淺談基于“車-路-站-網(wǎng)”信息耦合的電動(dòng)汽車有序充電策略

安科瑞 陳聰

摘要： 隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，充電需求的不斷增長(zhǎng)給電網(wǎng)帶來(lái)了巨大壓力。本文提出了一種基于“車-路-站-網(wǎng)”信息耦合的電動(dòng)汽車有序充電策略，通過整合車輛、道路、充電站和電網(wǎng)的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車充電行為的優(yōu)化管理，以提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和充電效率，同時(shí)降低用戶充電成本。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車充電，有序充電策略，降低充電成本

1.引言

電動(dòng)汽車作為一種環(huán)保、的交通工具，正逐漸成為未來(lái)交通的發(fā)展趨勢(shì)。然而，大規(guī)模電動(dòng)汽車的無(wú)序充電可能導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)、電壓下降等問題，影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為了解決這些問題，需要制定有效的電動(dòng)汽車有序充電策略，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

“車-路-站-網(wǎng)”信息耦合是指將電動(dòng)汽車、道路、充電站和電網(wǎng)的信息進(jìn)行整合和交互，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車充電行為的監(jiān)控和優(yōu)化管理。通過這種信息耦合，可以充分利用各方的資源和優(yōu)勢(shì)，提高充電效率，降低充電成本，同時(shí)保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.“車-路-站-網(wǎng)”信息耦合的實(shí)現(xiàn)

（一）車輛信息

電動(dòng)汽車可以通過車載通信設(shè)備向電網(wǎng)和充電站發(fā)送自身的電池狀態(tài)、行駛路線、充電需求等信息。這些信息可以幫助電網(wǎng)和充電站制定合理的充電計(jì)劃，提高充電效率。

1. 道路信息

道路信息包括交通流量、路況等，可以通過交通監(jiān)控系統(tǒng)和車載導(dǎo)航設(shè)備獲取。這些信息可以幫助電動(dòng)汽車選擇的行駛路線和充電站點(diǎn)，減少充電等待時(shí)間。

1. 充電站信息

充電站可以向電網(wǎng)和電動(dòng)汽車發(fā)送自身的位置、充電功率、空閑充電樁數(shù)量等信息。這些信息可以幫助電動(dòng)汽車選擇合適的充電站點(diǎn)，提高充電效率。

1. 電網(wǎng)信息

電網(wǎng)可以向電動(dòng)汽車和充電站發(fā)送電網(wǎng)負(fù)荷、電價(jià)等信息。這些信息可以幫助電動(dòng)汽車和充電站制定合理的充電計(jì)劃，降低充電成本。

3.有序充電策略的制定

（一）基于電網(wǎng)負(fù)荷的充電策略

根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷情況，制定不同的充電價(jià)格。在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段，降低充電價(jià)格，鼓勵(lì)電動(dòng)汽車充電；在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)段，提高充電價(jià)格，電動(dòng)汽車充電。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)負(fù)荷變化，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷超過一定閾值時(shí)，暫停部分電動(dòng)汽車的充電，以保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1. 基于車輛行駛路線的充電策略

根據(jù)電動(dòng)汽車的行駛路線和剩余電量，預(yù)測(cè)電動(dòng)汽車的充電需求。在電動(dòng)汽車行駛路線上的充電站提前為其預(yù)留充電樁，減少充電等待時(shí)間。

對(duì)于長(zhǎng)途行駛的電動(dòng)汽車，優(yōu)先在高速公路服務(wù)區(qū)等大功率充電站進(jìn)行快速充電，以縮短充電時(shí)間。

1. 基于充電站空閑狀態(tài)的充電策略

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電站的空閑充電樁數(shù)量，當(dāng)空閑充電樁數(shù)量較多時(shí)，鼓勵(lì)電動(dòng)汽車前往充電；當(dāng)空閑充電樁數(shù)量較少時(shí)，引導(dǎo)電動(dòng)汽車選擇其他充電站或等待一段時(shí)間后再進(jìn)行充電。

對(duì)于急需充電的電動(dòng)汽車，可以通過優(yōu)先排隊(duì)等方式，確保其能夠盡快充電。

4.信息交互與協(xié)調(diào)機(jī)制

4.1信息交互平臺(tái)

建立一個(gè)“車-路-站-網(wǎng)”信息交互平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各方信息的實(shí)時(shí)共享和交互。

該平臺(tái)可以采用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，對(duì)大量的信息進(jìn)行處理和分析，為有序充電策略的制定提供支持。

4.2協(xié)調(diào)機(jī)制

建立一套協(xié)調(diào)機(jī)制，確保各方在信息交互和充電行為管理中能夠協(xié)調(diào)一致。例如，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷過高時(shí)，電網(wǎng)可以通過信息交互平臺(tái)向充電站發(fā)送指令，暫停部分電動(dòng)汽車的充電；充電站則可以根據(jù)指令，對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行合理的引導(dǎo)和管理。

5.實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

為了驗(yàn)證基于“車-路-站-網(wǎng)”信息耦合的電動(dòng)汽車有序充電策略的有效性，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該策略能夠有效地降低電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)，提高充電效率，同時(shí)降低用戶充電成本。

（1）基于交通能源互聯(lián)網(wǎng)理論構(gòu)建“車-路-站網(wǎng)”信息耦合模型，聯(lián)合各方實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)4方相互影響下的電動(dòng)汽車選擇不同路徑的充電結(jié)果，為綜合4方利益充電選擇策略的實(shí)現(xiàn)提供現(xiàn)實(shí)依據(jù)。

（2）將提升電動(dòng)汽車用戶充電體驗(yàn)、改善交通和充電站擁擠程度、提高充電站設(shè)備利用率和配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性作為引導(dǎo)電動(dòng)汽車的充電目標(biāo)，為電動(dòng)汽車用戶利于4方主體的充電路徑，解決了無(wú)序充電導(dǎo)致其他主體運(yùn)行體驗(yàn)降低的問題，提高“車-路-站-網(wǎng)”的整體運(yùn)行水平。

（3）電動(dòng)汽車規(guī)模后其慢充負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)的影響也逐漸，而考慮電動(dòng)汽車快充與慢充負(fù)荷聯(lián)合優(yōu)化的充電策略能夠進(jìn)一步降低配電網(wǎng)的負(fù)荷波動(dòng)，提升配電網(wǎng)的穩(wěn)定性，增加配電網(wǎng)對(duì)電動(dòng)汽車的承載能力。

6安.科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)助力有序充電開展

6.1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)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓，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)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

6.2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)。

6.3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(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

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(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電瓶車充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過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。

6.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

6.4.1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。

6.4.2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(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(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過平臺(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)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問題。

6.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過系統(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。

6.4.6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。

6.4.7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

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。

6.5系統(tǒng)硬件配置

7.結(jié)論

本文提出了一種基于“車-路-站-網(wǎng)”信息耦合的電動(dòng)汽車有序充電策略，通過整合車輛、道路、充電站和電網(wǎng)的信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)汽車充電行為的優(yōu)化管理。該策略能夠提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和充電效率，降低用戶充電成本，為電動(dòng)汽車的普及和發(fā)展提供了有力的支持。未來(lái)，可以進(jìn)一步完善該策略，提高其智能化水平和適應(yīng)性，以更好地滿足電動(dòng)汽車發(fā)展的需求。

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