安科瑞 陳聰

摘要(yào):環境(jìng)汙(wū)染和(hé)能(néng)源(yuán)危機問題(tí)越發(fā)嚴重,電動汽(qì)車(chē)因(yīn)其低(dī)排放，低噪音(yīn)等優(yōu)勢受到廣泛關(guān)注(zhù)。但(dàn)大量接入電網充(chōng)電的電動汽車將會(huì)對(duì)電力係(xì)統產生巨大(dà)影(yǐng)響。特別是(shì)生活區域(yù),電(diàn)動(dòng)汽(qì)車用戶普遍(biàn)習慣(guàn)下班後(hòu)進入(rù)小(xiǎo)區立即給電動汽(qì)車充電(diàn),而這一時(shí)期正值(zhí)居民(mín)生活用電高峰時期,大規模不(bù)受控(kòng)的(dí)充電行為將對供電(diàn)係統產生安全(quán)風險,影(yǐng)響(xiǎng)電(diàn)網的正常(cháng)運(yùn)行(háng)。針對(duì)這(zhè)一現象(xiàng),以“削峰填穀”為主要目(mù)標建(jiàn)立(lì)住(zhù)宅區內電動汽(qì)車(chē)充(chōng)電電費(fèi)定價(jià)的雙(shuāng)層規劃模(mó)型,下層是個人用(yòng)戶充電電(diàn)費(fèi)最(zuì)小化模(mó)型,得到(dào)充(chōng)電(diàn)負荷,上層(céng)是電(diàn)網負荷時間(jiān)分布均衡(héng)模(mó)型(xíng),求(qiú)得快(kuài)，慢兩種充電方式的(dí)分時電價,通(tōng)過分時(shí)電(diàn)價改變(biàn)居民(mín)的(dí)充(chōng)電行(háng)為,引導(dǎo)居(jū)民錯(cuò)峰充電(diàn)，最(zuì)後通(tōng)過算例(lì)表(biǎo)明電(diàn)網供電穩定(dìng)性提高了(liǎo)57.66%。

關(guān)鍵詞:電(diàn)動汽(qì)車:分時電價(jià):雙(shuāng)層(céng)規劃模(mó)型(xíng):削峰(fēng)填穀

一，引言

傳(chuán)統能源逐漸(jiàn)枯竭,環境問題(tí)日(rì)益嚴重,作為(wéi)新能(néng)源(yuán)產業的電動(dòng)汽車因其(qí)低汙染，高轉換率的優(yōu)點受(shòu)到政(zhèng)府(fǔ)大力(lì)支持。隨(suí)著(zhuó)汽油成(chéng)本上(shàng)升和電動汽車(chē)電(diàn)池技術的不(bù)斷進(jìn)步,電動汽(qì)車逐漸成為傳統燃油汽車的替代品,廣受(shòu)群眾(zhòng)歡迎。在可預計(jì)的(dí)未(wèi)來:電動汽車市(shì)場(cháng)將(jiāng)不(bù)斷擴(kuò)大,電(diàn)動汽車數量(liáng)也(yě)將持(chí)續增多。但是,大規模電動(dòng)汽車接入(rù)電網(wǎng)無序充電時(shí)其負荷峰值可(kě)能(néng)超過(guò)電網的(dí)傳輸(shū)極限，打破電力係(xì)統的(dí)供(gōng)需平衡,進(jìn)而影(yǐng)響(xiǎng)電網的電壓穩定(dìng),針對這些問題(tí),可以從有(yǒu)序智(zhì)能(néng)充電(diàn)，充(chōng)電(diàn)定價策(cè)略等(děng)不同方麵(miàn)進行(háng)研究。本(běn)文就從價格方(fāng)麵考(kǎo)慮，從電網和(hé)用戶(hù)的角(jiǎo)度(dù)，通過價(jià)格引(yǐn)導用戶的充電行為,保(bǎo)證(zhèng)電網平穩(wěn)運(yùn)行(háng)。

