防火限流式保護器 | ASCP200-63D |
| 導軌式安裝，可實現(xiàn)短路限流滅弧保護、過載限流保護、內部超溫限流保護、過欠壓保護、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。 |
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、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、脈沖等復雜信號的隔離轉換，通過霍爾效應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，響應時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強，線性好，抗干擾能力強。 |
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備和電氣火災事故，也可用于對人身觸電危險提供間接接觸保護。 |
總結
本文針對多目標優(yōu)化約束下充電設施有序充電控制策略進行了深入研究，從多目標優(yōu)化約束下充電設施有序充電控制策略的現(xiàn)狀得到分析
國內外研究現(xiàn)狀：國外在多目標優(yōu)化約束下充電設施有序充電控制策略方面取得了一些先進經驗和研究成果，如通過智能電網技術和先進的充電管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對電動汽車充電的有效控制和優(yōu)化。國內學者和企業(yè)主要從電網優(yōu)化、用戶需求滿足、充電設施規(guī)劃等方面進行研究。
現(xiàn)有控制策略的優(yōu)缺點：現(xiàn)有控制策略主要包括分時電價策略、智能充電管理系統(tǒng)以及雙層優(yōu)化目標下的有序充電策略等。這些策略在提高充電設施利用效率、保障電網穩(wěn)定運行以及促進電動汽車產業(yè)發(fā)展等方面發(fā)揮了重要作用，但同時也存在技術標準不統(tǒng)一、用戶參與度不高、協(xié)同管理難度大等不足之處。
