安科(kē)瑞 陳聰

摘(zhāi)要(yào)
：針(zhēn)對(duì)目(mù)前很多型(xíng)號(hào)的(dí)電(diàn)動汽車(chē)電池(chí)管理係統(battery management system,BMS)與(yǔ)居民小(xiǎo)區內的(dí)慢充充電樁(zhuāng)不能正(zhèng)常通(tōng)信(xìn)的問(wèn)題,依(yī)據(jù)確(què)定(dìng)性(xìng)分析法,以(yǐ)倒(dǎo)序遞(dì)推(tuī)原(yuán)則安排電(diàn)動汽車(chē)的充(chōng)電(diàn)開始時間,研(yán)究了一種(zhǒng)不(bù)采集(jí)電(diàn)動汽車電池(chí)荷(hé)電(diàn)狀(zhuàng)態(state of charge,SOC)來(lái)實(shí)現(xiàn)小(xiǎo)區內(nèi)電動汽車群(aggregator)有序充(chōng)電(diàn)的(dí)控製方法,並(bìng)以(yǐ)小(xiǎo)區(qū)配(pèi)電網為例,采用蒙(mēng)特卡洛方(fāng)法模(mó)擬(nǐ)用戶到達(dá)時(shí)間,對(duì)電(diàn)動(dòng)汽車在無(wú)序(xù)充(chōng)電(diàn)，總負荷*低時(shí)段充(chōng)電和(hé)倒序(xù)遞(dì)推時段充電(diàn) 3 種(zhǒng)充電(diàn)模式下配(pèi)電(diàn)變壓(yā)器(qì)的負(fù)載情況(kuàng)進行(háng)了仿真(zhēn)和分析,結果表明,在倒(dǎo)序(xù)遞推(tuī)時(shí)段充電(diàn)能(néng)顯著減小電網(wǎng)峰穀(gǔ)差(chà)率(shuài),不會產(chǎn)生(shēng)新(xīn)的負荷尖(jiān)峰,適(shì)用於實(shí)際應用(yòng)
。

關鍵(jiàn)詞
：分(fēn)時(shí)電價；有(yǒu)序充電；電動汽車(chē)群；蒙特(tè)卡(qiǎ)洛(luò)模擬；峰(fēng)穀差(chà)率

0，引言(yán)

隨著(zhuó)全(quán)球(qiú)變暖問題和(hé)能(néng)源(yuán)枯(kū)竭問題(tí)的日(rì)益嚴(yán)峻,越來越多(duō)的(dí)人開始提倡和追(zhuī)求綠(lǜ)色(sè)環保(bǎo)的生概(gài)念(niàn)
。電動(dòng)汽車(EV)的(dí)*排放和(hé)不(bù)依(yī)賴(lài)化石燃(rán)料的潛力,得到了(liǎo)世界(jiè)各國政府(fǔ)的(dí)普(pǔ)遍(biàn)重視(shì),汽車(chē)開(kāi)進(jìn)電(diàn)動時(shí)代[1]
。除了政府的補貼和(hé)大力支持,相關(guān)的(dí)汽車生產廠(chǎng)家也紛紛開(kāi)始(shǐ)關注(zhù)電動(dòng)車的未來(lái)發(fā)展,並且(qiě)在電動汽車領域不斷投(tóu)入(rù)資金(jīn)和(hé)技術
。 據(jù)工業和信(xìn)息(xī)化部電(diàn)動(dòng)汽車(chē)發展戰略(lüè)研(yán)究報(bào)告預測(cè),到(dào)2030年(nián)全(quán)國(guó)電動(dòng)汽(qì)車保有量將(jiāng)達(dá)到6000萬(wàn)輛(liàng)[2]
。大規模的電(diàn)動汽車群(qún)無序並網充(chōng)電(diàn),尤其是(shì)在負(fù)荷(hé)高峰(fēng)期(qī)接入(rù)充電,加劇(jù)了(liǎo)配網(wǎng)的峰穀差(chà),威脅(xié)到電網的安(ān)全運(yùn)行(háng)
。文(wén)獻[3]顯示電(diàn)動(dòng)汽車(chē)無序充電(diàn)負(fù)荷(hé)與(yǔ)原(yuán)有峰值重疊(dié),且(qiě)EV滲(shèn)透(tòu)率(shuài)越(yuè)高,高峰(fēng)持續時間越長(cháng)
。文獻[4]指出大規(guī)模(mó)充(chōng)電(diàn)站(zhàn)運行將(jiāng)會(huì)產(chǎn)生(shēng)大量諧波(bō),從而(ér)影(yǐng)響電(diàn)網(wǎng)安全運行
。

