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安科瑞電氣股份有限公司

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簡析住宅小區(qū)有序充電價格響應(yīng)的電動汽車有充電策略

時間:2023/6/27閱讀:495

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:在住宅小區(qū)傳統(tǒng)建設(shè)模式下,充電樁安裝難、配套投資大,嚴(yán)重阻礙了充電樁在小區(qū)內(nèi)進行普及使用。為解決該問題,本文首先調(diào)研了住宅小區(qū)內(nèi)的電動汽車用戶的出行習(xí)慣和充電特點,提出了分時電價響應(yīng)和動態(tài)服務(wù)價響應(yīng)兩種有序充電模式,然后以用戶充電費用較低為目標(biāo)建立了數(shù)學(xué)模型,并引入特別小區(qū)配電變壓器容量的懲罰因子,之后利用改進粒子群算法,仿真分析在無序充電、分時電價響應(yīng)有序充電、動態(tài)服務(wù)價響應(yīng)有序充電三種方式下的負(fù)荷波動性。算法仿真后,證明了所提出充電策略的正確性、有效性。之后,針對住宅小區(qū)公共、個人停車位充電樁,提出了住宅小區(qū)停車位安裝充電樁響應(yīng)有序充電建設(shè)方案,為今后住宅小區(qū)電動汽車實際應(yīng)用充電提供了指導(dǎo)建議。

關(guān)鍵詞:電動汽車;住宅小區(qū);分時電價響應(yīng);動態(tài)服務(wù)價;有序充電策略

0引言

國家在加快電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)文件《關(guān)于加快電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》中明確,住宅小區(qū)配建停車位時要同步建設(shè)充電設(shè)施或預(yù)留充電樁建設(shè)安裝條件。但調(diào)查發(fā)現(xiàn),小區(qū)物業(yè)部門擔(dān)心安全責(zé)任準(zhǔn)宅小區(qū)業(yè)主安裝充電樁仍存在較多困難、物業(yè)不配合、報裝以及接電難度大等情況。在住宅小區(qū)電動汽車規(guī)?;l(fā)展的基礎(chǔ)上,小區(qū)安裝充電樁數(shù)量將進一步增多。以山東省某市為例,約有1萬個小區(qū),每個小區(qū)變壓器、高低壓電纜等配套設(shè)施設(shè)備、施工費按30萬元/臺粗略估計,假設(shè)增容或新上5臺變壓器及配套設(shè)施用于小區(qū)充電樁充電使用,預(yù)計配套電源投資達(dá)到150億元。全國耗資可能需要上萬億,投資成本數(shù)額巨大。并且在普遍的老舊小區(qū),普遍因位置緊張、地方協(xié)調(diào)關(guān)系復(fù)雜,配電設(shè)施擴建改造非常困難。短時間內(nèi),無法實現(xiàn)該目標(biāo)和要求,迫切需要在原有配電設(shè)施不改造的前提下,研究一種科學(xué)有效、合理有序、投資少見效快、可持續(xù)發(fā)展的住宅小區(qū)電動汽車有序充電策略[1-2]。國家在《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》中明確,住宅小區(qū)內(nèi)要積極推廣建設(shè)有序慢速充電樁。文獻(xiàn)[3-4]提出在原有配電設(shè)施不增容、不升級改造的前提下,利用谷時段充電,從而獲取充電費用較低的有序充電方法。文獻(xiàn)提出一種無需集中式通信系統(tǒng)實時監(jiān)測控制的分布式電動汽車有序充放電策略。實際生活中,更需要以主動引導(dǎo)方式,鼓勵電動汽車用戶能夠充分、主動響應(yīng)充電價格參與有序充電策略。文獻(xiàn)提出用戶充電成本和電動汽車充電起始時間兩個目標(biāo)相結(jié)合為較優(yōu)的充電控制策略。文獻(xiàn)考慮充電站運營收益,以電網(wǎng)分時電價動態(tài)引導(dǎo),建立有序充電模型。通過調(diào)整電動汽車充電時間和預(yù)測充電負(fù)荷,使得客戶充電成本較低,建立有序充電模型。利用啟發(fā)式算法,綜合客戶充電成本和負(fù)荷曲線較優(yōu)為目標(biāo),建立有序充電模型。文獻(xiàn)利用原有專變?nèi)哂嗳萘?建立由專變用戶、充電站運營商和電動汽車用戶的三層有序充電模型。以上研究對充電價格定義尚不明確,僅在峰谷分時電價或動態(tài)分時電價上研究探討。 國家在電動汽車用電價格的政策規(guī)定,電動汽車用戶充電后應(yīng)向充電樁運營企業(yè)繳納電費、充電服務(wù)費兩項。因此,本文將充電價格分為充電電價、充電服務(wù)價兩部分,分別對應(yīng)充電電費、充電服務(wù)費,并依據(jù)充電價格劃分原則引導(dǎo)、鼓勵用戶主動調(diào)整用車行為和充電習(xí)慣,響應(yīng)電動汽車有序充電策略。充電電價執(zhí)行一般工商業(yè)分時電價,充電服務(wù)費由充電樁運營企業(yè)根據(jù)現(xiàn)場實際、自身經(jīng)營情況等制定,主要用于彌補充電樁的運營成本和建設(shè)成本。本文在分析住宅小區(qū)電動汽車用戶出行習(xí)慣和充電特點后,在無序充電方式的基礎(chǔ)上定義分時電價響應(yīng)和動態(tài)服務(wù)價響應(yīng)的兩種有序充電方式,建立以用戶充電費用較低目標(biāo)函數(shù),并引入超小區(qū)配電變壓器容量的懲罰因子,利用改進粒子群算法以,分析分時電價響應(yīng)有序充電、動態(tài)服務(wù)價響應(yīng)有序充電兩種方式下負(fù)荷波動性影響。算例仿真驗證了本文提出的有序充電策略的有效性和合理性。

