淺聊充電樁有序充電與配電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)結(jié)合的優(yōu)異性分析及策略探索

張繼冬

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要： 隨著電動(dòng)汽車(chē)的普及，充電樁的大規(guī)模應(yīng)用給配電網(wǎng)帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)。本文深入分析了充電樁有序充電與配電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)相結(jié)合的優(yōu)異性，包括對(duì)配電網(wǎng)負(fù)荷曲線(xiàn)的優(yōu)化、提高能源利用效率、降低用戶(hù)充電成本等方面。同時(shí)，對(duì)實(shí)現(xiàn)這種結(jié)合的策略進(jìn)行了探索，涵蓋技術(shù)手段、市場(chǎng)機(jī)制以及政策支持等內(nèi)容，旨在為促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)與配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考。

2.1.1、削峰填谷
電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)序充電往往會(huì)在用電高峰時(shí)段增加配電網(wǎng)的負(fù)荷壓力，而有序充電可根據(jù)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)負(fù)荷情況，引導(dǎo)電動(dòng)汽車(chē)在負(fù)荷低谷時(shí)段充電，如夜間谷電時(shí)段。這樣能有效降低高峰時(shí)段的負(fù)荷峰值，提高低谷時(shí)段的負(fù)荷水平，使配電網(wǎng)負(fù)荷曲線(xiàn)更加平緩，減少配電網(wǎng)的擴(kuò)容需求。

2.1.2、緩解電壓波動(dòng)
無(wú)序充電時(shí)，大量充電樁同時(shí)接入可能導(dǎo)致局部電壓驟降或驟升。有序充電結(jié)合需求側(cè)響應(yīng)可通過(guò)合理安排充電功率和時(shí)間，避免這種集中充電行為對(duì)電壓的沖擊，維持配電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定。

2.2.1充分利用可再生能源
隨著可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的占比不斷提高，其發(fā)電的間歇性和波動(dòng)性也給電網(wǎng)消納帶來(lái)挑戰(zhàn)。有序充電可根據(jù)可再生能源的發(fā)電情況，如風(fēng)電、光伏發(fā)電的出力時(shí)段，引導(dǎo)電動(dòng)汽車(chē)在可再生能源發(fā)電過(guò)剩時(shí)段充電，提高可再生能源的就地消納能力，減少棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用。

2.2.2降低配電網(wǎng)網(wǎng)損
通過(guò)優(yōu)化充電時(shí)間和功率，使配電網(wǎng)的潮流分布更加合理，減少因不合理的充電負(fù)荷分布導(dǎo)致的線(xiàn)路損耗，從而提高配電網(wǎng)的整體能源利用效率。

2.3.1、利用分時(shí)電價(jià)機(jī)制
配電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)通常會(huì)配合分時(shí)電價(jià)政策。有序充電可引導(dǎo)用戶(hù)在電價(jià)低谷時(shí)段充電，此時(shí)電價(jià)較低，用戶(hù)可以節(jié)省充電費(fèi)用。例如，夜間谷電時(shí)段電價(jià)可能僅為高峰時(shí)段的一半甚至更低，長(zhǎng)期下來(lái)，能為電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)帶來(lái)可觀的成本節(jié)約。

2.3.2、參與需求響應(yīng)補(bǔ)貼
在一些地區(qū)，參與配電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)的用戶(hù)可獲得相應(yīng)的補(bǔ)貼。當(dāng)充電樁有序充電與需求側(cè)響應(yīng)結(jié)合時(shí)，用戶(hù)按照引導(dǎo)合理充電，除了節(jié)省電價(jià)成本外，還有機(jī)會(huì)獲得額外的補(bǔ)貼，進(jìn)一步降低充電成本。

2.4.1、提升用戶(hù)體驗(yàn)
有序充電與需求側(cè)響應(yīng)結(jié)合能保障充電的及時(shí)性和穩(wěn)定性，避免因配電網(wǎng)故障或過(guò)載導(dǎo)致的充電中斷等問(wèn)題，提升電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的充電體驗(yàn)，從而促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)的推廣和使用。

2.4.2、推動(dòng)充電樁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)
這種結(jié)合有利于配電網(wǎng)更好地接納充電樁負(fù)荷，降低充電樁建設(shè)對(duì)配電網(wǎng)改造的要求，使得充電樁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)更加順利，為電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供有力支撐。

3.1.1、智能充電控制系統(tǒng)
研發(fā)和應(yīng)用智能充電控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)的負(fù)荷、電壓、可再生能源出力等信息，并根據(jù)這些信息以及預(yù)設(shè)的充電策略，對(duì)充電樁的充電功率和時(shí)間進(jìn)行精準(zhǔn)控制。例如，通過(guò)與配電網(wǎng)調(diào)度中心通信，接收實(shí)時(shí)調(diào)度指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電行為的有序引導(dǎo)。

