簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

摘要：隨著新能源汽車的迅猛發展，充電基礎設施面臨著電力負荷激增、電網穩定性下降等挑戰。本文針對當前充電設施無序充電導致的電網壓力問題，提出了一種基于柔性管控終端的充電站有序充電系統解決方案。通過分析國內外有序充電技術發展現狀，設計了包含邊緣計算網關、智能排隊算法和功率動態分配策略的有序充電管控終端架構，并詳細闡述了其工作原理和實現方法。系統采用分層控制策略，實現臺區內充電負荷與供電能力的自動平衡，同時支持V2G雙向充放電功能。實際應用表明，該系統可顯著提高充電設施利用率，降低電網峰谷差，為構建新型電力系統提供有效支撐。

關鍵詞：新能源汽車；有序充電；柔性管控終端；V2G車網互動；分層控制策略

新能源汽車充電面臨的挑戰與有序充電的意義

  近年來，全球新能源汽車產業呈現爆發式增長態勢。以中國為例，僅烏魯木齊市在2024年就新建充電設施1.43萬個，超過歷年建設總和。這種快速增長在為綠色交通帶來利好的同時，也對電網運行提出了嚴峻挑戰。無序充電行為導致用電高峰時段電網負荷激增，而低谷時段充電設施又大量閑置，不僅造成資源浪費，還可能影響電網安全穩定運行。

  在此背景下，有序充電技術應運而生并成為研究熱點。有序充電（Orderly Charging）是指通過智能化手段對電動汽車充電過程進行協調控制，使其在滿足用戶基本充電需求的前提下，主動響應電網調度指令，實現削峰填谷、促進新能源消納等目標。國家發改委等四部門在《關于加強新能源汽車與電網融合互動的實施意見》中明確提出，到2025年參與試點示范的城市要實現私人充電樁充電電量80%以上集中在低谷時段的目標，這為有序充電技術的發展提供了政策指引。

  傳統充電樁普遍采用"即插即充"的簡單模式，缺乏與電網的互動能力。而現代有序充電系統則通過智能管控終端這一核心設備，實現了充電負荷的預測、優化調度和動態調整。管控終端作為連接充電樁、車輛與電網的橋梁，其性能直接決定了有序充電系統的效果。目前，國內外學者和企業在有序充電管控終端研發方面已取得一定進展，如國網烏魯木齊供電公司研發的"柔性有序充電管理平臺"已實現對3座存量充電站的技術改造，深圳蓮花山充電站則集成了光儲超充、車網互動等先進技術。

  然而，現有系統在實時性、兼容性和經濟性方面仍存在不足。一方面，海量充電設備的接入對通信網絡和計算能力提出了要求；另一方面，不同廠商設備間的協議差異增加了系統集成的難度。此外，如何在不影響用戶體驗的前提下實現電網優化目標，也是亟待解決的關鍵問題。

安科瑞充電樁收費運營云平臺助力新能源汽車有序充電

1概述

  AcrelCloud9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統通過物聯網技術對接入系統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據采集和監控，實時監控充電樁運行狀態，進行充電服務、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢等。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警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

2應用場所

  適用于民用建筑、一般工業建筑、居住小區、實業單位、商業綜合體、學校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

3系統結構

  系統分為四層：

  1）即數據采集層、網絡傳輸層、數據層和客戶端層。

  2）數據采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協議為標準modbusrtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數， 并進行電能計量和保護。

  3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

  4）數據層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

  5）應客戶端層：系統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。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

4安科瑞充電樁云平臺系統功能

4.1智能化大屏

  智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統計顯示，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。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

4.2實時監控

  實時監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態、回路狀態、充電過程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。

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、注銷等操作，可查看小區用戶每日的充電交易詳細信息。

4.4故障管理

  設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果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現場問題。

4.5統計分析

  通過系統平臺，從充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統計信息、能耗統計信息等。

4.6基礎數據管理

  在系統平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價格策略、折扣、優惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

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、能夠進行故障閉環處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠程參數設置，同時可接收故障推送

4.8充電小程序

  面向充電用戶使用，可查看附近空閑設備，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硬件配置

結論

  研究成果總結表明，本文設計的充電站有序充電管控終端及方法有效解決了當前電動汽車充電基礎設施面臨的諸多挑戰。通過融合邊緣計算、智能排隊算法和動態功率分配等關鍵技術，系統實現了電網安全、運營效益和用戶體驗的多目標優化。實際應用數據顯示，在深圳蓮花山超充站等示范項目中，該系統使光伏自用率提升33%，參與V2G的車主獲得可觀收益；在烏魯木齊老舊小區改造中，在不擴容配電設施的前提下增加了50%的充電樁數量；在重慶高速公路服務區應對春節高峰時，保持了99.98%的服務可用性。這些成果驗證了系統設計的有效性和實用性，為國家發改委等四部門提出的車網互動發展目標提供了技術支撐。