二(èr)，問題(tí)背景

2.1問(wèn)題描(miáo)述

對(duì)於大部(bù)分(fēn)電動(dòng)汽車(chē)用戶,尤(yóu)其是每(měi)天固(gù)定時間上下(xià)班的(dí)通勤人員(yuán),普遍(biàn)會選擇在(zài)自家住(zhù)宅區充(chōng)電,而(ér)許多用戶(hù)下(xià)班回家後在(zài)用電(diàn)需(xū)求已經達到高峰的(dí)時期立即給汽(qì)車(chē)充(chōng)電,這(zhè)些隨(suí)機的充電行為會導致充電(diàn)負(fù)荷和居民生活(huó)用(yòng)電(diàn)負荷在(zài)高峰期(qī)高(gāo)度重疊。

本文(wén)從微觀(guān)角度(dù),以(yǐ)居(jū)民住(zhù)宅區(qū)內的(dí)電(diàn)動(dòng)汽車(chē)為研究(jiū)對(duì)象,同時(shí)考(kǎo)慮(lǜ)電網負荷(hé)的波(bō)動和小(xiǎo)區電(diàn)動汽車用戶(hù)的(dí)利益,通過(guò)建立(lì)雙(shuāng)層(céng)規劃模型(xíng)製定(dìng)不同時段(duàn)快(kuài)，慢兩種充電(diàn)方式的電動汽(qì)車充電電(diàn)價。通過(guò)價(jià)格的(dí)杠杆作(zuò)用,針(zhēn)對(duì)每一輛電(diàn)動(dòng)汽(qì)車(chē),改(gǎi)變用(yòng)戶(hù)每(měi)個時(shí)段(duàn)的(dí)充電(diàn)行為,使準備使用(yòng)小區(qū)充(chōng)電(diàn)樁充(chōng)電的(dí)用戶(hù)錯(cuò)峰充電,達(dá)到(dào)電網負荷(hé)曲綫“削(xiāo)峰填穀的(dí)目的(dí),保證居民生(shēng)活用電(diàn)正(zhèng)常,維(wéi)護電網的安全穩(wěn)定(dìng)。

2.2問(wèn)題(tí)假(jiǎ)設(shè)

本文所研究(jiū)的問題(tí)有(yǒu)如(rú)下(xià)幾(jī)點假設(shè)。

1)居民(mín)住(zhù)宅(zhái)區的充(chōng)電(diàn)樁實(shí)行一車(chē)一(yī)樁(zhuāng),每個用戶根(gēn)據(jù)電價自(zì)主選擇(zé)充電(diàn)時間段(duàn)和充電方(fāng)式,互不影響；

2)用戶的(dí)需求電量不超過(guò)停(tíng)車時(shí)間內充(chōng)電可提(tí)供(gōng)的最(zuì)大電(diàn)量(liáng)；

3)對於(yú)分時(shí)電價未(wèi)實(shí)施的情況(kuàng),電動汽(qì)車用(yòng)戶的充電行為(wéi)是(shì)歸(guī)家後就立即(jí)以慢(màn)充方式(shì)充電；

4)每(měi)輛電動汽(qì)車固定(dìng)充電(diàn)方式(shì)下的(dí)電池電量(liáng)與時(shí)間呈綫(xiàn)性(xìng)關係。

三，模型建(jiàn)立

電(diàn)網(wǎng)總負(fù)荷由所(suǒ)有(yǒu)電動(dòng)汽車(chē)的(dí)充電負(fù)荷(hé)以及小區(qū)基礎(chǔ)負荷組成(chéng),而所有電動(dòng)汽(qì)車(chē)的(dí)充電(diàn)負(fù)荷可通過(guò)每(měi)輛(liàng)電(diàn)動汽(qì)車(chē)的充電(diàn)方(fāng)案得(dé)到，同時每(měi)輛(liàng)電動汽車(chē)的(dí)充電(diàn)方(fāng)案受電網(wǎng)中的充電(diàn)電價影響(xiǎng)而(ér)改(gǎi)變;因此充電電價可根據(jù)電(diàn)網總負荷(hé)製定(dìng)。