1電動汽車出行習(xí)慣

1.1 電動汽車功率需求分析

假設(shè)電動汽車用戶出行結(jié)束后,就開始充電。 假設(shè)充電過程近似為恒壓過程,即恒功率充電。 一輛電動汽車的充電時間:

式(1)中:Tc為充電的時間;Pc為充電功率;SOCo為電動汽車初始荷電狀態(tài);w為電動汽車電池容量。將24小時分為96個充電時段,則t時段電動汽車的充電功率為:

2

式(2)中N為動汽車充電數(shù)量,Pev,i(t)為電動汽車i在第t時段的充電功率,其為正值表示在充電,為負(fù)值表示在放電,為零值表示不充電(為閑置狀態(tài))。

1.2 電動汽車用戶行為習(xí)慣

一天24小時中,住宅小區(qū)電動汽車用戶的出行時間不是均勻分布,具有顯著的早晚高低峰現(xiàn)象叫由于上下班工作、接送孩子上學(xué)等生活工作習(xí)慣,電動汽車用戶的出行高峰主要集中在7 : 00-8 : 00、17 : 00-19 : 00兩個時間段區(qū)間,電動汽車用戶在下班后進行充電的概率較大。而這期間本身就是住宅小區(qū)用電高峰期,電動汽車集中在此時間段充電會增加用電量,造成高峰時期電力負(fù)荷的緊張,給住宅小區(qū)配電設(shè)施帶來運行風(fēng)險,同時電力系統(tǒng)出現(xiàn)“峰上加峰"的現(xiàn)象。為此,需要通過充電價格引導(dǎo)用戶,改變其充電習(xí)慣,避免造成電力負(fù)荷緊張的局面。

2住宅小區(qū)充電模式分析

小區(qū)用戶購買電動汽車,主要用于生活、工作需求,在小區(qū)充電較為方便,工作日下班后、周末全天充電均可,用于第二天上班或生活使用,適合交流慢充。考慮在分時充電價格響應(yīng)的有序充電方式下,不需要在小區(qū)配置專人管理電動汽車接入充電樁,只通過充電價格引導(dǎo)用戶主動響應(yīng)充電。

2.1 無需充電方式

無序充電方式下,不論充電價格如何變化,電動汽車用戶下班后將電動汽車連接到住宅小區(qū)充電樁充電,近似恒功率充滿電才斷開充電連接。整個住宅小區(qū)所有電動汽車用戶在有充電樁閑置的情況下,下班后隨機接入充電。

