浅谈基于“车-路-站-网”信息耦合的电动汽车有序充电策略
- 发布时间：2024/11/15 15:58:13
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浅谈基于“车-路-站-网”信息耦合的电动汽车有序充电策略
江苏安科瑞电能服务股份有限公司 江苏江阴 214400
摘要： 随着电动汽车的快速发展，充电需求的不断增长给电网带来了巨大压力。本文提出了一种基于“车-路-站-网”信息耦合的电动汽车有序充电策略，通过整合车辆、道路、充电站和电网的信息，实现对电动汽车充电行为的优化管理，以提高电网的稳定性和充电效率，同时降低用户充电成本。
关键词：电动汽车充电，有序充电策略，降低充电成本
1.引言
电动汽车作为一种环保、的交通工具，正逐渐成为未来交通的发展趋势。然而，大规模电动汽车的无序充电可能导致电网负荷波动、电压下降等问题，影响电网的安全稳定运行。为了解决这些问题，需要制定有效的电动汽车有序充电策略，实现电动汽车与电网的协调发展。
“车-路-站-网”信息耦合是指将电动汽车、道路、充电站和电网的信息进行整合和交互，以实现对电动汽车充电行为的监控和优化管理。通过这种信息耦合，可以充分利用各方的资源和优势，提高充电效率，降低充电成本，同时保障电网的安全稳定运行。
2.“车-路-站-网”信息耦合的实现
（一）车辆信息
电动汽车可以通过车载通信设备向电网和充电站发送自身的电池状态、行驶路线、充电需求等信息。这些信息可以帮助电网和充电站制定合理的充电计划，提高充电效率。
道路信息
道路信息包括交通流量、路况等，可以通过交通监控系统和车载导航设备获取。这些信息可以帮助电动汽车选择的行驶路线和充电站点，减少充电等待时间。
充电站信息
充电站可以向电网和电动汽车发送自身的位置、充电功率、空闲充电桩数量等信息。这些信息可以帮助电动汽车选择合适的充电站点，提高充电效率。
电网信息
电网可以向电动汽车和充电站发送电网负荷、电价等信息。这些信息可以帮助电动汽车和充电站制定合理的充电计划，降低充电成本。
3.有序充电策略的制定
（一）基于电网负荷的充电策略
根据电网负荷情况，制定不同的充电价格。在电网负荷低谷时段，降低充电价格，鼓励电动汽车充电；在电网负荷高峰时段，提高充电价格，电动汽车充电。
实时监测电网负荷变化，当电网负荷超过一定阈值时，暂停部分电动汽车的充电，以保障电网的安全稳定运行。
基于车辆行驶路线的充电策略
根据电动汽车的行驶路线和剩余电量，预测电动汽车的充电需求。在电动汽车行驶路线上的充电站提前为其预留充电桩，减少充电等待时间。
对于长途行驶的电动汽车，优先在高速公路服务区等大功率充电站进行快速充电，以缩短充电时间。
基于充电站空闲状态的充电策略
实时监测充电站的空闲充电桩数量，当空闲充电桩数量较多时，鼓励电动汽车前往充电；当空闲充电桩数量较少时，引导电动汽车选择其他充电站或等待一段时间后再进行充电。
对于急需充电的电动汽车，可以通过优先排队等方式，确保其能够尽快充电。
4.信息交互与协调机制
4.1信息交互平台
建立一个“车-路-站-网”信息交互平台，实现各方信息的实时共享和交互。
该平台可以采用云计算、大数据等技术，对大量的信息进行处理和分析，为有序充电策略的制定提供支持。
4.2协调机制
建立一套协调机制，确保各方在信息交互和充电行为管理中能够协调一致。例如，当电网负荷过高时，电网可以通过信息交互平台向充电站发送指令，暂停部分电动汽车的充电；充电站则可以根据指令，对电动汽车进行合理的引导和管理。
5.实验与结果分析
为了验证基于“车-路-站-网”信息耦合的电动汽车有序充电策略的有效性，进行了实验测试。实验结果表明，该策略能够有效地降低电网负荷波动，提高充电效率，同时降低用户充电成本。
（1）基于交通能源互联网理论构建“车-路-站网”信息耦合模型，联合各方实时数据预测4方相互影响下的电动汽车选择不同路径的充电结果，为综合4方利益充电选择策略的实现提供现实依据。
（2）将提升电动汽车用户充电体验、改善交通和充电站拥挤程度、提高充电站设备利用率和配电网电压稳定性作为引导电动汽车的充电目标，为电动汽车用户利于4方主体的充电路径，解决了无序充电导致其他主体运行体验降低的问题，提高“车-路-站-网”的整体运行水平。
（3）电动汽车规模后其慢充负荷对配电网的影响也逐渐，而考虑电动汽车快充与慢充负荷联合优化的充电策略能够进一步降低配电网的负荷波动，提升配电网的稳定性，增加配电网对电动汽车的承载能力。
6安.科瑞充电桩收费运营云平台助力有序充电开展
6.1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。
6.2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。
6.3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。
6.4安科瑞充电桩云平台系统功能
6.4.1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。
6.4.2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。