3.1下(xià)層(céng)模型

將(jiāng)一天分為 24 h,每1h為(wéi)1個時(shí)間(jiān)段,用(yòng)t表示,下層(céng)模型的研(yán)究對象是(shì)使用(yòng)電動(dòng)汽車出(chū)行並最終會返(fǎn)回(huí)小(xiǎo)區(qū)充(chōng)電(diàn)的(dí)用(yòng)戶(hù)，電動(dòng)汽車總(zǒng)量為N,電(diàn)動(dòng)汽車n∈N=,可充(chōng)電的時間段在用戶返回(huí)小區(qū)時(shí)間i_n之後至(zhì)離(lí)開小區時(shí)間j_n之(zhī)前,開始時(shí)間(jiān)段(duàn)以(yǐ)歸家(jiā)時刻(kè)的(dí)小時段(duàn) t=sh_n 表(biǎo)示，結(jié)束時(shí)間段以(yǐ)離(lí)家時(shí)刻(kè)的小時段 t=eh_n,表示(shì)，根(gēn)據(jù)用(yòng)戶的(dí)歸(guī)家(jiā)和(hé)離(lí)家時間(jiān)以及用戶的(dí)需(xū)求充(chōng)電(diàn)電量(liáng)Q,製定電動汽車(chē)在小區停(tíng)車(chē)期(qī)間每個時(shí)間段的(dí)充(chōng)電方(fāng)案。下層(céng)模(mó)型的(dí)目(mù)標(biāo)雨數是(shì)電(diàn)動(dòng)汽(qì)車(chē)n的充(chōng)電(diàn)費用(yòng)最(zuì)小化,由各時(shí)段不(bù)同充電(diàn)方式充(chōng)電(diàn)量和單(dān)位(wèi)電價之(zhī)積(jī)的總和(hé)求得,以(yǐ)此(cǐ)輸出每個(gè)電動汽車的(dí)充(chōng)電方案。

3.2上層模型

上(shàng)層模型的研究對象是小區的整(zhěng)個(gè)電網,考(kǎo)慮居民生活基礎負荷(hé)加入電(diàn)動(dòng)汽車的充電負荷(hé)後對(duì)電網波動(dòng)的影響,以及居民的(dí)電(diàn)費變化程(chéng)度,盡量使電費變化(huà)程(chéng)度降(jiàng)低(dī),從某種程度上也(yě)保(bǎo)證(zhèng)了電力供應商的(dí)利(lì)益(yì)。

目標(biāo)函數是(shì)一(yī)天(tiān) 24 h各個(gè)時間段的總(zǒng)負荷標準差以(yǐ)及電價(jià)改變(biàn)前後用(yòng)戶充電總費(fèi)用變(biàn)化(huà)最小化,以此求得(dé)每(měi)個時(shí)間段(duàn)內(nèi)的(dí)快，慢充(chōng)電(diàn)價。

四(sì)， 應(yīng)用(yòng)方案

圖1 有序充(chōng)電(diàn)管理(lǐ)係統示意(yì)圖(tú)

圖(tú)2平台結(jié)構圖

充(chōng)電運(yùn)營管理平(píng)台是基(jī)於物聯(lián)網和大(dà)數(shù)據技(jì)術(shù)的(dí)充電設施管理係統(tǒng)，可(kě)以實現對充(chōng)電樁的監控(kòng)，調度和(hé)管(guǎn)理(lǐ)，提(tí)高(gāo)充(chōng)電樁的(dí)利(lì)用(yòng)率和(hé)充(chōng)電效(xiào)率，提(tí)升(shēng)用戶的充電(diàn)體(tǐ)驗和服務質(zhì)量(liáng)。用(yòng)戶可(kě)以通過APP或小(xiǎo)程序提前(qián)預約充電，避免(miǎn)在(zài)充電(diàn)站(zhàn)排隊等(děng)待(dài)的情(qíng)況，同(tóng)時(shí)也(yě)能(néng)為(wéi)充電站提供(gōng)更(gēng)準(zhǔn)確(què)的充(chōng)電(diàn)需(xū)求數據(jù)，方便後續的(dí)調度(dù)和(hé)管理(lǐ)。通(tōng)過(guò)平台(tái)可(kě)對充(chōng)電樁的功率，電(diàn)壓，電(diàn)流等參數(shù)進行(háng)實(shí)時監控，及時發現和(hé)處理充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)故(gù)障和(hé)異(yì)常情況對充電(diàn)樁的功率(shuài)進行控製和(hé)管(guǎn)理，確(què)保充電樁(zhuāng)在(zài)合(hé)理的(dí)功(gōng)率範(fàn)圍內充電，避(bì)免對(duì)電(diàn)網造成(chéng)過大的負荷(hé)。

