淺析智能電網(wǎng)框架下電動(dòng)汽車(chē)智能充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

安科瑞 陳聰

摘要：近年來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)和插電式電動(dòng)汽車(chē)的銷(xiāo)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，充電樁數(shù)量急劇增加,這一現(xiàn)象可能會(huì)給電網(wǎng)和當(dāng)?shù)嘏潆婋娐泛妥儔浩髟斐韶?fù)擔(dān)，而且可能會(huì)導(dǎo)致電力公司的成本增加。文中介紹了智能電網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)邏輯，使電動(dòng)汽車(chē)、PEV與電網(wǎng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)交互。這種智能和動(dòng)態(tài)的交互能夠減輕電網(wǎng)負(fù)荷，從而減少成本，避免負(fù)載過(guò)大造成的損害。文中以開(kāi)發(fā)算法為主，提出了完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)充電速度快、效率高，可以成功地用于減輕電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；電網(wǎng)平衡和優(yōu)化；智能充電；智能電網(wǎng)

0引言

電動(dòng)汽車(chē)是符合當(dāng)前時(shí)代發(fā)展需求的低碳化交通工具，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)和插電式電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量不斷增加，圖1為我國(guó)PEV銷(xiāo)售的當(dāng)前趨勢(shì)，這一趨勢(shì)預(yù)計(jì)將繼續(xù)增加。

截至2020年6月底，全國(guó)各類充電樁保有量達(dá)132.2萬(wàn)個(gè)，其中公共充電樁為55.8萬(wàn)個(gè)，數(shù)量位居*位。隨著充電樁數(shù)量的增多，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)負(fù)荷增加會(huì)使社區(qū)居民的生活方式受到影響。充電樁增加還會(huì)增加功率損耗和電壓變化,并縮短配電電路和變壓器的壽命。解決這一問(wèn)題的有效辦法就是智能充電。

目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)PEV做了大量的研究。主基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目要通過(guò)路由技術(shù)和新型動(dòng)力系統(tǒng)管理技術(shù)來(lái)優(yōu)化PEV的能耗。但對(duì)智能充電的研究不多,僅有理論上的一些研究。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度研究了智能充電的實(shí)施。提出了智能充電算法，根據(jù)估計(jì)的變壓器溫度管理PEV充電。研究表明,與交流1級(jí)（110V)相比,交流2級(jí)(240V)充電導(dǎo)致的老化更為嚴(yán)重。

還有一些文獻(xiàn)對(duì)V2G技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究。從理論角度研究了V2G,研究表明,實(shí)施V2G將使充電成本降低,并使PHEV用戶的利潤(rùn)提高。文獻(xiàn)[18]提出了一種基于模糊的V2G系統(tǒng)計(jì)費(fèi)策略。然而,實(shí)施V2G系統(tǒng)需要很多相應(yīng)設(shè)備,比如安裝智能電表、與V2G兼容的電動(dòng)汽車(chē)供電設(shè)備和車(chē)輛側(cè)的DC-AC轉(zhuǎn)換器等。

圖1中國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量及增速

由此可以看出，傳統(tǒng)電網(wǎng)是一個(gè)剛性系統(tǒng),電源的接人與退出、電能量的傳輸?shù)榷既狈椥?，電?dòng)汽車(chē)充電對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的影響較大，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?。因此，本文介紹了智能電網(wǎng)框架下智能充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。使電動(dòng)汽車(chē)、PEV與電網(wǎng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)交互。從而減少成本，避免負(fù)載過(guò)大造成的損害。本文以開(kāi)發(fā)算法為主，提出了完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)充電速度快、效率高，可以成功地于減輕電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。

1智能充電

實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與PEV之間的智能系統(tǒng)交互是解決電力需求突然飆升可行、便宜的解決方案。智能充電主要體現(xiàn)在充電系統(tǒng)能夠根據(jù)未來(lái)電網(wǎng)電價(jià)和可用負(fù)載實(shí)時(shí)調(diào)整充電方案，使用戶花費(fèi)少，對(duì)電網(wǎng)的影響小。本文介紹的OC顯示了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)。該過(guò)程如下：人們下午5時(shí)－6時(shí)左右下班回家。這一時(shí)間通常是電網(wǎng)需求的高峰時(shí)段。圖2示出了夏季一天的典型家庭負(fù)荷。