為有效降低大規模電(diàn)動汽車(chē)群(qún)充(chōng)電(diàn)對電(diàn)網(wǎng)的(dí)負(fù)麵(miàn)影(yǐng)響,近些(xiē)年(nián)國(guó)內(nèi)外(wài)學(xué)者結合(hé)用戶的充(chōng)電(diàn)需(xū)求和 電網典型(xíng)日基礎(chǔ)負荷等(děng)信(xìn)息,提出(chū)了一係列(liè)電動汽(qì)車有(yǒu)序充(chōng)電(diàn)控製策(cè)略研(yán)究
。 文獻(xiàn)[5]引(yǐn)入(rù)有序充(chōng)電(diàn)的概念(niàn),建(jiàn)立以電(diàn)動汽(qì)車(chē)削峰(fēng)填穀(gǔ)的*優效(xiào)果(guǒ)為目標(biāo)函數的(dí)峰穀電價時段*優化(huà)模型(xíng),通(tōng)過遺傳(chuán)算法對(duì)時(shí)段的製定方案進(jìn)行(háng)尋優(yōu)
。 文獻(xiàn)[6]提出(chū)變(biàn)電站- 小(xiǎo)區(qū)充電(diàn)樁優化接入(rù)控製(zhì)模(mó)式及策略(lüè),以變(biàn)電(diàn)站和配電綫(xiàn)路負載均(jūn)衡為(wéi)目標(biāo),實現各住宅區電動(dòng)汽(qì)車充(chōng)電(diàn)的(dí)有(yǒu)序控製(zhì)
。 文獻[7]在滿足用戶充電需(xū)求(qiú)和配(pèi)電變(biàn)壓(yā)器(qì)容量限製(zhì)的前提下,建立(lì)了(liǎo)以充電(diàn)站(zhàn)收益(yì)*大化和局(jú)部(bù)峰(fēng)穀差(chà)最(zuì)小的兩(liǎng)階段優(yōu)化(huà)模型
。文獻(xiàn)[8]基(jī)於分(fēn)時電價(jià)背景,建立(lì)了兼顧電網(wǎng)負(fù)荷波動與用戶(hù)成(chéng)本的多目(mù)標(biāo)優化(huà)充放(fàng)電(diàn)控製策略模型(xíng)
。 文獻[9]提出了(liǎo)集中求解接入(rù)同(tóng)一變壓器下少量電(diàn)動汽(qì)車(chē)的(dí)有序充(chōng)電(diàn)策略的(dí)數學(xué)模型
。

目(mù)前控(kòng)製電動(dòng)汽車(chē)有序(xù)充電(diàn)的策略研究主(zhǔ)要是基於(yú)求(qiú)解(jiě)數(shù)學優(yōu)化模型,這要建立在充電(diàn)樁準確采集(jí)電(diàn)動汽車(chē)SOC 的前提下[10]
。 考慮到當前我國慢(màn)充充電樁(zhuāng)與(yǔ)電動汽(qì)車 BMS 的(dí)通(tōng)信標準(zhǔn)不規範(fàn),許(xǔ)多(duō)型號的(dí)電(diàn)動汽車 SOC 不能(néng)被小區內慢充充電(diàn)樁(zhuāng)準(zhǔn)確采集[11]
。 因(yīn)此,本文(wén)提(tí)出(chū)了一種(zhǒng)不(bù)采集電(diàn)動(dòng)汽車SOC 來實現小區(qū)內(nèi)大(dà)規(guī)模(mó)電動汽(qì)車群(qún)有(yǒu)序充電(diàn)的(dí)控製方法(fǎ)
。 該方(fāng)法中(zhōng)引入電(diàn)動(dòng)汽車群的(dí)概念,通過分析居(jū)民私家(jiā)車日(rì)行駛裏程規(guī)律(lǜ),確定每(měi)輛(liàng)電(diàn)動汽(qì)車的充(chōng)電(diàn)持續時(shí)間;通(tōng)過(guò)尋(xún)找(zhǎo)充電過程中(zhōng)電網總(zǒng)負(fù)荷的*低(dī)點(diǎn)的(dí)時(shí)段,安(ān)排電(diàn)動汽車在倒序遞(dì)推(tuī)時段進行充電(diàn)
。 最(zuì)後,以某(mǒu)小(xiǎo)區(qū)配電網為(wéi)例(lì),采用蒙特卡(qiǎ)洛(luò)方(fāng)法(fǎ)模擬用戶(hù)到(dào)達時(shí)間,仿真(zhēn)分(fēn)析了(liǎo)電(diàn)動汽車在(zài)3種不(bù)同充(chōng)電(diàn)模(mó)式下電網負(fù)荷曲綫和經濟效益(yì)等
。

1，電動(dòng)汽(qì)車(chē)群(qún)和分(fēn)時(shí)電(diàn)價

電動汽車(chē)群(qún)是指在一(yī)個(gè)固定區域(小區(qū)或(huò)停車(chē)場)內至(zhì)少有(yǒu) 10 台以上需(xū)要(yào)充(chōng)電(diàn)的(dí)車群組(zǔ)[12]
。 電動汽車(chē)群(qún)充電(diàn)是指(zhǐ)對(duì) 10 台(tái)以(yǐ)上的汽車群(qún)進行同(tóng)期(qī)充電
。

分時(shí)電(diàn)價( time-of-use price,TOU price)是我(wǒ)國當(dāng)前(qián)積(jī)極推廣的(dí)一(yī)種電價機(jī)製(zhì),目的(dí)是(shì)鼓勵用戶合(hé)理轉移(yí)用電負荷,削(xiāo)峰填(tián)穀(gǔ),提高電力資源(yuán)的利用效率[13]
。 若製定的(dí)充電(diàn)分時(shí)電價(jià)能夠(gòu)有效反(fǎn)映電(diàn)網負荷波動,則引入(rù)分時電(diàn)價(jià)後,在滿足小(xiǎo)區變(biàn)壓器(qì)容量限製的(dí)前提(tí)下,盡量(liáng)安(ān)排(pái)用戶在(zài)穀(gǔ)時(shí)段(duàn)充電(diàn),即保(bǎo)證(zhèng)了用戶充電(diàn)的(dí)經濟(jì)性,又(yòu)兼顧(gù)了電網的峰穀差
。