6.4.3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。
6.4.4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。
6.4.5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。
6.4.6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。
6.4.7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
6.4.8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。
6.5系统硬件配置
类型 | 型号 | 图片 | 功能 |
安科瑞充电桩收费运营云平台 | AcrelCloud-9000 |
| 安科瑞响应节能环保、绿色出行的号召，为广大用户提供慢充和快充两种充电方式壁挂式、落地式等多种类型的充电桩，包含智能7kW交流充电桩，30kW壁挂式直流充电桩，智能60kW/120kW直流一体式充电桩等来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求，提供电动汽车充电软件解决方案，可以随时随地享受便捷安全的充电服务，微信扫一扫、微信公众号、支付宝扫一扫、支付宝服务窗，充电方式多样化，为车主用户提供便捷、安全的充电服务。实现对动力电池快速、安全、合理的电量补给，能计时，计电度、计金额作为市民购电终端，同时为提高公共充电桩的效率和实用性。 |
互联网版智能交流桩 | AEV-AC007D |
| 额定功率7kW，单相三线制，防护等级IP65，具备防雷 保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用。 通讯方：4G/wifi/蓝牙支持刷卡，扫码、免费充电可选配显示屏 |
互联网版智能直流桩 | AEV-DC030D |
| 额定功率30kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远 程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电 |
互联网版智能直流桩 | AEV-DC060S |
| 额定功率60kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电 |
互联网版智能直流桩 | AEV-DC120S |
| 额定功率120kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电 |
10路电瓶车智能充电桩 | ACX10A系列 |
| 10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 ACX10A-TYHN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，扫码、免费充电 ACX10A-TYN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，免费充电 ACX10A-YHW：防护等级IP65，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YW：防护等级IP65，支持刷卡、免费充电 ACX10A-MW：防护等级IP65，仅支持免费充电 |
2路智能插座 | ACX2A系列 |
| 2路承载电流20A，单路输出电流10A，单回路功率2200W，总功率4400W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。 ACX2A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡、扫码充电 ACX2A-HN：防护等级IP21，支持扫码充电 ACX2A-YN：防护等级IP21，支持刷卡充电 |
20路电瓶车智能充电桩 | ACX20A系列 |
| 20路承载电流50A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率11kW。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。 ACX20A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX20A-YN：防护等级IP21，支持刷卡，免费充电 |
落地式电瓶车智能充电桩 | ACX10B系列 |
| 10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 ACX10B-YHW：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电,不带广告屏 ACX10B-YHW-LL：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电。液晶屏支持U盘本地投放图片及视频广告 |
