淺聊充電樁有序充電與配電網(wǎng)需求側(cè)響應結合的優(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： 隨著電動汽車的普及，充電樁的大規(guī)模應用給配電網(wǎng)帶來了諸多挑戰(zhàn)。本文深入分析了充電樁有序充電與配電網(wǎng)需求側(cè)響應相結合的優(yōu)異性，包括對配電網(wǎng)負荷曲線的優(yōu)化、提高能源利用效率、降低用戶充電成本等方面。同時，對實現(xiàn)這種結合的策略進行了探索，涵蓋技術手段、市場機制以及政策支持等內(nèi)容，旨在為促進電動汽車與配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考。

2.1.1、削峰填谷
電動汽車的無序充電往往會在用電高峰時段增加配電網(wǎng)的負荷壓力，而有序充電可根據(jù)配電網(wǎng)的實時負荷情況，引導電動汽車在負荷低谷時段充電，如夜間谷電時段。這樣能有效降低高峰時段的負荷峰值，提高低谷時段的負荷水平，使配電網(wǎng)負荷曲線更加平緩，減少配電網(wǎng)的擴容需求。

2.1.2、緩解電壓波動
無序充電時，大量充電樁同時接入可能導致局部電壓驟降或驟升。有序充電結合需求側(cè)響應可通過合理安排充電功率和時間，避免這種集中充電行為對電壓的沖擊，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構中的占比不斷提高，其發(fā)電的間歇性和波動性也給電網(wǎng)消納帶來挑戰(zhàn)。有序充電可根據(jù)可再生能源的發(fā)電情況，如風電、光伏發(fā)電的出力時段，引導電動汽車在可再生能源發(fā)電過剩時段充電，提高可再生能源的就地消納能力，減少棄風、棄光現(xiàn)象，實現(xiàn)能源的高效利用。

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

2.3.1、利用分時電價機制
配電網(wǎng)需求側(cè)響應通常會配合分時電價政策。有序充電可引導用戶在電價低谷時段充電，此時電價較低，用戶可以節(jié)省充電費用。例如，夜間谷電時段電價可能僅為高峰時段的一半甚至更低，長期下來，能為電動汽車用戶帶來可觀的成本節(jié)約。

2.3.2、參與需求響應補貼
在一些地區(qū)，參與配電網(wǎng)需求側(cè)響應的用戶可獲得相應的補貼。當充電樁有序充電與需求側(cè)響應結合時，用戶按照引導合理充電，除了節(jié)省電價成本外，還有機會獲得額外的補貼，進一步降低充電成本。

2.4.1、提升用戶體驗
有序充電與需求側(cè)響應結合能保障充電的及時性和穩(wěn)定性，避免因配電網(wǎng)故障或過載導致的充電中斷等問題，提升電動汽車用戶的充電體驗，從而促進電動汽車的推廣和使用。

2.4.2、推動充電樁基礎設施建設
這種結合有利于配電網(wǎng)更好地接納充電樁負荷，降低充電樁建設對配電網(wǎng)改造的要求，使得充電樁基礎設施建設更加順利，為電動汽車產(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)和應用智能充電控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測配電網(wǎng)的負荷、電壓、可再生能源出力等信息，并根據(jù)這些信息以及預設的充電策略，對充電樁的充電功率和時間進行精準控制。例如，通過與配電網(wǎng)調(diào)度中心通信，接收實時調(diào)度指令，實現(xiàn)對電動汽車充電行為的有序引導。

3.1.2、車網(wǎng)互動技術
推廣車網(wǎng)互動技術，如雙向充放電功能的充電樁。電動汽車不僅可以從電網(wǎng)充電，還可以在配電網(wǎng)需要時向電網(wǎng)放電，實現(xiàn)電能的雙向流動。在配電網(wǎng)負荷高峰時段，電動汽車可向電網(wǎng)放電，起到削峰作用；在可再生能源發(fā)電過剩時段，可吸收多余電能充電，進一步提高能源利用效率。

3.2.1、完善分時電價體系
進一步細化和完善分時電價體系，根據(jù)不同地區(qū)、不同季節(jié)的負荷特性和可再生能源發(fā)電情況，設置更加合理的峰谷電價時段和價差。例如，在夏季空調(diào)用電高峰時段，適當提高高峰電價，同時延長夜間谷電時段，激勵用戶在谷電時段充電。

3.2.2、建立需求響應市場
建立健全需求響應市場，明確參與方的權利和義務，規(guī)范需求響應交易流程。充電樁運營商或電動汽車用戶可作為需求響應資源參與市場交易，通過響應配電網(wǎng)的需求，獲得相應的經(jīng)濟補償，提高其參與的積極性。

3.3.1、補貼政策
政府出臺相關補貼政策，對采用智能充電控制系統(tǒng)、具備車網(wǎng)互動功能的充電樁給予建設補貼，鼓勵充電樁運營商升級改造設備。同時，對積極參與配電網(wǎng)需求側(cè)響應的用戶給予充電補貼，提高用戶參與的熱情。

3.3.2、規(guī)劃引導
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)響應的結合需求。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，制定相應的配電網(wǎng)升級改造計劃，為實現(xiàn)兩者的結合提供硬件基礎。

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)結構

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、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

5、結論

充電樁有序充電與配電網(wǎng)需求側(cè)響應的結合具有顯著的優(yōu)異性，在優(yōu)化配電網(wǎng)運行、提升能源利用效率、降低用戶成本以及推動電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。通過實施涵蓋技術、市場、政策層面的有效策略，能夠促進二者的緊密結合，實現(xiàn)電動汽車與配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，為構建更加綠色、高效、智能的能源生態(tài)系統(tǒng)奠定堅實基礎。未來，需持續(xù)關注并深入研究相關領域，不斷完善結合策略，以適應能源轉(zhuǎn)型和電動汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的需求。

參考文獻：

[1]陳啟元，張強，歐淵，等.充電樁有序充電與配電網(wǎng)需求側(cè)響應結合的優(yōu)異性分析

[2]李海斌.基于需求響應的電動汽車有序充電策略研究[J],2021.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版

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