例(lì)如電動汽車充電(diàn)管理商從電網購電(diàn)的分時電價采(cǎi)用(yòng)國(guó)內(nèi)工(gōng)業用(yòng)電分(fēn)時電價劃(huá)分(fēn)方式(shì):峰(fēng)時段 (17:00 - 21:00);平時(shí)段(duàn)(21:00 - 22:00);穀時(shí)段8h(22:00 - 08:00)
。 圖 1 為(wéi)某(mǒu)小區的典型(xíng)日基礎(chǔ)負荷曲(qū)綫(xiàn)
。 可以(yǐ)看(kàn)出(chū),傍晚(wǎn) 17 點至次日 8 點,電網(wǎng)分時(shí)電價的峰穀平(píng)時段與小(xiǎo)區日基礎(chǔ)負荷的(dí)波(bō)動情(qíng)況是(shì)一致的(dí)
。 這就保(bǎo)證了在(zài)穀(gǔ)時段(duàn)對(duì)小區內(nèi)電動汽車(chē)群(qún)充(chōng)電時(shí),用戶(hù)充(chōng)電(diàn)費用(yòng)最少,且電網(wǎng)不會出現(xiàn)峰上(shàng)加(jiā)峰(fēng)情況(kuàng)
。

2，電(diàn)動(dòng)私(sī)家(jiā)車(chē)充電(diàn)負(fù)荷特性(xìng)分析(xī)

2.1 電池(chí)特性

當前(qián)電(diàn)動(dòng)汽車(chē)中的(dí)動力電(diàn)池以(yǐ)鋰(lǐ)電(diàn)池為主,鋰(lǐ)電池(chí)一(yī)般采(cǎi)用(yòng)三段式充(chōng)電方(fāng)式進行(háng)充電(diàn),充(chōng)電過(guò)程近似(sì)恒功率(shuài)充(chōng)電[14]
。 本文(wén)主要以市麵(miàn)有代表性的(dí)江淮 iEV5 等車型的(dí)動力(lì)電(diàn)池作為(wéi)研究對象
。 綜合選取的動力(lì)電(diàn)池參數(shù)如下:電(diàn)池(chí)容量(liáng)為(wéi) 28 kW·h,每 100 公裏(lǐ)耗(hào)電(diàn)量(liáng)為 13. 3 kW·h,電池(chí)續航(háng)裏(lǐ)程為(wéi)200 公裏,正(zhèng)常充電功率 PC在(zài) 3 ~ 4 kW(C 為電池容量,單(dān)位(wèi) kW·h)
。 慢充充(chōng)電電(diàn)流(liú)在(zài) 0. 1C ~ 0. 5C(如 0. 2C 表(biǎo)示(shì)電(diàn)池(chí)在(zài)理想(xiǎng)狀態(tài)下 5 h 充滿)範圍(wéi)內, 一般(bān) 5 ~ 8 h 充滿
。

2.2 出(chū)行需求(qiú)和(hé)習(xí)慣

用(yòng)戶出(chū)行需求和習(xí)慣(guàn)指的(dí)是(shì)用戶的行駛(shǐ)裏程, 出行及(jí)返(fǎn)回時(shí)間(jiān)等
。 這些因(yīn)素(sù)決定了(liǎo)用(yòng)戶的充電(diàn)開始(shǐ)時間(jiān)與充電持續時間
。 當前缺乏電(diàn)動汽車出行(háng)的可靠(kào)的歷史數(shù)據(jù),一般(bān)認(rèn)為(wéi)電(diàn)動(dòng)汽(qì)車對傳統(tǒng)汽車(chē)的(dí)替代使用(yòng)不(bù)會對(duì)用戶的出行(háng)習慣產(chǎn)生影(yǐng)響(xiǎng)
。 根據2009 年(nián)美國(guó)交通部統計的家庭(tíng)車輛行駛調(tiáo)查數據(national household travel survey,NHTS),一(yī)天中(zhōng)有(yǒu)14% 的家用車輛(liàng)不被使(shǐ)用,有 43. 5% 的私(sī)家車(chē)日(rì)行(háng)駛裏(lǐ)程(chéng)在(zài) 32 km 以內(nèi),有 83. 7% 的(dí)私(sī)家車(chē)日行(háng)駛裏程在(zài) 97 km 以(yǐ)內(nèi)[15 - 16]
。 將統計數據(jù)歸(guī)一化(huà)處理(lǐ)後(hòu),采(cǎi)用極大似然參(cān)數估計(jì)方法將車輛(liàng)日行駛裏程近(jìn)似(sì)為(wéi)對數正態分布(bù),其概率(shuài)密度函數為

式(shì)中(zhōng):d 為(wéi)日(rì)行(háng)駛裏(lǐ)程,期(qī)望(wàng)值 μ = 3. 7;標(biāo)準差(chà) б = 0. 9
。

根(gēn)據青島市(shì)地(dì)區統計,青島市工薪族上(shàng)下(xià)班和(hé)休(xiū)閒用(yòng)車裏(lǐ)程每月(yuè)平(píng)均 900 公(gōng)裏(lǐ),即日(rì)平均行駛裏程在 30 公(gōng)裏
。 某(mǒu)汽(qì)車商(shāng)家通過對潛在的車主(zhǔ)每日行(háng)駛裏程(chéng)進(jìn)行調查(chá),結果如圖 2 所示,其(qí)中(zhōng) 93% 的(dí)車(chē)主(zhǔ)日(rì)行駛(shǐ)裏程在 80 公裏(lǐ)以(yǐ)內(nèi)
。

我國大部分地(dì)區(qū)正(zhèng)常下(xià)班時間為 17 時(shí),多數車(chē)主(zhǔ)下(xià)班後即返回家(jiā)中(zhōng),這(zhè)樣大(dà)多(duō)數電動汽車能在19時之(zhī)前(qián)回到家中(zhōng)[17]
。如圖 3 所示(shì),采(cǎi)用(yòng)對數(shù)正態分布描述(shù)電動汽車(chē)最後一次行程(chéng)結(jié)束時(shí)刻,其概(gài)率密度(dù)函數(shù)為

式中:t 表(biǎo)示時間(jiān),17 表示下午17時(shí)
。

2.3 電動汽(qì)車充(chōng)電(diàn)時間

電動汽車充(chōng)電持續時間計算(suàn)公式(shì)大致(zhì)為(wéi)