圖2　夏季一天的典型家庭負(fù)荷

當(dāng)人們下班回到家時(shí)，通常把PEV接人電網(wǎng)。如果同一個(gè)小區(qū)內(nèi)有很多的用戶在同一時(shí)間段內(nèi)將其PEV接入電網(wǎng)，這將給電網(wǎng)帶來(lái)巨大的負(fù)荷。該負(fù)荷可能超過(guò)本地變壓器和/或電力公司所能處 理的負(fù)荷。這些額外的負(fù)載可能會(huì)導(dǎo)致停電，因?yàn)榕潆婋娐房赡苓^(guò)載，或者本地變壓器將過(guò)載并發(fā)生 故障。智能充電將通過(guò)允許PEV與實(shí)用程序通信來(lái)解決此問(wèn)題。智能充電主要包含以下兩個(gè)接口：客戶與PEV的接口和PEV與電網(wǎng)的接口。

1.1客戶與PEV的接口

客戶與PEV的接口主要是在一天中的任何時(shí)間將PEV接人電網(wǎng)。在沒(méi)有任何智能充電實(shí)施的情況下,PEV應(yīng)以車(chē)載充電器模塊可以處理的任何額定功率或車(chē)載控制器的速率開(kāi)始充電。實(shí)施智能充電后,PEV不會(huì)立即開(kāi)始充電。車(chē)輛插上電源后，客戶將選擇目標(biāo)充電狀態(tài)以及未來(lái)24小時(shí)內(nèi)充電事件的開(kāi)始/結(jié)束時(shí)間。然后系統(tǒng)計(jì)算出快、便宜和優(yōu)化的充電方式以供客戶選擇。

快的充電方式是車(chē)輛將立即開(kāi)始充電，并在全功率，而不考慮電力成本或公用事業(yè)負(fù)荷。便宜的充電方式會(huì)讓客戶選擇在盡可能低的成本時(shí)間內(nèi)收費(fèi)。這意味著充電可能不會(huì)立即啟動(dòng)，而是可能在電價(jià)較低的時(shí)候啟動(dòng)。優(yōu)化的充電方式是通過(guò)與電網(wǎng)通信來(lái)優(yōu)化充電，以提供便宜的充電時(shí)間，同時(shí)受電力公司提供的車(chē)輛總允許功耗的限制。這一選項(xiàng)還意味著，考慮到電力成本和電力公司設(shè)定的電力上限，充電可能不會(huì)立即開(kāi)始，而是在不同的時(shí)間開(kāi)始。

1.2PEV與電網(wǎng)的接口

PEV與電網(wǎng)的接口允許電網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)用于計(jì)算信息，然后PEV才能將其傳輸回網(wǎng)頁(yè)。電力公司向車(chē)輛發(fā)送數(shù)據(jù)，只要車(chē)輛接通電源，這些數(shù)據(jù)就會(huì)被發(fā)送出去。此數(shù)據(jù)包括兩個(gè)數(shù)組。一個(gè)數(shù)組表示未來(lái)24小時(shí)的電價(jià)，另一個(gè)數(shù)組表示需求響應(yīng)負(fù)載控制,即車(chē)輛在未來(lái)24小時(shí)內(nèi)允許消耗的負(fù)載百分比。本文所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，陣列的總長(zhǎng)度選為96個(gè)元素。數(shù)據(jù)涵蓋了接下來(lái)24小時(shí)內(nèi)所有15分鐘的時(shí)間間隔。每小時(shí)有四個(gè)15分鐘的間隔（4×24=96）。圖3和4顯示了電網(wǎng)可能發(fā)送的樣本數(shù)據(jù)，分別表示價(jià)格和DRLC。

