安科瑞 劉邁

　　摘要： 隨著新能源汽車保有量的飛速增長，高速公路充電站的有序充電問題愈發(fā)凸顯。本文深入剖析高速公路充電站新能源汽車充電需求特點(diǎn)，探討當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)，并詳細(xì)闡述有序充電策略及其實(shí)施路徑，特別介紹安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)在助力有序充電開展方面的關(guān)鍵作用，旨在為提升高速公路充電站運(yùn)營效率、保障新能源汽車出行便利性提供理論與實(shí)踐參考。

　　關(guān)鍵詞：高速公路充電站；新能源汽車；有序充電策略；安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)；電網(wǎng)負(fù)荷

　　一、引言

　　在全球倡導(dǎo)綠色能源、低碳出行的大背景下，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，高速公路作為長距離出行的重要通道，沿線充電站的建設(shè)與運(yùn)營至關(guān)重要。然而，電動(dòng)汽車集中充電需求與充電站供電能力、電網(wǎng)負(fù)荷之間的矛盾日益突出，如何實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車在高速公路充電站的有序充電，成為保障電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、優(yōu)化能源利用的關(guān)鍵課題。

　　二、高速公路充電站電動(dòng)汽車充電需求特點(diǎn)

　　2.1充電時(shí)間集中性

　　高速公路充電站的使用高峰通常與節(jié)假日出行、長途通勤時(shí)段高度重合。例如，春節(jié)、國慶等長假期間，大量返鄉(xiāng)、出游車輛集中上路，且行程安排緊湊，車主往往在服務(wù)區(qū)短暫停留時(shí)急需快速充電，導(dǎo)致特定時(shí)段充電需求驟增，給充電站帶來巨大壓力。

　　2.2充電需求緊迫性

　　與城市內(nèi)日常通勤充電不同，高速公路上電動(dòng)汽車電量消耗快，一旦電量告急，車主對快速找到可用充電樁并完成充電的需求比較迫切，否則將面臨“續(xù)航焦慮"，甚至滯留高速，影響行程安全與順暢。

　　2.3車型及電池多樣性

　　市面上電動(dòng)汽車品牌、型號繁多，電池容量、充電功率各異。不同車型適配的充電樁類型與充電速度存在差異，這要求高速公路充電站具備多樣化的充電設(shè)施，以滿足各類車輛需求，同時(shí)增加了充電調(diào)度與管理的復(fù)雜性。

　　三、高速公路充電站有序充電面臨的挑戰(zhàn)

　　3.1電網(wǎng)負(fù)荷沖擊

　　大量電動(dòng)汽車同時(shí)充電，瞬間功率需求巨大，易超出服務(wù)區(qū)原有配電網(wǎng)供電容量，引發(fā)電壓跌落、諧波污染等問題，不僅影響充電效率，還可能危及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，甚至波及周邊區(qū)域用電。

　　3.2充電樁利用率不均

　　受地理位置、周邊交通流量等因素影響，不同高速公路服務(wù)區(qū)充電站的使用率差異顯著。部分熱門服務(wù)區(qū)充電樁供不應(yīng)求，車主排隊(duì)等待時(shí)間長；而偏遠(yuǎn)服務(wù)區(qū)則可能長時(shí)間閑置，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，整體充電樁資源未能得到有效配置。

　　3.3充電調(diào)度困難

　　面對眾多同時(shí)段請求充電的車輛，如何依據(jù)車輛剩余電量、續(xù)航需求、充電樁狀態(tài)等多因素，合理分配充電資源，制定完善的充電序列，是目前亟待解決的難題。傳統(tǒng)人工調(diào)度方式效率低下，難以適應(yīng)復(fù)雜多變的充電場景。

　　四、有序充電策略探討

　　4.1基于時(shí)間-電價(jià)的引導(dǎo)策略

　　制定分時(shí)電價(jià)機(jī)制，根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷情況劃分峰、谷、平不同時(shí)段，設(shè)置差異化電價(jià)。引導(dǎo)車主在低谷電價(jià)時(shí)段充電，利用價(jià)格杠桿調(diào)節(jié)充電需求，緩解高峰時(shí)段電網(wǎng)壓力，同時(shí)降低車主充電成本，實(shí)現(xiàn)雙贏。例如，夜間車流量小、電網(wǎng)負(fù)荷輕時(shí)，大幅降低電價(jià)，吸引車主錯(cuò)峰充電。

　　4.2智能充電調(diào)度算法

　　運(yùn)用算法模型，如動(dòng)態(tài)規(guī)劃、遺傳算法等，綜合考慮車輛排隊(duì)長度、剩余電量、預(yù)計(jì)充電時(shí)長、充電樁功率等參數(shù)，實(shí)時(shí)優(yōu)化充電調(diào)度方案。當(dāng)多輛車同時(shí)到達(dá)時(shí)，快速為每輛車分配合適的充電樁與充電時(shí)段，縮短整體充電等待時(shí)間，提高充電站服務(wù)效率。

　　4.3車-樁-網(wǎng)協(xié)同控制

　　建立電動(dòng)汽車、充電樁與電網(wǎng)之間的實(shí)時(shí)通信與協(xié)同控制系統(tǒng)。充電樁實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷接近閾值時(shí)，自動(dòng)調(diào)整向車輛輸出的充電功率；車輛端接收指令，動(dòng)態(tài)調(diào)整充電需求，確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，保障車輛基本充電需求得以滿足，實(shí)現(xiàn)三方互動(dòng)、協(xié)調(diào)運(yùn)行。

　　五、安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)助力有序充電開展

　　5.1概述

　　AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(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。

　　5.2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(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、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(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。

　　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，對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長、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。

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)場問題。

5.4.5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。

5.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

　　在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營商戶，運(yùn)營商可建立和管理其運(yùn)營所需站點(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

　　六.結(jié)論

　　高速公路充電站電動(dòng)汽車有序充電是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，面臨諸多挑戰(zhàn)，但通過深入了解充電需求特點(diǎn)，實(shí)施針對性的有序充電策略，并借助安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)等技術(shù)手段賦能，有望實(shí)現(xiàn)高速公路充電站的有效運(yùn)營、電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行以及電動(dòng)汽車用戶的舒適充電體驗(yàn)。未來，隨著技術(shù)創(chuàng)新與協(xié)同合作的不斷推進(jìn)，高速公路充電站將為電動(dòng)汽車暢行無憂提供更加堅(jiān)實(shí)的保障，助力綠色交通邁向新高度。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]肖偉,夏華.國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司

　　[2]姜嵐清,張勇.電動(dòng)公交車線路和充電設(shè)施及策略規(guī)劃方法研究.

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