式(shì)中:TC為電動汽車充(chōng)電持(chí)續時(shí)間(jiān),h;S 為(wéi)日(rì)行駛裏(lǐ)程(chéng),km;W100為每百(bǎi)公裏(lǐ)的耗電量,kW·h / km;PC為充(chōng)電功率,kW
。

3，小區充(chōng)電樁接入模(mó)式(shì)控(kòng)製(zhì)

為了(liǎo)有效地實現(xiàn)小(xiǎo)區內充電樁(zhuāng)的優(yōu)化接入和控(kòng)製,采(cǎi)用“群控(kòng)群(qún)管”的接入控製(zhì)模式,將(jiāng)整個小(xiǎo)區(qū)的電(diàn)動汽車(chē)群充(chōng)電係(xì)統(tǒng)分(fēn)為設備(bèi)層(céng)，控製層，調(tiáo)度(dù)層和(hé)雲(yún)平台(tái)四層(céng)結(jié)構,如圖 4 所示
。

①為(wéi)設備層(céng),包含箱(xiāng)變中(zhōng) 10 / 0. 4 kV 的高低壓轉換(huàn)和一(yī)係列交直流充電(diàn)樁(機),將(jiāng)小區 10 kV 電(diàn)力接入,配電(diàn)，變電模塊(kuài)集成一(yī)體(tǐ)化,完(wán)成供電和(hé)交直流充電(diàn)功能;②為(wéi)控製層(céng),通過(guò)群管群(qún)控實(shí)現(xiàn)對接入的每(měi)路交(jiāo)直流充(chōng)電(diàn)進行控(kòng)製管理,包括(kuò)對充電樁(機(jī))狀態量，模(mó)擬量(liáng)的(dí)監(jiān)測(cè),對各路充(chōng)電過程的(dí)控製以(yǐ)及(jí)電度計量;③為調度(dù)層(céng),對服從(cóng)調度(dù)的(dí)車(chē)輛(liàng)進(jìn)行有(yǒu)序充電,實(shí)現(xiàn)電(diàn)能(néng)*優(yōu)分配,另外(wài)按(àn)照(zhào)用戶的預約充(chōng)電需求(qiú),合理安排(pái)充電時(shí)間(jiān);④為(wéi)雲平台,支持車主通(tōng)過(guò) APP 智(zhì)能(néng)查詢周圍可用充電樁(zhuāng),實(shí)時(shí)了解充電進(jìn)度(dù)和(hé)費用,與(yǔ)②③通過 CAN 總綫或(huò) GPRS 相互(hù)通(tōng)信,實(shí)現(xiàn)人(rén)機交(jiāo)互以及充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)的狀態(tài)監控(kòng)等功能
。 且在運營角度,雲平(píng)台可(kě)對(duì)車(chē)輛(liàng)數據，道路數(shù)據，用(yòng)戶行駛數(shù)據等海(hǎi)量信息進行(háng)處(chǔ)理，分(fēn)析，挖掘,便(biàn)於供應商(shāng)提供更(gēng)精細化(huà)的服(fú)務
。

4，有序充電(diàn)控(kòng)製策略(lüè)

基於小區典型(xíng)日基礎負荷曲(qū)綫,提(tí)出不(bù)采集電(diàn)動(dòng)汽車(chē) SOC 來實現小區電(diàn)動汽車群(qún)有序充(chōng)電的(dí)控製方(fāng)法(fǎ)
。在(zài)交(jiāo)通(tōng)工程(chéng)實(shí)踐中(zhōng),一般以 15 min 的交(jiāo)通(tōng)流量(liáng)為基礎進(jìn)行劃分,基(jī)於(yú)此(cǐ)將(jiāng)一天(tiān)劃(huá)分(fēn)96個(gè)控(kòng)製時(shí)間段,小(xiǎo)區(qū)第(dì) i(i = 1,2,…,96)個時(shí)段內(nèi)基(jī)礎負(fù)荷為 Pi,單台電(diàn)動(dòng)汽車功率為(wéi) p0
。 考慮(lǜ)到電(diàn)動汽(qì)車(chē)SOC 獲(huò)取不(bù)到的情況,即(jí)電(diàn)動(dòng)汽車所需(xū)的充電時(shí)間無(wú)法準(zhǔn)確得到(dào),采用(yòng)確(què)定(dìng)分(fēn)析(xī)法得到單(dān)輛電動汽(qì)車(chē)的充(chōng)電(diàn)持續時(shí)間(jiān) T0 ,通過(guò)尋找充電(diàn)過(guò)程中(zhōng)總負(fù)荷*低(dī)點(diǎn)所(suǒ)在的(dí)時段 Tminj,采用倒(dǎo)序(xù)遞(dì)推原則(zé)選取電(diàn)動汽(qì)車(chē)的充電(diàn)開(kāi)始時段(指該時段(duàn)的(dí)開(kāi)始時(shí)刻(kè)),盡可能在低(dī)穀(gǔ)時(shí)段給(gěi)電動汽車充電
。

4.1 尋(xún)找總(zǒng)負荷*低點(diǎn)時段

第 i 個時間(jiān)段電網總(zǒng)負荷 Psumi為(wéi)該時間段參(cān)與充(chōng)電(diàn)的 m 台(tái)電(diàn)動(dòng)汽車負荷與基礎負荷 Pi的(dí)疊加,即

每一(yī)輛(liàng)電動汽車(chē)安(ān)排充電(diàn)後,重新計算(suàn) 96 時段(duàn)電網(wǎng)總負荷,找到總負(fù)荷的*低點所(suǒ)在(zài)的(dí)時段 Tminj, 為(wéi)下(xià)一(yī)輛電(diàn)動汽(qì)車(chē)安排充電時(shí)間
。 第 m 輛電動汽車安排充(chōng)電(diàn)時間(jiān)後(hòu),電網(wǎng)總(zǒng)負荷(hé)的(dí)最(zuì)小值(zhí)表(biǎo)示為