圖3車(chē)輛從電網(wǎng)接收的價(jià)格數(shù)據(jù)樣本

圖4車(chē)輛從電網(wǎng)接收的DRLC數(shù)據(jù)樣本

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在第1節(jié)中,我們描述了整個(gè)智能充電系統(tǒng)。本節(jié)將詳細(xì)描述該系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)。圖5顯示了系統(tǒng)的組成。PEV框表示車(chē)輛和車(chē)載模塊。OBCM是車(chē)載充電模式，它控制充電和電池內(nèi)部允許的電量?；旌峡刂铺幚砥魇荘EV的主控制器。數(shù)據(jù)記錄管理是車(chē)輛和云之間的接口模塊。有兩個(gè)多協(xié)議路由器。一個(gè)放在車(chē)上，叫做PEVMPR，另一個(gè)放在EVSE上，叫做EVSEMPR。MPR的任務(wù)是在車(chē)輛和電動(dòng)車(chē)輛供電設(shè)備之間提供充分的握手。應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)是將ZigBee信號(hào)轉(zhuǎn)換為Wi-Fi的模塊。智能電表可以提供成本和DRLC數(shù)據(jù)，由電力公司提供。電力線載波是車(chē)輛和電動(dòng)車(chē)輛供電設(shè)備之間使用的通信協(xié)議。控制器局域網(wǎng)是大多數(shù)汽車(chē)模塊之間使用的通用通信協(xié)議。

圖5智能充電系統(tǒng)的組成

當(dāng)連接器連接到PEV時(shí),OBCM識(shí)別并將其與HCP模塊通信。通常情況下,充電應(yīng)啟動(dòng)，電源將開(kāi)始從電網(wǎng)轉(zhuǎn)移到高壓電池。在智能充電的情況下，智能電表將通過(guò)ZigBee鏈路向ALG模塊傳輸下一個(gè)24小時(shí)數(shù)據(jù)的所有價(jià)格和DRLC信息,如圖3、圖4所示。ALG模塊然后通過(guò)家庭/辦公室WiFi將此信息傳輸?shù)紼VSEMPR。然后,EVSEMPR使用PLC將相同的信息傳輸?shù)杰?chē)輛MPR。車(chē)輛MPR(PEVMPR)接收此信息，然后通過(guò)CAN將其傳送給車(chē)輛。一旦車(chē)輛接收到此信息，它就斷定連接器已連接到智能電網(wǎng)系統(tǒng)，并啟動(dòng)相應(yīng)的計(jì)算，然后通過(guò)CAN將結(jié)果傳送到DRM模塊。然后，DRM模塊通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將此信息發(fā)送到駕駛員/客戶可以訪問(wèn)并與PEV通信的網(wǎng)頁(yè)。DRM模塊裝有一張?jiān)试S進(jìn)行此通信的手機(jī)SIM卡。DRM充當(dāng)客戶和PEV之間的信使。客戶選擇目標(biāo)PEV的SOC、開(kāi)始、結(jié)束日期和時(shí)間，然后將此信息發(fā)送到車(chē)輛。網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器將此信息傳遞給DRM。然后,DRM將此信息傳送給車(chē)輛。車(chē)輛現(xiàn)在擁有計(jì)算結(jié)果所需的所有信息。結(jié)果包括充電成本、開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間以及快、便宜和優(yōu)化選項(xiàng)的結(jié)束SOC。這些結(jié)果隨后通過(guò)DRM發(fā)送回客戶。然后客戶選擇任一選項(xiàng)并將結(jié)果發(fā)送到車(chē)輛。然后，車(chē)輛將遵循命令選項(xiàng)，該選項(xiàng)可能包括繼續(xù)為車(chē)輛充電或停止充電并在客戶選擇的其他時(shí)間充電。

3 電動(dòng)汽車(chē)智能充電系統(tǒng)架構(gòu)

基于以上深度的分析，解決車(chē)聯(lián)網(wǎng)充電服務(wù)問(wèn)題的根本要從兩個(gè)方面入手：一是加強(qiáng)車(chē)聯(lián)網(wǎng)能源供應(yīng)與充電需求的匹配度；二是增加充電樁自檢測(cè)能力，并能通過(guò)程序自優(yōu)化方法對(duì)充電樁進(jìn)行升級(jí)。本文針對(duì)兩個(gè)主要需求采用邊緣云模塊的方式，不同的云功能設(shè)計(jì)不同的模塊，還能借助云特性實(shí)現(xiàn)云模塊間的數(shù)據(jù)耦合與擴(kuò)展。通過(guò)功能云數(shù)據(jù)與能源管理系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備相互聯(lián)系，可支撐整個(gè)充電過(guò)程服務(wù)的實(shí)現(xiàn)。整體架構(gòu)如圖6所示。