五(wǔ)，安(ān)科瑞(ruì)充電樁(zhuāng)雲平台具體的功能(néng)

平台除了(liǎo)對(duì)充電(diàn)樁的監控外，還(huán)對充電站的(dí)光伏(fú)發(fā)電(diàn)係(xì)統(tǒng)，儲能(néng)係(xì)統以及(jí)供(gōng)電係(xì)統(tǒng)進行集中監控(kòng)和(hé)統一協(xié)調管(guǎn)理，提高充(chōng)電站(zhàn)的(dí)運(yùn)行可(kě)靠(kào)性(xìng)，降低(dī)運營成(chéng)本，平(píng)台係(xì)統(tǒng)架(jià)構如圖3所(suǒ)示。

圖(tú)3 充電樁運營(yíng)管理平台係統(tǒng)架(jià)構

大(dà)屏(píng)顯示(shì)
：展(zhǎn)示充電(diàn)站(zhàn)設備統(tǒng)計(jì)，使用(yòng)率排(pái)行，運營(yíng)統計(jì)圖表(biǎo)，節(jié)碳量(liáng)統(tǒng)計(jì)等數據。

圖4 大屏展示(shì)界(jiè)麵(miàn)

站點(diǎn)監控(kòng)
：顯(xiǎn)示設備(bèi)實時(shí)狀態，設(shè)備(bèi)列(liè)表，設備日誌，設(shè)備(bèi)狀(zhuàng)態(tài)統(tǒng)計等功能。

圖(tú)5 站(zhàn)點監(jiān)控界(jiè)麵

設備監(jiān)控
：顯(xiǎn)示(shì)設備(bèi)實(shí)時(shí)信息，配(pèi)套設備狀態，設(shè)備實時曲(qū)綫(xiàn)，關聯訂(dìng)單(dān)信息，充電(diàn)功(gōng)率曲(qū)綫等(děng)。

圖6 設(shè)備(bèi)監控(kòng)界麵(miàn)

運營(yíng)趨勢統計
：顯(xiǎn)示(shì)運(yùn)營(yíng)信息(xī)查詢，站(zhàn)點(diǎn)對比曲綫(xiàn)，日(rì)月年(nián)報表(biǎo)，站點(diǎn)對比(bǐ)列表等功(gōng)能。

圖(tú)7 運營趨勢(shì)界(jiè)麵(miàn)

收益查詢
：提供(gōng)收益(yì)匯總(zǒng)，實(shí)際收益(yì)報(bào)表，收益變(biàn)化曲綫，支(zhī)付方式(shì)占比(bǐ)等功(gōng)能。

圖8 收益(yì)查詢界(jiè)麵

故(gù)障分(fēn)析
：提(tí)供(gōng)故(gù)障匯(huì)總(zǒng)，故障狀(zhuàng)態(tài)餅圖(tú)，故(gù)障趨(qū)勢分析，故障類型餅(bǐng)圖(tú)等(děng)功能。

圖9 故障分析(xī)界麵(miàn)

訂單(dān)記(jì)錄
：提供實(shí)時(shí)/歷史訂(dìng)單查詢(xún)，訂(dìng)單終止(zhǐ)，訂單詳(xiáng)情，訂(dìng)單(dān)導(dǎo)出，運營(yíng)商應收信(xìn)息(xī)，充電(diàn)明細，交(jiāo)易流(liú)水(shuǐ)查詢(xún)，充(chōng)值(zhí)餘額明(míng)細(xì)等功能(néng)。

圖10 訂(dìng)單(dān)查詢界麵(miàn)

六(liù)，產品(pǐn)選型(xíng)