4.2 兩種(zhǒng)控(kòng)製(zhì)策(cè)略(lüè)比較

尋找(zhǎo)到(dào)電網總負荷*低(dī)點所在(zài)時間段(duàn)後,本文的(dí)策略(lüè)方(fāng)法沒有安(ān)排(pái)電動(dòng)汽(qì)車在(zài)該時(shí)段直接進行充 電,而(ér)是(shì)采(cǎi)用倒序遞(dì)推的原則,重新選(xuǎn)擇(zé)充(chōng)電時(shí)間段
。

當前我國居(jū)民小區 17 時至(zhì)次日 6 時(shí)用電(diàn)分(fēn)時電(diàn)價劃分如(rú)表 1 所示(shì)
。 其中,Tf - b ，Tp - b和(hé) Tg - b分(fēn)別為峰時(shí)段，平時(shí)段(duàn)和穀時段的(dí)開始時刻(kè);Tf - o，Tp - o和(hé)Tg - o分(fēn)別(bié)為(wéi)峰時段(duàn)，平時(shí)段(duàn)和穀時(shí)段的(dí)結束時刻(kè)
。

1. 總負(fù)荷*低時段充(chōng)電,總(zǒng)負(fù)荷*低時(shí)段(duàn)充電(diàn)時(shí)序如(rú)圖(tú) 5 所示
   。 總負荷*低時段(duàn)充(chōng)電(diàn)是(shì)指,新的(dí)電動汽(qì)車接入時,直(zhí)接(jiē)安(ān)排 EV 在上(shàng)一(yī)輛電動(dòng)汽(qì)車負(fù)荷計入電網(wǎng)後(hòu)總負(fù)荷*低點(diǎn)所在的(dí)時段(duàn) Tminj進(jìn)行(háng)充電,充電(diàn)持續時間 T0
   。 若(ruò)穀時(shí)段(duàn)可用充電時間大(dà)於 T0 ,則 Tminj為(wéi)充(chōng)電(diàn)開始時段(如(rú)圖(tú) 5(a)所(suǒ)示(shì));若穀時(shí)段(duàn)可(kě)用充(chōng)電(diàn)時間(jiān)小(xiǎo)於(yú) T0 ,那麼距(jù)離穀時段結束(shù)T0前那(nà)一時(shí)段(duàn)是充電(diàn)開(kāi)始(shǐ)時段
   。

1. 倒序遞推時(shí)段充電,倒序(xù)遞推(tuī)時段充(chōng)電(diàn)是指(zhǐ),新的(dí)電(diàn)動(dòng)汽(qì)車(chē)接入時,沒(méi)有直(zhí)接安排其在 Tminj進 行(háng)充電,而(ér)是采(cǎi)用倒序遞推原則(zé)安排(pái)充(chōng)電(diàn)時間
   。 若(ruò)穀時段可用充(chōng)電時(shí)間大於 T0 ,且 Tminj與穀(gǔ)時(shí)段(duàn)開(kāi)始時刻(kè) Tg - b的(dí)時間差 Δt 大於(yú) T0 / 2,則充電(diàn)開(kāi)始(shǐ)時(shí)段為 Tminj向前平移(yí) T0 / 2 時長(如圖 6(a)所示);若(ruò)穀(gǔ)時段(duàn)可用(yòng)充電時(shí)間(jiān)大於(yú) T0 ,且(qiě) Tminj與穀時段開(kāi)始(shǐ)時(shí)刻 Tg - b的時(shí)間差 Δt 小於T0 / 2,則充(chōng)電開始(shǐ)時段為穀(gǔ)時(shí)段開始時(shí)段(duàn) Tg - b ;若(ruò)穀(gǔ)時(shí)段(duàn)可用(yòng)充電(diàn)時間小(xiǎo)於T0 ,那(nà)麼距(jù)離穀時(shí)段結束 T0前(qián)那一(yī)時段是充(chōng)電(diàn)開始(shǐ)時段(duàn)
   。 倒(dǎo)序(xù)遞推時段(duàn)充(chōng)電(diàn)如圖(tú) 6 所(suǒ)示(shì)
   。

4. 3 有序充(chōng)電(diàn)控製(zhì)流(liú)程(chéng)

小(xiǎo)區(qū)內電動(dòng)汽車群有(yǒu)序充(chōng)電(diàn)控(kòng)製(zhì)流程(chéng)如圖(tú) 7 所示(shì)
。 在(zài)調(tiáo)度(dù)平(píng)台獲取當前電(diàn)網負荷信(xìn)息後,根(gēn)據得(dé)到的負(fù)荷*低點時段,製定(dìng)電動汽(qì)車(chē)的充電(diàn)時(shí)段
。將(jiāng)安排好的電(diàn)動汽車負荷(hé)與(yǔ)安排前的(dí)總(zǒng)負荷疊加, 尋(xún)找新(xīn)的電(diàn)網(wǎng)總負荷(hé)*低點(diǎn)時段,安排下一輛車的充電(diàn)時段(duàn)
。

5，算例(lì)分(fēn)析(xī)

5.1 仿真參數(shù)設(shè)置(zhì)

