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浅聊充电桩有序充电与配电网需求侧响应结合的优异性分析及策略探索
2024-11-22 阅读(240)
张继冬
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要： 随着电动汽车的普及，充电桩的大规模应用给配电网带来了诸多挑战。本文深入分析了充电桩有序充电与配电网需求侧响应相结合的优异性，包括对配电网负荷曲线的优化、提高能源利用效率、降低用户充电成本等方面。同时，对实现这种结合的策略进行了探索，涵盖技术手段、市场机制以及政策支持等内容，旨在为促进电动汽车与配电网的协调发展提供参考。
2.1.1、削峰填谷
电动汽车的无序充电往往会在用电高峰时段增加配电网的负荷压力，而有序充电可根据配电网的实时负荷情况，引导电动汽车在负荷低谷时段充电，如夜间谷电时段。这样能有效降低高峰时段的负荷峰值，提高低谷时段的负荷水平，使配电网负荷曲线更加平缓，减少配电网的扩容需求。
2.1.2、缓解电压波动
无序充电时，大量充电桩同时接入可能导致局部电压骤降或骤升。有序充电结合需求侧响应可通过合理安排充电功率和时间，避免这种集中充电行为对电压的冲击，维持配电网电压的稳定。
2.2.1充分利用可再生能源
随着可再生能源在能源结构中的占比不断提高，其发电的间歇性和波动性也给电网消纳带来挑战。有序充电可根据可再生能源的发电情况，如风电、光伏发电的出力时段，引导电动汽车在可再生能源发电过剩时段充电，提高可再生能源的就地消纳能力，减少弃风、弃光现象，实现能源的高效利用。
2.2.2降低配电网网损
通过优化充电时间和功率，使配电网的潮流分布更加合理，减少因不合理的充电负荷分布导致的线路损耗，从而提高配电网的整体能源利用效率。
2.3.1、利用分时电价机制
配电网需求侧响应通常会配合分时电价政策。有序充电可引导用户在电价低谷时段充电，此时电价较低，用户可以节省充电费用。例如，夜间谷电时段电价可能仅为高峰时段的一半甚至更低，长期下来，能为电动汽车用户带来可观的成本节约。
2.3.2、参与需求响应补贴
在一些地区，参与配电网需求侧响应的用户可获得相应的补贴。当充电桩有序充电与需求侧响应结合时，用户按照引导合理充电，除了节省电价成本外，还有机会获得额外的补贴，进一步降低充电成本。
2.4.1、提升用户体验
有序充电与需求侧响应结合能保障充电的及时性和稳定性，避免因配电网故障或过载导致的充电中断等问题，提升电动汽车用户的充电体验，从而促进电动汽车的推广和使用。
2.4.2、推动充电桩基础设施建设
这种结合有利于配电网更好地接纳充电桩负荷，降低充电桩建设对配电网改造的要求，使得充电桩基础设施建设更加顺利，为电动汽车产业的发展提供有力支撑。
3.1.1、智能充电控制系统
研发和应用智能充电控制系统，该系统能够实时监测配电网的负荷、电压、可再生能源出力等信息，并根据这些信息以及预设的充电策略，对充电桩的充电功率和时间进行精准控制。例如，通过与配电网调度中心通信，接收实时调度指令，实现对电动汽车充电行为的有序引导。
3.1.2、车网互动技术
推广车网互动技术，如双向充放电功能的充电桩。电动汽车不仅可以从电网充电，还可以在配电网需要时向电网放电，实现电能的双向流动。在配电网负荷高峰时段，电动汽车可向电网放电，起到削峰作用；在可再生能源发电过剩时段，可吸收多余电能充电，进一步提高能源利用效率。
3.2.1、完善分时电价体系
进一步细化和完善分时电价体系，根据不同地区、不同季节的负荷特性和可再生能源发电情况，设置更加合理的峰谷电价时段和价差。例如，在夏季空调用电高峰时段，适当提高高峰电价，同时延长夜间谷电时段，激励用户在谷电时段充电。
3.2.2、建立需求响应市场
建立健全需求响应市场，明确参与方的权利和义务，规范需求响应交易流程。充电桩运营商或电动汽车用户可作为需求响应资源参与市场交易，通过响应配电网的需求，获得相应的经济补偿，提高其参与的积极性。
3.3.1、补贴政策
政府出台相关补贴政策，对采用智能充电控制系统、具备车网互动功能的充电桩给予建设补贴，鼓励充电桩运营商升级改造设备。同时，对积极参与配电网需求侧响应的用户给予充电补贴，提高用户参与的热情。
3.3.2、规划引导
在城市规划和配电网规划中，充分考虑充电桩有序充电与需求侧响应的结合需求。合理布局充电桩，确保其接入配电网的便利性和合理性。同时，制定相应的配电网升级改造计划，为实现两者的结合提供硬件基础。
4.安科瑞充电桩收费运营云平台助力有序充电开展
4.1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。
4.2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。
4.3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。
4.4安科瑞充电桩云平台系统功能
4.4.1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。
4.4.2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。
4.4.3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。
4.4.4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。
4.4.5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。
4.4.6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。
4.4.7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
4.4.8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。
4.5系统硬件配置
5、结论
充电桩有序充电与配电网需求侧响应的结合具有显著的优异性，在优化配电网运行、提升能源利用效率、降低用户成本以及推动电动汽车产业发展等方面发挥着重要作用。通过实施涵盖技术、市场、政策层面的有效策略，能够促进二者的紧密结合，实现电动汽车与配电网的协调发展，为构建更加绿色、高效、智能的能源生态系统奠定坚实基础。未来，需持续关注并深入研究相关领域，不断完善结合策略，以适应能源转型和电动汽车产业快速发展的需求。
参考文献：
[1]陈启元，张强，欧渊，等.充电桩有序充电与配电网需求侧响应结合的优异性分析
[2]李海斌.基于需求响应的电动汽车有序充电策略研究[J],2021.
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版
作者简介
张继冬，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司。