安科瑞(ruì)為廣大用(yòng)戶(hù)提(tí)供慢(màn)充和(hé)快充兩種充電方式(shì)，便(biàn)攜式，壁掛式，落地式(shì)等多(duō)種類(lèi)型(xíng)的充電(diàn)樁，包(bāo)含智能(néng)7kw/21kw交流充(chōng)電樁，30kw直(zhí)流充電(diàn)樁，60kw/80kw/120kw/180kw直流一體式(shì)充(chōng)電樁來滿足新能源(yuán)汽車(chē)行(háng)業快(kuài)速，經濟，智能運營(yíng)管理(lǐ)的市(shì)場需求。實現對(duì)動(dòng)力電(diàn)池快速，高(gāo)效(xiào)，安(ān)全，合理的電(diàn)量(liáng)補(bǔ)給(gěi)，同時為(wéi)提高公共充電樁的效(xiào)率和實用性(xìng)，具有有智能監(jiān)測
：充電樁智能控製器對充電(diàn)樁(zhuāng)具備(bèi)測量(liáng)，控製(zhì)與(yǔ)保(bǎo)護的功能(néng)；智能計(jì)量(liáng)
：輸(shū)出(chū)配置智能(néng)電能(néng)表，進(jìn)行(háng)充電計量，具備*的通(tōng)信(xìn)功能；雲(yún)平(píng)台
：具備連(lián)接(jiē)雲平台的功能(néng)，可(kě)以實現(xiàn)實時(shí)監控(kòng)，財務(wù)報表(biǎo)分(fēn)析(xī)等等；遠程(chéng)升(shēng)級(jí)
：具備(bèi)*的通訊(xùn)功能，可遠程對(duì)設備軟(ruǎn)件進(jìn)行升級；保(bǎo)護功能
：具(jù)備(bèi)防雷保護(hù)，過(guò)載保護，短(duǎn)路(lù)保護，漏電保護(hù)和(hé)接(jiē)地(dì)保護(hù)等(děng)功能；適(shì)配(pèi)車型(xíng)
：滿(mǎn)足(zú)國(guó)標充電接口(kǒu)，適配所(suǒ)有符合國(guó)標(biāo)的電(diàn)動(dòng)汽車(chē)，適應不(bù)同車型的(dí)不同功率。下麵是具體產(chǎn)品(pǐn)的(dí)型號(hào)和技術(shù)參數。

七(qī)，現(xiàn)場圖(tú)片(piàn)

八(bā)，結論

針(zhēn)對(duì)住宅(zhái)區(qū)內大規(guī)模(mó)電(diàn)動汽(qì)車無(wú)序(xù)接人電(diàn)網的(dí)現(xiàn)象建立雙層(céng)規劃模(mó)型，為(wéi)一天(tiān)24個時段(duàn)分(fēn)別(bié)製定不同的電(diàn)價(jià),下(xià)層(céng)模型利(lì)用(yòng)上(shàng)層(céng)得到的(dí)分(fēn)時電價(jià),引(yǐn)導每(měi)名(míng)電動汽(qì)車用戶錯(cuò)峰充電(diàn),保證所有(yǒu)用戶充(chōng)電(diàn)費(fèi)用最小化,將(jiāng)下(xià)層模(mó)型(xíng)得(dé)到的(dí)充(chōng)電負荷輸(shū)人(rén)上(shàng)層優(yōu)化分時(shí)電價,逐漸(jiàn)平抑電(diàn)網波(bō)動，“削(xiāo)峰填穀(gǔ)”保(bǎo)證(zhèng)電(diàn)網(wǎng)安全(quán)。

1)優化模型不(bù)但大大(dà)減(jiǎn)小了電網負(fù)荷(hé)波(bō)動,供電(diàn)穩定性提高 57.66%,也一定(dìng)程(chéng)度(dù)降低了用(yòng)戶(hù)的充(chōng)電費用,電(diàn)動汽車的(dí)充電時長平(píng)均(jūn)減少 29.17%。

2)該(gāi)模型在優化適(shì)用(yòng)時間上(shàng)沒(méi)有限(xiàn)製,也可適(shì)用(yòng)於周末節(jié)假日時(shí)期(qī)。

3)電動汽車用(yòng)戶(hù)的(dí)歸(guī)家(jiā)，離(lí)家時間具有(yǒu)很(hěn)強的(dí)隨(suí)機性,以(yǐ)後(hòu)還(huán)應考慮這一(yī)因素(sù),加(jiā)強(qiáng)模型(xíng)的魯棒性;另外小(xiǎo)區電(diàn)動汽車(chē)充電樁數量有(yǒu)限(xiàn),本(běn)文考慮的是所有(yǒu)電動(dòng)汽(qì)車“一(yī)車(chē)一(yī)樁”的情況,未來(lái)還可以(yǐ)進一步(bù)分析共享(xiǎng)充電樁下的(dí)電動汽車(chē)充(chōng)電(diàn)定價策(cè)略。

參 考(kǎo) 文(wén) 獻
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