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(wǎng)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(wǎng)的穩(wěn)定運行構(gòu)成威脅。電網(wǎng)的設計和運行需要在穩(wěn)定的負荷范圍內(nèi)進行，負荷過大可能導致電網(wǎng)的電壓和頻率波動，影響電網(wǎng)穩(wěn)定運行，還會對電網(wǎng)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(wǎng)穩(wěn)定運行構(gòu)成威脅，還可能引發(fā)充電成本上升。當電網(wǎng)負荷達到或超過設計時，為保證電網(wǎng)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(zhuǎn)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(wǎng)負荷相應增加，這就需要在電網(wǎng)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(wǎng)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。

2.1提高充電設施利用效率

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(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術，實時監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)和預測負荷，智能調(diào)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。

2.2保障電網(wǎng)穩(wěn)定運行

無序充電會導致電網(wǎng)在某些時段出現(xiàn)負荷高峰，影響電網(wǎng)穩(wěn)定運行。而有序充電則通過智能調(diào)度，在電網(wǎng)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(wǎng)壓力。例如，國家能源局印發(fā)的《配電網(wǎng)高質(zhì)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(jié)合分布式新能源的資源條件、開發(fā)布局和投產(chǎn)時序，有針對性加強配電網(wǎng)建設，提高配電網(wǎng)對分布式新能源的接納、配置和調(diào)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(wǎng)的電壓穩(wěn)定性和供電質(zhì)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(wǎng)整體效率。

2.3促進電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展

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(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如，多時段動態(tài)充電價格可以通過調(diào)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(wǎng)壓力、保障供電質(zhì)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(wǎng)的和諧共生，為電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境。

3.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

3.1國外研究進展

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(jīng)驗和研究成果。例如，一些國家通過智能電網(wǎng)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(wǎng)負荷和電動汽車充電需求，動態(tài)調(diào)整充電功率和時間，以達到優(yōu)化電網(wǎng)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。

3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀

在國內(nèi)，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(nèi)學者和企業(yè)主要從以下幾個方面進行研究：

電網(wǎng)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(wǎng)的影響，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。例如，通過分時電價、功率調(diào)節(jié)等手段，引導用戶在電網(wǎng)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(nèi)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(nèi)研究也存在一些問題，如：

技術標準不統(tǒng)一：目前國內(nèi)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(wǎng)、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(diào)機制還不夠完善，影響了有序充電控制策略的效果。

3.3現(xiàn)有控制策略的優(yōu)缺點

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(wǎng)穩(wěn)定運行以及促進電動汽車產(chǎn)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。

4安科瑞充電樁收費運營云平臺助力有序充電開展

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(wǎng)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(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。

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(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)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(wǎng)絡傳輸層：通過4G網(wǎng)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(wǎng)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(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。

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(jié)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(jié)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

總結(jié)

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(nèi)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(jīng)驗和研究成果，如通過智能電網(wǎng)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(nèi)學者和企業(yè)主要從電網(wǎng)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(wǎng)穩(wěn)定運行以及促進電動汽車產(chǎn)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。

參考文獻：

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[2]劉勝永，曹括，周冀龍，等．基于SOC的V2G充電樁充放電控制策略研究

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版