2.2 分時電價響應(yīng)的有序充電方式

分時電價響應(yīng)的有序充電方式是在充電電價分時段、充電服務(wù)價固定統(tǒng)一的前提下,部分電動汽車用戶下班后沒有立即連接充電樁,而是選擇在一段時間后連接充電,目的是花費較低的充電成本費用充滿電。充電電價執(zhí)行國家規(guī)定的一般工商業(yè)峰谷分時電價。

2.3 動態(tài)服務(wù)價響應(yīng)的有序充電方式

動態(tài)服務(wù)價響應(yīng)的有序充電方式是在充電價格分時段(充電電價、服務(wù)價均分時段)的前提下,部分電動汽車用戶下班后沒有立即連接充電樁,而是選擇在一段時間后連接充電,目的是花費較低的充電成本費用充滿電。 充電服務(wù)價制定規(guī)則。住宅小區(qū)配電室變壓器容量是影響小區(qū)電動汽車充電的關(guān)鍵因素。為更有效地利用變壓器余量,通過充電服務(wù)價響應(yīng)參與住宅小區(qū)普通電力負(fù)荷曲線調(diào)度,根據(jù)上一時段電力負(fù)荷計算該時段的充電服務(wù)價。利用各時段價格差,通過充電管理系統(tǒng)控制充電樁電流大小,鼓勵用戶將充電負(fù)荷轉(zhuǎn)移到普通電力負(fù)荷較低的時段,實現(xiàn)較大化利用住宅小區(qū)變壓器容量。

充電服務(wù)價與普通電力負(fù)荷的關(guān)系為:

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式(3),(4)中:P'n(t)為t時段普通電力負(fù)荷;Pn為一天中普通電力負(fù)荷平均值。v0為固定充電服務(wù)價,指充電樁運營企業(yè)向充電車主收取一定服務(wù)費彌補建設(shè)成本,本文取0.45元/千瓦時。

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圖1充電服務(wù)價變化曲線

高峰期充電,避免住宅小區(qū)配電設(shè)施超負(fù)載運行;普通電力負(fù)荷低時,充電服務(wù)價相對較低,吸引、鼓勵住宅小區(qū)充電用戶選擇接入充電,提高住宅小區(qū)配電設(shè)施利用率。電動汽車的充電負(fù)荷具有可轉(zhuǎn)移性,在充電服務(wù)價格差的刺激下,電動汽車用戶為降低充電費用,盡量選擇在充電服務(wù)價低的時段充電也就是將充電負(fù)荷聚集到普通電力負(fù)荷少的時段充電,充分利用小區(qū)配電室變壓器容量。在0 : 00-6 : 00時間段內(nèi),充電服務(wù)價相對較低,在0.2元/千瓦時以下;在17 : 00-22 : 00時間段內(nèi),充電服務(wù)價相對較高,在0.8元/千瓦時以上。

3有序充電優(yōu)化模型

3.1 優(yōu)化目標(biāo)

有序充電優(yōu)化策略目標(biāo)是在現(xiàn)有住宅小區(qū)配電網(wǎng)變壓器余量的基礎(chǔ)上,通過用戶主動響應(yīng),讓用戶充電費用降特別多。

3.2 有序充電模型

(1)充電價格函數(shù):s(t)=q(t) + v(t)無序充電方式下,q(t)、v(t)、s(t)為常數(shù)。

分時電價下的有序充電方式,q(t)為階段函數(shù),v(t)為一常數(shù),因此s(t)為變量。

動態(tài)服務(wù)價下的有序充電方式,q(t)為階段函數(shù),v(t)為動態(tài)變量,因此s(t)為變量。

式中:s(t)為t時段充電價格,q(t)為t時段充電電價,v(t)為t時段充電服務(wù)價。

(2)配變余量函數(shù):

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式中Sn為小區(qū)配電室變壓器額定容量;COSφN為變壓器額定功率因數(shù);μ為變壓器負(fù)載率;Pb(t)為t時段住宅小區(qū)配電網(wǎng)普通電力負(fù)荷pi+(t)為t時段變壓器用電余量。本公式是指充電樁與普通電力負(fù)荷同時接在一臺變壓器上,充電樁有功功率與普通電力負(fù)荷有功功率之和是變壓器負(fù)載。 在不超過住宅小區(qū)配電變壓器容量的前提下,以用戶充電費用很低為目標(biāo)建立函數(shù):