為驗證本文方法的有(yǒu)效(xiào)性(xìng),以某小區為(wéi)例進行仿真(zhēn) 驗(yàn) 證(zhèng)
。 小(xiǎo) 區(qū) ( 150 套(tào) 住 房, 平(píng) 均(jūn) 每(měi) 套 住 房100 m 2 )總(zǒng)負(fù)荷包括居(jū)民日常基(jī)礎負荷和電動(dòng)汽車(chē)充(chōng)電(diàn)負荷
。 配電(diàn)變壓(yā)器容量為 630 kVA,電(diàn)動汽(qì)車(chē)采用交流慢充充(chōng)電方(fāng)式(shì),充電(diàn)功率為(wéi) 3. 6 kW,充(chōng)電效(xiào)率為 0. 92
。 小區基礎負荷(hé)最(zuì)大(dà)值(zhí)占變壓器容量的(dí) 80%
。

基於(yú)概(gài)率(shuài)密度(dù)分(fēn)布(bù),利(lì)用蒙特(tè)卡(qiǎ)洛抽(chōu)樣(yàng)模擬電動(dòng)汽車接(jiē)入電網時間
。 默(mò)認所(suǒ)有車輛在早(zǎo)上 6:00 前(qián)結束充(chōng)電
。 根(gēn)據 2009 年 NHTS 數據,結(jié)合我國(guó)私家車行(háng)駛(shǐ)特(tè)點可知,90% 左右的(dí)用戶日(rì)行駛裏(lǐ)程在100 公裏以內(nèi),采用確(què)定分(fēn)析法計(jì)算電動汽車的充電持續時(shí) 間 T0
。 根 據 公(gōng) 式 ( 3 ), 取 S = 100 km,W100 = 13. 3 kW·h / km ,PC = 3. 3 kW,得(dé)到 T0 = 4. 03 h
。

經(jīng)過(guò) 4 小(xiǎo)時的(dí)持(chí)續充電,90% 左(zuǒ)右的(dí)私家車(chē)能充(chōng)至(zhì)滿(mǎn)電(diàn)狀態(tài)
。 假(jiǎ)設日行駛裏(lǐ)程(chéng) 100 公(gōng)裏以(yǐ)上(shàng)的車輛不參(cān)與調(tiáo)度(dù)過程(chéng)
。 可(kě)見,對(duì)於參與有序充電控(kòng)製過(guò)程的用(yòng)戶,T0 = 4 基本能滿足(zú)他們(mén)的(dí)充電(diàn)需(xū)求
。電(diàn)動(dòng)汽(qì)車(chē)商家從電網(wǎng)購電的分時電價及商家收取的充電(diàn)分時電(diàn)價時段(duàn)劃分如表 2 所示(shì)
。

5.2 仿(fǎng)真(zhēn)結果

通過(guò)蒙(mēng)特卡洛(luò)法(fǎ)分別(bié)模(mó)擬 20 ~ 100 輛電(diàn)動(dòng)汽(qì)車(chē)在 17:00 ~ 6:00 的(dí)充電情(qíng)況,得(dé)到(dào)不(bù)同(tóng)數量(liáng)的(dí)電動(dòng)汽(qì)車(chē)在(zài)無(wú)序(xù)充(chōng)電，總負荷(hé)*低(dī)時段充電(diàn)和(hé)倒(dǎo)序遞推(tuī)時段充電 3 種(zhǒng)充電(diàn)模式下的(dí)電(diàn)網負(fù)荷曲綫(xiàn)(如(rú)圖 8所示(shì))
。 表(biǎo) 3 是以 100 輛電動汽車的(dí)充電(diàn)數(shù)據(jù)為例(lì),從充(chōng)電經濟性(xìng)，峰(fēng)穀差率等方麵對上(shàng)述 3 種充電(diàn)模式(shì)進行對(duì)比(bǐ)
。

1)無序(xù)充電
。無序充電(diàn)模式(shì)下,大量的電(diàn)動(dòng)汽車(chē)集中(zhōng)在傍晚充電(diàn),與(yǔ)小區基礎負(fù)荷(hé)高峰重疊(dié),出現峰上(shàng)加峰的(dí)情(qíng)況
。 本(běn)例中,100 輛電動汽車進行無(wú)序充電(diàn)會(huì)超出(chū)變壓(yā)器(qì)最(zuì)大負(fù)載限製,威脅到(dào)電(diàn)網(wǎng)的(dí)安全運行(háng)
。

2)總(zǒng)負(fù)荷*低時段充(chōng)電(diàn)
。 通過(guò)尋(xún)找總(zǒng)負(fù)荷*低點所(suǒ)在的(dí)時(shí)段直接進(jìn)行(háng)充電(diàn),其負荷曲綫如圖8(b)所示
。 可以(yǐ)看出:電動(dòng)汽(qì)車基(jī)本被(bèi)安排到電(diàn)價*低的穀時(shí)段(duàn)進行充電(diàn),且在(zài) 2:00 時開始出現新(xīn)的負荷尖峰(fēng),隨著接(jiē)入(rù)電動(dòng)汽(qì)車(chē)數量的(dí)增(zēng)多(duō),新負(fù)荷(hé)尖峰(fēng)甚至會超(chāo)過(guò)基礎負荷(hé)的峰值
。

3)倒(dǎo)序(xù)遞推時(shí)段充(chōng)電
。 電(diàn)動汽車在(zài)倒序遞推時(shí)段充電所(suǒ)得(dé)的(dí)負荷(hé)曲綫如(rú)圖 8(c)所(suǒ)示
。 可以看出(chū):該(gāi)模式(shì)下電(diàn)動汽車基(jī)本全部(bù)被安排(pái)到電(diàn)價*低的(dí)穀(gǔ)時段進(jìn)行充(chōng)電,且(qiě)電動(dòng)汽車接入(rù)後可以使低穀(gǔ)時(shí)段變(biàn)得平(píng)坦,沒有(yǒu)明(míng)顯(xiǎn)的新(xīn)負荷尖峰(fēng)出現
。