绝缘监测仪 | AIM-D100-ES |
| AIM-D100-ES系列直流绝缘监测仪可以应用在15~1500V的直流系统中，用于在线监测直流不接地系统正负极对地绝缘电阻，当绝缘电阻低于设定值时，发出预警或报警信号。 |
绝缘监测仪 | AIM-D100-T |
| AIM-D100-T系列直流绝缘监测仪可以应用在10~1000V的直流系统中，用于在线监测直流不接地系统正负极对地绝缘电阻，当绝缘电阻低于设定值时，发出预警或报警信号。 |
智能边缘计算网关 | ANet-2E4SM |
| 4路RS485串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC12V～36V。支持4G扩展模块，485扩展模块。 |
扩展模块ANet-485 | M485模块：4路光耦隔离RS485 | ||
扩展模块ANet-M4G | M4G模块：支持4G全网通 | ||
导轨式单相电表 | ADL200 |
| 单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，输入电流：10（80）A； 电能精度：1级 支持Modbus和645协议 证书：MID/CE认证 |
导轨式电能计量表 | ADL400 |
| 三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，分相总有功电能，总正反向有功电能统计，总正反向无功电能统计；红外通讯；电流规格：经互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功电能精度0.5S级，无功电能精度2级 证书：MID/CE认证 |
无线计量仪表 | ADW300 |
| 三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，有功电能计量（正、反向）、四象限无功电能、总谐波含量、分次谐波含量（2～31次）；A、B、C、N四路测温；1路剩余电流测量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD显示；有功电能精度：0.5S级（改造项目） 证书：CPA/CE认证 |
导轨式直流电表 | DJSF1352-RN |
| 直流电压、电流、功率测量，正反向电能计量，复费率电能统计，SOE事件记录:8位LCD显示:红外通讯:电压输入*大1000V，电流外接分流器接入(75mV)或霍尔元件接入(0-5V);电能精度1级，1路485通讯，1路直流电能计量AC/DC85-265V供电 证书：MID/CE认证 |
面板直流电表 | PZ72L-DE |
| 直流电压、电流、功率测量，正反向电能计量:红外通讯:电压输入*大1000V，电流外接分流器接入·(75mV)或霍尔元件接入(0-20mA0-5V);电能精度1级 证书：CE认证 |
电气防火限流式保护器 | ASCP200-63D |
| 导轨式安装，可实现短路限流灭弧保护、过载限流保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测等功能;1路RS485通讯，1路NB或4G无线通讯(选配);额定电流为0~63A，额定电流菜单可设。 |
开口式电流互感器 | AKH-0.66/K |
| AKH-0.66K系列开口式电流互感器安装方便，无须拆一次母线，亦可带电操作，不影响客户正常用电，可与继电器保护、测量以及计量装置配套使用。 |
霍尔传感器 | AHKC |
| 霍尔电流传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换，通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种采集装置直接采集和接受，响应时间快，电流测量范围宽精度高，过载能力强，线性好，抗干扰能力强。 |
智能剩余电流继电器 | ASJ |
| 该系列继电器可与低压断路器或低压接触器等组成组合式的剩余电流动作保护器，主要适用于交流50Hz，额定电压为400V及以下的TT或TN系统配电线路，防止接地故障电流引起的设备和电气火灾事故，也可用于对人身触电危险提供间接接触保护。 |
7.结论
本文提出了一种基于“车-路-站-网”信息耦合的电动汽车有序充电策略，通过整合车辆、道路、充电站和电网的信息，实现了对电动汽车充电行为的优化管理。该策略能够提高电网的稳定性和充电效率，降低用户充电成本，为电动汽车的普及和发展提供了有力的支持。未来，可以进一步完善该策略，提高其智能化水平和适应性，以更好地满足电动汽车发展的需求。
参考文献：
[1]刘丽军.基于“车-路-站-网”信息耦合的电动汽车有序充电策略
[2]胡海涛，郑政，何正友，等.交通能源互联网体系架构及关键技术
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版