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式⑸ 中Pev,i(t)為第i輛電動汽車t時段充電功率,N為電動汽皋充電樁臺數(shù)△t為時間間隔;γ為各時段超出小區(qū)配電變壓器額定容量限制的懲罰因子本文取10元/千瓦。定義符號函數(shù)

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3.3 約束條件

電動汽車充電響應(yīng)主要受住宅小區(qū)電壓范圍、 充電容量、線路熱負(fù)荷等因素限制。

  1. 住宅小區(qū)可允許的電壓范圍約束充電樁側(cè)的電壓維持額定范圍為:

式(7)中:Vi為第i個充電樁的電壓,Vmin和Vmax分別為住宅小區(qū)配電網(wǎng)允許的較大、較小電壓值。

  1. 小區(qū)充電站內(nèi)的充電功率變化范圍為:

式(8)中:△P0為當(dāng)前時段與上一時段小區(qū)充電站的充電功率變化范圍,本文取20kW。

(3)充電容量約束

式⑼ 中SOCi,0為第i輛電動汽車動力電池的初始荷電狀態(tài);Wi為第i輛電動汽車動力電池容量。

(4)荷電狀態(tài)連續(xù)性約束

式(10)中SOCi,0為第i輛電動汽車在t時間段末電池的荷電狀態(tài),SOCt-i為第i輛電動汽車在(t-1)時間段末電池的荷電狀態(tài)。

(5)線路熱負(fù)荷約束

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式(11)中:LMCLMCMAX祝嗅分別為線路的熱負(fù)荷、較大熱負(fù)荷。

3.4有序充電控制算法

本文結(jié)合Monte-Carlo模擬,采用改進粒子群算法(improved particle swarmoptimization, IPS0)求解問題,并引入動態(tài)慣性因子w。

式(12) 中:Wmax、Wmin為慣性因子的較大、較小值,一般Wmax=0.9,Wmin =0.4,t、Tmax分別為當(dāng)前迭代次數(shù)與設(shè)置的較大迭代次數(shù)。 使用IPSO進行優(yōu)化求解時,將第i輛電動汽車在t時段的充電功率變量xit作為粒子的位置坐標(biāo),粒子維數(shù)為NxT。

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圖2有序充電方式算法流程圖

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本文研究24小時進行數(shù)學(xué)優(yōu)化,采用Madab仿真求解,其算法流程圖如圖2所示。

4仿真算例

4.1 住宅小區(qū)配電網(wǎng)

以山東省某市住宅小區(qū)為例,其設(shè)備參數(shù):一臺配電變壓器容量為800kVA,額定功率因數(shù)0.95,較大允許負(fù)載率0.9,變比10/0.4kV,三相線路2.8km,單相電纜1.2km,480家住宅用戶,低壓配電網(wǎng)電壓在額定電壓220/380V允許的+10%-10%范圍內(nèi)波動。經(jīng)調(diào)査了解,住宅小區(qū)內(nèi)電動汽車保有量48輛,有長城C30EV、比亞迪e5、北汽EX360等電動汽車品牌,電池容量大致在25kWh~80kWh,計劃近期購買或更換電動汽車有72戶。如果要對該住宅小區(qū)統(tǒng)一安裝充電樁,計劃安裝60臺功率7kW交流充電樁,車樁比約2 :1。

4.2 電動汽車無序充電方式

電動汽車無序充電,電動汽車用戶不受充電價格影響,隨機接入充電樁啟動充電,16 : 00-20 : 00時間段充電負(fù)荷出現(xiàn)高峰期。住宅用戶由于下班回家,電視、廚房等用電設(shè)備開啟,在18 : 00-22 : 00時間段,普通電力負(fù)荷出現(xiàn)負(fù)荷高峰期。計入住宅小區(qū)電動汽車用戶充電負(fù)荷,總負(fù)荷曲線在18 : 00-20 : 00時間段內(nèi)出現(xiàn)“峰峰疊加"現(xiàn)象,較高負(fù)荷達(dá)到866kW,超出較大允許負(fù)荷684kW約27%( 圖3)。