圖6 基于云平臺(tái)數(shù)據(jù)管理架構(gòu)

車(chē)聯(lián)網(wǎng)對(duì)于封閉式的電網(wǎng)而言，屬于信息外網(wǎng)，因此架構(gòu)從縱向來(lái)看劃分為信息內(nèi)網(wǎng)與信息外網(wǎng)兩部分。信息內(nèi)網(wǎng)側(cè)重于能源側(cè)，包括配電網(wǎng)發(fā)電-充電樁供電-供電交易計(jì)量，其過(guò)程具體可描述為智能配電網(wǎng)將傳統(tǒng)電網(wǎng)或分布式新能源等不同形式能源通過(guò)10kV電纜通道傳輸?shù)侥茉绰酚善鳎赡茉绰酚善鞲鶕?jù)用戶需求將能源分配給的汽車(chē)充電，并將充電結(jié)果反饋到交易中心進(jìn)行記錄，完成收費(fèi)過(guò)程。信息外網(wǎng)側(cè)重于充電服務(wù)，主要由用戶電動(dòng)汽車(chē)、用戶信息交互APP及車(chē)聯(lián)網(wǎng)組成，其過(guò)程具體可描述為當(dāng)車(chē)輛需要充電時(shí)，利用APP軟件將需求發(fā)送到車(chē)聯(lián)網(wǎng)，車(chē)聯(lián)網(wǎng)根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)充電樁圈的空閑情況及設(shè)備狀態(tài)情況，合理推送充電方案，完成充電過(guò)程。

基于邊緣云平臺(tái)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)架構(gòu)與傳統(tǒng)架構(gòu)的不同之處在于，部分原由能源交易管理系統(tǒng)執(zhí)行的功能下放到車(chē)聯(lián)網(wǎng)內(nèi)。BMS（Battery ManagementSystem）是動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的約束，掌握電池的狀態(tài)，保證充放電過(guò)程的安全，功能模塊集成在車(chē)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中；能源管理系統(tǒng)對(duì)每個(gè)充電樁運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)邏輯形式發(fā)送到車(chē)聯(lián)網(wǎng)云端，進(jìn)行鏡像存儲(chǔ)，車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的控制云能更充分結(jié)合用戶用能行為習(xí)慣，將用戶群體需求圈中的所有充電樁供能

狀態(tài)集中建模，綜合參考用戶等待時(shí)間、充電樁群綜合供能效率、車(chē)輛服務(wù)移動(dòng)綜合距離等評(píng)價(jià)參量，保證分配方案的合理化。將控制權(quán)下放到車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，1.它屬于分布式管理方式，采用邊緣云處理的方法，能夠更快地出具分配方案，相比能源管理系統(tǒng)集中式處理方式，效率和準(zhǔn)確率均會(huì)有所提升，也能降低集中數(shù)據(jù)管理的負(fù)擔(dān)；2.它與用戶直接接觸，可以較靈活地根據(jù)用戶充電習(xí)慣的改變而優(yōu)化能源分配模型，實(shí)時(shí)更新云數(shù)據(jù)庫(kù)空間內(nèi)容，以更多數(shù)據(jù)服務(wù)形式滿足用戶服務(wù)的要求。

其次基于邊緣云平臺(tái)增加的檢測(cè)云模塊，通過(guò)在系統(tǒng)主站部署一套智能化檢測(cè)裝置，提前將常規(guī)性充電樁運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)方案轉(zhuǎn)換成軟件編碼形式，周期性地下發(fā)自檢模式控制指令，充電樁會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)自檢功能，完成線纜連接、電流額定功率、通信故障等系列檢測(cè)程序，終形成自檢報(bào)告，對(duì)于有問(wèn)題節(jié)點(diǎn)會(huì)將警示消息傳輸?shù)杰?chē)聯(lián)網(wǎng)，車(chē)聯(lián)網(wǎng)會(huì)根據(jù)充電樁狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整分配方案，并下發(fā)檢修信息到能源管理平臺(tái)，報(bào)送電網(wǎng)進(jìn)行檢修。檢測(cè)云從設(shè)備自身狀態(tài)出發(fā)提升了設(shè)備使用壽命，也變相緩解了充電樁使用的壓力。

