浅聊大规模电动汽车有序充电控制方法研究
张继冬
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要： 随着环境保护意识的增强和能源转型的推进，电动汽车作为一种绿色出行方式得到了广泛的发展。然而，大规模电动汽车的无序充电可能给电网带来诸多挑战，如负荷波动、电压不稳定等。本文对大规模电动汽车有序充电控制方法进行了深入研究，分析了不同控制策略的特点和优势，旨在为实现电动汽车与电网的协调发展提供参考。
3.1.1分时电价引导
分时电价是一种根据不同时间段的电力供需情况制定不同电价的政策。通过制定合理的分时电价，可以引导电动汽车用户在电网负荷低谷时段充电，避开负荷高峰时段，从而实现削峰填谷的目的。例如，在夜间电网负荷较低时，电价较低，鼓励电动汽车用户在此时充电；而在白天电网负荷高峰时段，电价较高，抑制用户充电需求。
3.1.2预约充电
预约充电是指电动汽车用户提前向电网或充电运营商预约充电时间和充电功率。电网或充电运营商根据用户的预约信息，合理安排充电资源，实现有序充电。预约充电可以有效地避免电动汽车在高峰时段集中充电，减少对电网的冲击。
3.2.1区域协调充电
区域协调充电是将一定区域内的电动汽车充电设施进行统一管理和协调控制。通过对区域内的充电负荷进行预测和优化分配，可以实现区域内充电负荷的均衡分布，降低对电网的影响。例如，可以根据不同区域的电网容量和负荷情况，合理分配电动汽车的充电地点，避免某些区域充电负荷过重。
3.2.2充电站智能调度
充电站智能调度是指通过对充电站的充电设备进行智能化管理和调度，实现电动汽车的有序充电。例如，可以根据电网的实时负荷情况和电动汽车的充电需求，动态调整充电功率和充电时间，提高充电效率，同时降低对电网的影响。
3.3.1遗传算法
遗传算法是一种基于生物进化原理的优化算法。在大规模电动汽车有序充电控制中，可以将充电负荷分配问题转化为优化问题，利用遗传算法求解的充电策略。遗传算法具有全局搜索能力强、收敛速度快等优点，可以有效地解决复杂的优化问题。
3.3.2粒子群优化算法
粒子群优化算法是一种基于群体智能的优化算法。通过模拟鸟群的觅食行为，粒子群优化算法可以在搜索空间中快速找到解。在大规模电动汽车有序充电控制中，可以利用粒子群优化算法对充电功率和充电时间进行优化，实现有序充电。
五、安科瑞充电桩收费运营云平台系统助力有序充电开展
5.1概述
AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的电动电动自行车充电站以及各个充电整法行不间断地数据采集和监控，实时监控充电桩运行状态，进行充电服务、支付管理，交易结算，资要管理、电能管理，明细查询等。同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压，欠压，绝缘低各类故障进行预警；充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网，用户通过微信、支付宝，云闪付扫码充电。
5.2应用场所
适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、实业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。
5.3系统结构
系统分为四层：
（1）即数据采集层、网络传输层、数据层和客户端层。
（2）数据采集层：包括电瓶车智能充电桩通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数，并进行电能计量和保护。
（3）网络传输层：通过4G网络将数据上传至搭建好的数据库服务器。
（4）数据层：包含应用服务器和数据服务器，应用服务器部署数据采集服务、WEB网站，数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。
（5）应客户端层：系统管理员可在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡扫码的方式启动充电。
小区充电平台功能主要涵盖充电设施智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能，同时为运维人员提供运维APP，充电用户提供充电小程序。
5.4安科瑞充电桩云平台系统功能
5.4.1智能化大屏
智能化大屏展示站点分布情况，对设备状态、设备使用率、充电次数、充电时长、充电金额、充电度数、充电桩故障等进行统计显示，同时可查看每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等。统一管理小区充电桩，查看设备使用率，合理分配资源。
5.4.2实时监控
实时监视充电设施运行状况，主要包括充电桩运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压电流，充电桩告警信息等。
5.4.3交易管理
平台管理人员可管理充电用户账户，对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作，可查看小区用户每日的充电交易详细信息。
5.4.4故障管理
设备自动上报故障信息，平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理，同时运维人员可通过运维APP收取故障推送，运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。
5.4.5统计分析
通过系统平台，从充电站点、充电设施、、充电时间、充电方式等不同角度，查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。
5.4.6基础数据管理
在系统平台建立运营商户，运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施，维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动，同时可管理在线卡用户充值、冻结和解绑。
5.4.7运维APP
面向运维人员使用，可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电\充值情况，进行远程参数设置，同时可接收故障推送
5.4.8充电小程序
面向充电用户使用，可查看附近空闲设备，主要包含扫码充电、账户充值，充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。
5.5硬件配置
六、总结
大规模电动汽车的有序充电是实现电动汽车与电网协调发展的关键。本文对大规模电动汽车有序充电控制方法进行了研究，分析了基于时间、空间和智能算法的不同控制策略的特点和优势。不同的控制方法各有优缺点，在实际应用中应根据具体情况选择合适的控制策略。未来，大规模电动汽车有序充电控制将朝着多策略融合、与智能电网深度融合以及大数据与人工智能应用的方向发展。通过不断探索和创新，相信可以实现大规模电动汽车的有序充电，为推动能源转型和环境保护做出贡献。
参考文献：
[1]刘立成.大规模电动汽车有序充电控制方法研究
[2]唐葆君，王翔宇，王彬，等．中国新能源汽车行业发展水平分析及展望
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版
作者介绍：
张继冬