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圖3無序充電方式下的負(fù)荷變化曲線

在考慮接入48輛電動汽車的前提下,引入懲罰因子對超出小區(qū)配變?nèi)萘肯拗朴枰约邮召M用,利用IPSO求解目標(biāo)函數(shù),用戶充電費用10931元。住宅小區(qū)配電變壓器已超載,無法滿足小區(qū)繼續(xù)新增電動汽車充電需求。在該時間段內(nèi)變壓器出現(xiàn)過載現(xiàn)象,線路過熱,可能影響變壓器等設(shè)備過載、線路跳閘,嚴(yán)重影響整個住宅小區(qū)正常用電。由此可見,無序充電方式既不安全,又不經(jīng)濟。

4.3 分時電價響應(yīng)的有序充電方式

有90%電動汽車用戶響應(yīng)分時電價下的有序充電方式,其中30%電動汽車用戶選擇在下班后平時段(21 : 00-23 : 00)接入充電樁充電,60%電動汽車用戶選擇在下班后谷時段(23 : 00-7 : 00)接入充電樁充電,剩余10%電動汽車仍選擇在下班后隨機接入充電樁充電(表1)。

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表1分時段充電價格表

在21 : 00之后充電負(fù)荷開始增加,23 : 00之后再次出現(xiàn)陡增趨勢;22 : 00總負(fù)荷出現(xiàn)較大峰值605kW,在小區(qū)配電變壓器安全運行容量范圍內(nèi)(圖4)。求解目標(biāo)函數(shù),用戶充電費用2217元,與無序充電方式相比較,充電費用節(jié)省80%。

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圖4分時電價響應(yīng)的有序充電方式負(fù)荷變化曲線

隨機抽取第3輛電動汽車用戶為例,分析計算該用戶充電費用。該用戶電動汽車品牌是北汽EX360,電池容量48kWh,充電起始荷電狀態(tài)SOC為28%, 用戶需求是充滿電,SOC達(dá)到100%根據(jù)用戶需求,按照恒功率7kW交流充電樁充電,北汽EX360充滿電需5小時(表2)。

表2不同充電方式下的充電費用明細(xì)

在無序充電方式下,該用戶17 : 30下班到住宅小區(qū)接入充電樁充電,在峰時段(17 : 30-21 : 00)充電3.5h,在平時段(21 : 00-22 : 30)充電1.5h0北汽EX360單次充滿電,需花費用戶44.83元。 用戶響應(yīng)分時電價下的有序充電方式,分別為響應(yīng)平時段有序充電和響應(yīng)谷時段有序充電。響應(yīng)平時段有序充電,用戶下班后沒有接入充電樁充電而是在21 : 00接入充電。在平時段(21 : 00-23 : 00)充電2h,在谷時段(23 : 00-次日2 : 00)充電3h。同理計算,北汽EX360單次充滿電,需花費用戶41.71元,充電費用節(jié)省7%。響應(yīng)谷時段有序充電,用戶下班后沒有接入充電樁充電,而是在23 : 00接入充電。在谷時段(23 : 00-次日4 : 00)充電5h。同理計算,北汽EX360單次充滿電,需花費用戶37.54元,充電費用節(jié)省16%。

4.4 動態(tài)服務(wù)價響應(yīng)的有序充電方式

考慮48輛電動汽車充電負(fù)荷響應(yīng)有序充電,在充電電價分時段的基礎(chǔ)上,90%用戶響應(yīng)充電服務(wù)價有序充電方式。住宅小區(qū)電動汽車用戶結(jié)合自身出行需求,由充電管理系統(tǒng)控制充電樁電流大小,盡量選擇在充電價格較低時間段充電。充電負(fù)荷主要集中在充電電價谷時段(23 : 00-6 : 00)、充電服務(wù)價低時段(13 : 00-15 : 30)充電(圖1)。夜間,普通電力負(fù)荷雖然在22:00之后急劇下降,但充電價格也同時下降,吸引電動汽車用戶積極參與充電服務(wù)價下的有序充電方式。白天,充電電價在平時間段(11 : 30-16 : 00)較低,充電服務(wù)價在13 : 00-15 : 30時間段較低,相互疊加,共同作用,影響充電價格在13 : 00-15 : 30時間段較低,電動汽車充電負(fù)荷增加約100kWo與此同時,普通電力負(fù)荷在10 : 00-13 : 00時間段迎來負(fù)荷“小高峰",再次疊加,形成總負(fù)荷在時間段11 : 30-13 : 00時間段形成“小高峰",較大負(fù)荷400kW,仍在小區(qū)配電變壓器安全運行容量范圍內(nèi)。求解目標(biāo)函數(shù),用戶充電費用1334元,與無序充電方式相比較,充電費用節(jié)省 88%(圖 5)。