4 基于邊緣計(jì)算的有序充電算法實(shí)現(xiàn)

車(chē)聯(lián)網(wǎng)有序充電服務(wù)過(guò)程以用戶側(cè)需求為主，按照先預(yù)測(cè)用戶充電需求趨勢(shì)來(lái)提前部署充電樁分配方案。如果采用傳統(tǒng)的需求與充電樁實(shí)時(shí)匹配方案，經(jīng)常出現(xiàn)充電樁無(wú)空閑的狀態(tài)，因此要對(duì)需求提前預(yù)測(cè)，才能盡量保障能源的供應(yīng)。有序充電流程如圖7所示。

圖7 有序充電流程

電動(dòng)汽車(chē)用戶接收到的信息可能包括電價(jià)信息、獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰信息、充放電功率限制、充放電時(shí)間限制等。這些信息可能來(lái)自于不同的主體，電動(dòng)汽車(chē)用戶根據(jù)這些信息結(jié)合自身的行駛需求，對(duì)各種信息做出選擇和響應(yīng)決策。同一充電設(shè)施可能被多個(gè)用戶使用，電動(dòng)汽車(chē)用戶并不是直接的電力用戶。在這些公共停車(chē)位上，包含了長(zhǎng)時(shí)間充電或快速充電的需求，可具備功率較大的交流充電或者直流充電設(shè)施。這些充電設(shè)施應(yīng)具備用戶識(shí)別和充電費(fèi)用結(jié)算功能。多輛電動(dòng)汽車(chē)充放電協(xié)調(diào)控制的目標(biāo)包括：1.執(zhí)行上級(jí)控制命令；2.滿足各電動(dòng)汽車(chē)用戶的充電需求。在控制過(guò)程中，電動(dòng)汽車(chē)接入、退出，各控制對(duì)象的狀態(tài)在不斷地變化。協(xié)調(diào)控制策略應(yīng)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地進(jìn)行調(diào)整，可見(jiàn)控制策略是有序充電規(guī)則制定的核心。本文采用基于密度聚類的方式對(duì)用戶充電行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，具體測(cè)算過(guò)程如下：

（1）構(gòu)建一個(gè)三維的信息采集坐標(biāo)，橫坐標(biāo)為用戶需要充電時(shí)間，縱坐標(biāo)為充電電量，空間坐標(biāo)為發(fā)出充電需求時(shí)車(chē)輛所在位置。

（2）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，選擇不同時(shí)間段的充電行為進(jìn)行采集，在三維坐標(biāo)軸上記錄下多方面信息，在坐標(biāo)軸上標(biāo)識(shí)出的一個(gè)點(diǎn)表示一個(gè)車(chē)輛在某個(gè)空間位置需要充電的電量信息，終在坐標(biāo)軸上形成多個(gè)標(biāo)識(shí)位置不同的節(jié)點(diǎn)。

（3）將n個(gè)訓(xùn)練節(jié)點(diǎn)均標(biāo)識(shí)在坐標(biāo)軸上，從圖面上初步確定了核心節(jié)點(diǎn)k，以這k個(gè)核心節(jié)點(diǎn)為起點(diǎn)，設(shè)定距離門(mén)限值δ，分別計(jì)算k個(gè)核心節(jié)點(diǎn)周?chē)?jié)點(diǎn)的距離，計(jì)算條件如下：

通過(guò)計(jì)算，可以形成k個(gè)不同范圍密度圈。

計(jì)算遺漏節(jié)點(diǎn)t，將每個(gè)遺漏點(diǎn)再分別與k個(gè)密度圈的節(jié)點(diǎn)計(jì)算距離，選擇小的距離值，然后納入到此密度圈中；依次計(jì)算，直到遺漏節(jié)點(diǎn)劃分完畢，記錄t個(gè)節(jié)點(diǎn)距離值L，并備注為特殊節(jié)點(diǎn)。具體映射模型如圖8所示。