3.1.2、車(chē)網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)
推廣車(chē)網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)，如雙向充放電功能的充電樁。電動(dòng)汽車(chē)不僅可以從電網(wǎng)充電，還可以在配電網(wǎng)需要時(shí)向電網(wǎng)放電，實(shí)現(xiàn)電能的雙向流動(dòng)。在配電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)段，電動(dòng)汽車(chē)可向電網(wǎng)放電，起到削峰作用；在可再生能源發(fā)電過(guò)剩時(shí)段，可吸收多余電能充電，進(jìn)一步提高能源利用效率。

3.2.1、完善分時(shí)電價(jià)體系
進(jìn)一步細(xì)化和完善分時(shí)電價(jià)體系，根據(jù)不同地區(qū)、不同季節(jié)的負(fù)荷特性和可再生能源發(fā)電情況，設(shè)置更加合理的峰谷電價(jià)時(shí)段和價(jià)差。例如，在夏季空調(diào)用電高峰時(shí)段，適當(dāng)提高高峰電價(jià)，同時(shí)延長(zhǎng)夜間谷電時(shí)段，激勵(lì)用戶(hù)在谷電時(shí)段充電。

3.2.2、建立需求響應(yīng)市場(chǎng)
建立健全需求響應(yīng)市場(chǎng)，明確參與方的權(quán)利和義務(wù)，規(guī)范需求響應(yīng)交易流程。充電樁運(yùn)營(yíng)商或電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)可作為需求響應(yīng)資源參與市場(chǎng)交易，通過(guò)響應(yīng)配電網(wǎng)的需求，獲得相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，提高其參與的積極性。

3.3.1、補(bǔ)貼政策
政府出臺(tái)相關(guān)補(bǔ)貼政策，對(duì)采用智能充電控制系統(tǒng)、具備車(chē)網(wǎng)互動(dòng)功能的充電樁給予建設(shè)補(bǔ)貼，鼓勵(lì)充電樁運(yùn)營(yíng)商升級(jí)改造設(shè)備。同時(shí)，對(duì)積極參與配電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)的用戶(hù)給予充電補(bǔ)貼，提高用戶(hù)參與的熱情。

3.3.2、規(guī)劃引導(dǎo)
在城市規(guī)劃和配電網(wǎng)規(guī)劃中，充分考慮充電樁有序充電與需求側(cè)響應(yīng)的結(jié)合需求。合理布局充電樁，確保其接入配電網(wǎng)的便利性和合理性。同時(shí)，制定相應(yīng)的配電網(wǎng)升級(jí)改造計(jì)劃，為實(shí)現(xiàn)兩者的結(jié)合提供硬件基礎(chǔ)。

4.安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)助力有序充電開(kāi)展

4.1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(guò)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(chē)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(xún)等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過(guò)壓，欠壓，絕緣低各類(lèi)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(hù)通過(guò)微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2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)。

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(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶(hù)端層。

（2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車(chē)智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車(chē)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(guò)4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

（5）應(yīng)客戶(hù)端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶(hù)通過(guò)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(hù)提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

4.4.1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。

4.4.2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(guò)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(tái)管理人員可管理充電用戶(hù)賬戶(hù)，對(duì)其進(jìn)行賬戶(hù)進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷(xiāo)等操作，可查看小區(qū)用戶(hù)每日的充電交易詳細(xì)信息。

4.4.4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(guò)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(guò)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(hù)也可通過(guò)充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。

4.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)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(xún)充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

4.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶(hù)，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(xiàn)卡用戶(hù)充值、凍結(jié)和解綁。

4.4.7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(xún)流量卡使用情況、查詢(xún)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

4.4.8充電小程序

面向充電用戶(hù)使用，可查看附近空閑設(shè)備，主要包含掃碼充電、賬戶(hù)充值，充電卡綁定、交易查詢(xún)、故障申訴等功能。

4.5系統(tǒng)硬件配置

5、結(jié)論

充電樁有序充電與配電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)的結(jié)合具有顯著的優(yōu)異性，在優(yōu)化配電網(wǎng)運(yùn)行、提升能源利用效率、降低用戶(hù)成本以及推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。通過(guò)實(shí)施涵蓋技術(shù)、市場(chǎng)、政策層面的有效策略，能夠促進(jìn)二者的緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)與配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，為構(gòu)建更加綠色、高效、智能的能源生態(tài)系統(tǒng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。未來(lái)，需持續(xù)關(guān)注并深入研究相關(guān)領(lǐng)域，不斷完善結(jié)合策略，以適應(yīng)能源轉(zhuǎn)型和電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的需求。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李海斌.基于需求響應(yīng)的電動(dòng)汽車(chē)有序充電策略研究[J],2021.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版

作者簡(jiǎn)介