21

圖5小區(qū)內(nèi)48輛電動汽車響應(yīng)動態(tài)服務(wù)價有序充電方式的負(fù)荷變化曲線

計入小區(qū)用戶計劃的72輛電動汽車后,仿真模擬120輛電動汽車充電負(fù)荷響應(yīng)充電服務(wù)價下的有序充電,總負(fù)荷曲線更趨于平緩(圖6)。

22

圖6小區(qū)內(nèi)120輛電動汽車響應(yīng)動態(tài)服務(wù)價有序充電方式的負(fù)荷變化曲線

48輛電動汽車、120輛電動汽車充電負(fù)荷分別響應(yīng)充電服務(wù)價下的有序充電與無序充電方式相比較負(fù)荷波動性(表3)。

23

與分時電價下的有序充電方式相比,動態(tài)服務(wù)價的有序充電方式更能為用戶有效節(jié)省充電費用。 而且從小區(qū)配電變壓器負(fù)荷波動性角度看,通過響應(yīng)普通電力負(fù)荷曲線制定的動態(tài)充電服務(wù)價,對電動汽車用戶參與有序充電更具有吸引性。在同一小區(qū)配電變壓器,更多的電動汽車充電負(fù)荷接入,不僅不超變壓器負(fù)載,而且總負(fù)荷曲線波動性趨于平緩,“移峰填谷"作用更為明顯。

5有序充電方式應(yīng)用

在本文描述的基于分時電價、動態(tài)服務(wù)價響應(yīng)的兩種有序充電方式基礎(chǔ)上,提出住宅小區(qū)停車位安裝充電樁響應(yīng)有序充電建設(shè)方案,用于指導(dǎo)實際商業(yè)應(yīng)用。

5.1 住宅小區(qū)公共停車位充電樁建設(shè)方案

對于老舊小區(qū),可能不存在物業(yè)公司等管理部門,公共停車位歸業(yè)委會或居委會所有;對于新建小區(qū),一般公共停車位由物業(yè)公司負(fù)責(zé)管理。無論老舊小區(qū)還是新建小區(qū),均可以由第三方建設(shè)運營企業(yè)建設(shè)有序充電樁,響應(yīng)動態(tài)分時充電價格激勵,停車位經(jīng)營管理單位(業(yè)委會或居委會、物業(yè)公司)參與收益分配,增加積極性。

5.2 住宅小區(qū)個人停車位充電樁建設(shè)方案

住宅小區(qū)業(yè)主在個人停車位安裝隨車配建的充電樁,可以通過程序升級等技術(shù)改造,申請加入動態(tài)分時充電價格響應(yīng)有序充電,利用業(yè)主一般白天上班、停車位閑置時間,將個人停車位及停車位上的充電樁共享,為其他電動汽車提供停車服務(wù)和充電服務(wù),通過個人停車位共享獲得收益o個人通過停車位共享能夠滿足其他車輛停放、 充電,獲得收益或抵扣個人充電費;停車場經(jīng)營管理單位通過合作能從充電客戶獲取停車費、從第三方建設(shè)運營企業(yè)獲取充電設(shè)施固定租金收入或服務(wù)費分成收益。住宅小區(qū)不僅解決了充電難問題,還解決了停車難問題,停車場經(jīng)營管理單位獲取了“停車費+固定租金(或服務(wù)費分成)"收入,電動汽車用戶能用低成本充滿電,第三方建設(shè)運營企業(yè)提高了充電設(shè)施使用率,實現(xiàn)了多方合作、互利共贏局面。

6 安科瑞充電樁收費運營云平臺

6.1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(shù)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(wù)、支付管理,交易結(jié)算,資要管理、電能管理,明細(xì)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(yù)警;充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng),用戶通過微信、支付寶,云閃付掃碼充電。

6.2應(yīng)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(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.3.1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)中心層和客戶端層。

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(biāo)準(zhǔn)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(luò)傳輸層:通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

4)數(shù)據(jù)中心層: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)器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

5)應(yīng)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(shè)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(chǔ)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。