從(cóng)表(biǎo) 3 可以看出,無序(xù)充電(diàn)模式(shì)下(xià)最(zuì)大總負(fù)荷達到變(biàn)壓(yā)器(qì)容(róng)量的 1. 2 倍,采用(yòng)倒(dǎo)序(xù)遞(dì)推時(shí)段充電模式(shì)時電網(wǎng)總(zǒng)負荷(hé)峰穀差率(shuài)*低,僅(jǐn)為總負(fù)荷*低(dī)時(shí)段(duàn)充電(diàn)模式時(shí)的(dí)一(yī)半;經濟效益方(fāng)麵,與(yǔ)無序充(chōng)電模式(shì)相(xiāng)比,兩種有(yǒu)序(xù)充電模式(shì)下用(yòng)戶平均充(chōng)電(diàn)費(fèi)用(yòng)降(jiàng)低了 36. 7% ,運(yùn)營商每(měi)天(tiān)的(dí)利潤(rùn)增(zēng)加了 2. 8%
。可見(jiàn),倒(dǎo)序遞(dì)推(tuī)時(shí)段充電(diàn)模式(shì)能(néng)夠實(shí)現(xiàn)用戶，運營(yíng)商和電(diàn)網公司(sī)的多(duō)贏(yíng)
。

6，解(jiě)決方案

圖(tú)1平台結構圖

充(chōng)電運營(yíng)管(guǎn)理(lǐ)平台是基於物(wù)聯網和大數(shù)據(jù)技術的充電設施(shī)管理(lǐ)係(xì)統
，可(kě)以(yǐ)實現對(duì)充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)的監(jiān)控(kòng)，調度(dù)和(hé)管(guǎn)理
，提(tí)高(gāo)充電樁(zhuāng)的(dí)利用(yòng)率和充(chōng)電效率(shuài)
，提升用戶的(dí)充(chōng)電體驗(yàn)和服(fú)務質(zhì)量
。用戶(hù)可(kě)以通過(guò)APP或(huò)小(xiǎo)程(chéng)序(xù)提(tí)前預(yù)約充(chōng)電
，避免在充(chōng)電站排(pái)隊等待(dài)的情況(kuàng)
，同(tóng)時也(yě)能為(wéi)充電(diàn)站提(tí)供更準確的(dí)充電需求數(shù)據
，方便(biàn)後續的調度和管(guǎn)理
。通過平台可對(duì)充電樁(zhuāng)的(dí)功率，電壓，電流等(děng)參數(shù)進行實時監控
，及時發現(xiàn)和處理充(chōng)電樁故障(zhàng)和異(yì)常情況(kuàng)對充電樁的(dí)功(gōng)率(shuài)進(jìn)行控(kòng)製和(hé)管(guǎn)理(lǐ)
，確保(bǎo)充電樁(zhuāng)在合理的功率(shuài)範圍(wéi)內充電
，避(bì)免對(duì)電網(wǎng)造(zào)成(chéng)過(guò)大的負荷(hé)
。

7，安科瑞充(chōng)電(diàn)樁雲(yún)平(píng)台具體(tǐ)的(dí)功(gōng)能

平台(tái)除(chú)了對(duì)充(chōng)電(diàn)樁的(dí)監(jiān)控(kòng)外
，還對(duì)充(chōng)電(diàn)站(zhàn)的(dí)光伏發電(diàn)係統(tǒng)，儲(chǔ)能係統以及(jí)供電係統進(jìn)行集(jí)中監(jiān)控和(hé)統一協調管(guǎn)理(lǐ)
，提(tí)高充電(diàn)站(zhàn)的(dí)運(yùn)行可靠性
，降低運營成本
，平(píng)台(tái)係統架(jià)構如(rú)圖3所(suǒ)示(shì)
。

圖2充電樁運營管理(lǐ)平(píng)台係統架構(gòu)

大屏(píng)顯示
：展(zhǎn)示充電站(zhàn)設備(bèi)統(tǒng)計，使用率(shuài)排(pái)行(háng)，運營統計(jì)圖表，節碳量統(tǒng)計等(děng)數(shù)據
。

圖(tú)3大(dà)屏展示界麵(miàn)

站點監(jiān)控(kòng)
：顯示設(shè)備(bèi)實時狀態，設備列(liè)表(biǎo)，設備日誌，設備狀態統計(jì)等(děng)功(gōng)能
。

圖(tú)4站點監(jiān)控界(jiè)麵(miàn)

設(shè)備(bèi)監(jiān)控(kòng)
：顯(xiǎn)示設(shè)備(bèi)實(shí)時(shí)信息(xī)，配套設備狀(zhuàng)態(tài)，設備實時(shí)曲綫(xiàn)，關聯訂單(dān)信(xìn)息，充電功率(shuài)曲綫等(děng)
。

圖(tú)5設備監控界麵

運營趨勢統(tǒng)計(jì)
：顯(xiǎn)示運(yùn)營信息查(chá)詢，站點對(duì)比曲(qū)綫(xiàn)，日月(yuè)年(nián)報(bào)表(biǎo)，站(zhàn)點對(duì)比(bǐ)列(liè)表等(děng)功能
。

圖(tú)6運營趨勢界(jiè)麵

收益查詢(xún)
：提供(gōng)收(shōu)益匯總，實際(jì)收益(yì)報(bào)表(biǎo)，收(shōu)益(yì)變(biàn)化(huà)曲綫(xiàn)，支(zhī)付方(fāng)式占(zhān)比等(děng)功能(néng)
。

圖7收益查(chá)詢(xún)界麵

故(gù)障分析
：提(tí)供(gōng)故障(zhàng)匯總，故(gù)障(zhàng)狀態餅(bǐng)圖(tú)，故障趨(qū)勢分(fēn)析，故(gù)障類(lèi)型餅圖等功能(néng)
。

圖8故障(zhàng)分析(xī)界麵(miàn)