圖8基于密度計(jì)算的需求-能源映射模型

至此，完成用戶充電行為的坐標(biāo)描述，用能行為直觀地表示成不同的能量密度圈，機(jī)器可以容易計(jì)算出每個(gè)密度圈中表示的充電總量、車(chē)輛數(shù)量、聚集時(shí)間段和充電區(qū)域，從而可以大致描繪出詳細(xì)的充電行為曲線圖。依照此行為曲線圖中位置及電量參量，將充電樁群進(jìn)行密度劃分，同樣形成不同的密度集，將兩個(gè)密度集進(jìn)行比對(duì)，構(gòu)建兩個(gè)參量的密度圈一對(duì)一、一對(duì)多的映射關(guān)系。

（1）充電樁聚集密度太零散，用戶需求側(cè)一個(gè)密度圈會(huì)對(duì)應(yīng)多個(gè)能量側(cè)密度圈。

（2）用戶用能量過(guò)大，同樣需要多個(gè)能量側(cè)密度圈來(lái)映射。

（3）一對(duì)一的情況是指用戶側(cè)需求剛好在同區(qū)域的能量圈范圍內(nèi)[8]。

無(wú)論哪種映射關(guān)系，具體到圈內(nèi)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的映射關(guān)系均是在能量維度滿足的條件下，距離短原理來(lái)計(jì)算。按照需求側(cè)和能源側(cè)負(fù)荷曲線匹配結(jié)果形成充電序列，車(chē)聯(lián)網(wǎng)以設(shè)定順序下發(fā)充電樁分配指令，電動(dòng)汽車(chē)依照指令完成充電路徑。通過(guò)本文設(shè)計(jì)的有序充電服務(wù)計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)了充電樁運(yùn)行狀態(tài)與用戶需求的共同聯(lián)網(wǎng)分析，分析模型在控制云中集成實(shí)現(xiàn)，適應(yīng)用戶需求改變和充電樁狀態(tài)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，可以實(shí)時(shí)更新模型條件及映射關(guān)系，保持車(chē)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模型的適應(yīng)性。

5安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)選型方案

5.1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)，用戶通過(guò)微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

5.2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)。

5.3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，充電用戶提供充電小程序。

5.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

5.4.1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。

5.4.2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。

5.4.3交易管理

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

5.4.4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)。充電用戶也可通過(guò)充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。

5.4.5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，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

5.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶，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)可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

5.4.7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、查詢流量卡使用情況、查詢充電\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

5.4.8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。

5.5系統(tǒng)硬件配置

6結(jié)束語(yǔ)

提出了一個(gè)描述如何實(shí)現(xiàn)智能充電的設(shè)計(jì)思路和方法。該充電系統(tǒng)能夠根據(jù)未來(lái)電網(wǎng)電價(jià)和可用負(fù)載實(shí)時(shí)調(diào)整充電方案，使用戶花費(fèi)少，對(duì)電網(wǎng)的影響小。本文介紹了用于計(jì)算成本、充電時(shí)間和終SOC的算法,以獲得便宜、快和優(yōu)化的方案。該使電動(dòng)汽車(chē)、PEV與電網(wǎng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)交互。與現(xiàn)有充電技術(shù)相比，提出的充電技術(shù)在不需過(guò)多的智能設(shè)備支撐下，能夠減少成本，避免負(fù)載過(guò)大造成的損害，可以成功地用于減輕電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。賦予新功能的車(chē)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)不僅實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛充電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)及可視化控制功能，還實(shí)現(xiàn)了充電樁站設(shè)備的自動(dòng)檢測(cè)能力，節(jié)約了大量人力的常規(guī)檢查。

參考文獻(xiàn)

1. 張林,賴向平，彭皓月,李智,劉超群.基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的含電動(dòng)汽車(chē)虛擬電廠優(yōu)化調(diào)度

2. 李景麗，楊旭晨，張琳娟,等．規(guī)?；妱?dòng)汽車(chē)有序充電分層控制策略研究

[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