6.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

6.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況,對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)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(shè)備使用率,合理分配資源。

6.4.2.實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設(shè)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。

6.4.3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(xì)信息。

6.4.4故障管理

設(shè)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。

6.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺,從充電站點、充電設(shè)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。

 

6.4.6基礎(chǔ)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(shè)施,維護充電設(shè)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。

6.4.7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(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置,同時可接收故障推送

fc3db63432d0483e15823fc64e18e1c743d560e22be6f833ed19b897a756c0

6.4.8充電小程序

面向充電用戶使用,可查看附近空閑設(shè)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。

fb15a8cda8087602cdd6a356b15bfe5839691b20d534c76596e7ca1851abdb

6.5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(yīng)國家節(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(jīng)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高效安全的充電服務(wù),微信掃一掃、微信公眾號、支付寶掃一掃、支付寶服務(wù)窗,充電方式多樣化,為車主用戶提供便捷、高效、安全的充電服務(wù)。實現(xiàn)對動力電池快速、高效、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(wǎng)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(yuǎn)程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用。

通訊方:4G/wifi/藍(lán)牙支持刷卡,掃碼、免費充電可選配顯示屏

互聯(lián)網(wǎng)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(yuǎn)

程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用

通訊方式:4G/以太網(wǎng)

支持刷卡,掃碼、免費充電

互聯(lián)網(wǎng)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(yuǎn)程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用

通訊方式:4G/以太網(wǎng)

支持刷卡,掃碼、免費充電

互聯(lián)網(wǎng)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(yuǎn)程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用

通訊方式:4G/以太網(wǎng)

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(yuǎn)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

s2gyPSP3YRaE7C81KkZi4Q

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(yuǎn)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

L-6lTEWlbWB3zqLQJoU2SQ

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(yuǎn)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

nFOdcJS5zwSEKDKJOyJ8aQ

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(yuǎn)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

智能邊緣計算網(wǎng)關(guān)

ANet-2E4SM

 

4路RS485 串口,光耦隔離,2路以太網(wǎng)接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP(主、從)、104(主、從)、建筑能耗、SNMP、MQTT;(主模塊)輸入電源:DC 12 V ~36 V 。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(wǎng)通

導(dǎo)軌式單相電表

ADL200

IMG_9852

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(rèn)證

導(dǎo)軌式電能計量表

ADL400

 

IMG_9862

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(jīng)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(rèn)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(改造項目推薦)

證書:CPA/CE認(rèn)證

導(dǎo)軌式直流電表

DJSF1352-RN

HG9A9349

直流電壓、電流、功率測量,正反向電能計量,復(fù)費率電能統(tǒng)計,SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入較大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(rèn)證

面板直流電表

PZ72L-DE

PZ72L-DE1

直流電壓、電流、功率測量,正反向電能計量:紅外通訊:電壓輸入較大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(rèn)證

電氣防火限流式保護器

ASCP200-63D

XSX08539

導(dǎo)軌式安裝,可實現(xiàn)短路限流滅弧保護、過載限流保護、內(nèi)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(shè)。

7結(jié)語

在考慮住宅小區(qū)充電樁難安裝的背景下,本文根據(jù)電動汽車用戶出行習(xí)慣、充電特點和住宅小區(qū)配電變壓器容量限制因素,提出利用改進粒子群算法建立以用戶充電費用較低為目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型。通過仿真分析,得到以下結(jié)論:與無序充電方式相比, 兩種有序充電方式都能節(jié)省充電費用,負(fù)荷波動性趨于平緩;與分時電價響應(yīng)的有序充電方式相比,通過小區(qū)配網(wǎng)負(fù)荷曲線制定的動態(tài)服務(wù)價響應(yīng)有序充電方式更能夠平抑負(fù)荷曲線,提升小區(qū)配網(wǎng)設(shè)施利

用率與安全性,且對電動汽車用戶吸引度高,能夠積極響應(yīng)。規(guī)?;妱悠噾?yīng)用后,響應(yīng)動態(tài)分時電價的有序充電方式的用戶比例越高,“移峰填谷"作用越明顯。

參考文獻(xiàn)

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[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版.

作者簡介

劉細(xì)鳳,女,安科瑞電氣股份有限公司,從事電氣相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)研發(fā)工作


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