訂(dìng)單記錄(lù)
：提供實(shí)時/歷史(shǐ)訂單查詢(xún)，訂(dìng)單終止，訂(dìng)單(dān)詳情，訂單導出(chū)，運營商應收信息，充(chōng)電明細(xì)，交易流水(shuǐ)查(chá)詢，充值餘額(é)明細等(děng)功能(néng)
。

圖(tú)9訂單查(chá)詢界(jiè)麵(miàn)

8，產(chǎn)品(pǐn)選型

安(ān)科瑞(ruì)為廣(guǎng)大用(yòng)戶提供慢(màn)充(chōng)和快(kuài)充(chōng)兩種(zhǒng)充電方(fāng)式(shì)
，便攜(xié)式，壁(bì)掛式，落地(dì)式(shì)等多種(zhǒng)類型的充電樁(zhuāng)
，包(bāo)含智(zhì)能(néng)7kw/21kw交流(liú)充電(diàn)樁(zhuāng)
，30kw直(zhí)流充電(diàn)樁(zhuāng)
，60kw/80kw/120kw/180kw直流一(yī)體式(shì)充(chōng)電樁(zhuāng)來(lái)滿足(zú)新能源汽(qì)車(chē)行業快(kuài)速(sù)，經濟，智(zhì)能(néng)運(yùn)營管(guǎn)理(lǐ)的(dí)市場(cháng)需(xū)求
。實(shí)現(xiàn)對動力電池快速(sù)，高(gāo)效(xiào)，安(ān)全，合理的(dí)電量(liáng)補(bǔ)給(gěi)
，同(tóng)時(shí)為提高(gāo)公共充(chōng)電樁(zhuāng)的(dí)效率(shuài)和實用性
，具有(yǒu)有智能(néng)監(jiān)測(cè)
：充(chōng)電(diàn)樁智能控(kòng)製(zhì)器(qì)對充電(diàn)樁(zhuāng)具備測量(liáng)，控製(zhì)與保護的功能(néng)；智能(néng)計(jì)量(liáng)
：輸(shū)出(chū)配置智(zhì)能(néng)電能(néng)表
，進行充電計量
，具備*的(dí)通信(xìn)功能(néng)；雲(yún)平台(tái)
：具(jù)備連接雲(yún)平台(tái)的功能
，可(kě)以(yǐ)實現實時(shí)監控(kòng)
，財務報(bào)表(biǎo)分析等(děng)等(děng)；遠(yuǎn)程(chéng)升級
：具(jù)備*的(dí)通訊(xùn)功(gōng)能(néng)
，可遠程(chéng)對(duì)設備(bèi)軟(ruǎn)件進行升(shēng)級；保(bǎo)護功能(néng)
：具備(bèi)防(fáng)雷(léi)保(bǎo)護(hù)，過載(zǎi)保護，短路保護
，漏電保(bǎo)護(hù)和接地(dì)保護等(děng)功能；適(shì)配車(chē)型(xíng)
：滿(mǎn)足國(guó)標充電(diàn)接口
，適配所有符合國標(biāo)的(dí)電動(dòng)汽(qì)車(chē)
，適應不同(tóng)車型(xíng)的(dí)不(bù)同(tóng)功率
。下(xià)麵是具(jù)體(tǐ)產品的型號和技術(shù)參數
。

9，現(xiàn)場圖片(piàn)

10，結論

本(běn)文在(zài)不(bù)采集電動汽(qì)車(chē) SOC 前提下(xià),綜合(hé)考(kǎo)慮用戶的充(chōng)電需(xū)求(qiú)和(hé)電(diàn)網(wǎng)負荷水(shuǐ)平(píng),提出了基(jī)於(yú)分時(shí)電(diàn)價(jià)的(dí)倒(dǎo)序遞推(tuī)時段充(chōng)電(diàn)方法(fǎ)
。 通過仿(fǎng)真(zhēn)分析(xī),得(dé)到如(rú)下(xià)結(jié)論:

1)峰穀差(chà)率方麵,相(xiāng)比(bǐ)較(jiào)無序(xù)充電模式(shì),兩(liǎng)種有序充(chōng)電模式均能夠降低(dī)總負荷峰穀差(chà)率(shuài)
。 倒(dǎo)序遞(dì)推(tuī)時(shí)段充電(diàn)模式(shì)下的穀時段更加(jiā)平(píng)坦(tǎn),填穀效果更加(jiā)明顯
。 而總(zǒng)負荷(hé)*低(dī)時段(duàn)充電模式會(huì)產生(shēng)新(xīn)的(dí)負(fù)荷尖峰,甚(shèn)至會超過基礎負(fù)荷的峰值(zhí)
。

2)經濟(jì)效(xiào)益方麵,兩(liǎng)種有(yǒu)序充電模(mó)式(shì)下車均充(chōng)電費(fèi)用(yòng)和運營商(shāng)的(dí)日利(lì)潤是相(xiāng)同(tóng)的
。 相(xiāng)比無(wú)序(xù)充(chōng)電模式,有序(xù)充電(diàn)模式大(dà)幅度(dù)降低(dī)了用戶(hù)每次(cì)充電(diàn)的費(fèi)用(yòng),提(tí)高了用(yòng)戶(hù)的滿意度和響(xiǎng)應(yīng)有序充電策(cè)略(lüè)的積極性
。

3)采用倒(dǎo)序遞推時段充電(diàn)模式在(zài)降(jiàng)低(dī)用戶(hù)充(chōng)電成本，提高(gāo)運營商收(shōu)益的(dí)同(tóng)時,也提高了(liǎo)配電變(biàn)壓器的(dí)使用效率和(hé)壽(shòu)命,實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)，運營(yíng)商(shāng)和供(gōng)電部門的多(duō)贏(yíng)
。