安科瑞(ruì) 陳聰(cōng)

摘要：提(tí)出(chū)一(yī)種電動汽(qì)車充電起始時間隨機選(xuǎn)取方法
。由控(kòng)製決(jué)策生成器獲取(qǔ)當前(qián)控(kòng)製區域電(diàn)價(jià)與(yǔ)負載(zǎi)信(xìn)息，並(bìng)根(gēn)據負載曲綫，對(duì)負荷曲(qū)綫中(zhōng)穀(gǔ)時段進(jìn)行分段處理，計(jì)算電網在(zài)各時段的(dí)負荷(hé)容納能力
。各充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)根(gēn)據負荷容納(nà)能力計算不(bù)同充電(diàn)時長的用戶對(duì)應(yīng)的(dí)充電(diàn)起(qǐ)始時刻(kè)概率分布，並依(yī)據概率分(fēn)布隨機決(jué)定(dìng)接入用戶充(chōng)電起(qǐ)始(shǐ)時間
。該(gāi)方(fāng)法(fǎ)將(jiāng)穀時段(duàn)電網負荷容(róng)納能(néng)力量化(huà)為充電(diàn)概率分布(bù)，按(àn)各(gè)時段負荷容納能(néng)力隨機生成充電任務(wù)，達(dá)到均(jūn)衡利(lì)用(yòng)穀時段電力資源(yuán)的(dí)目的
。

關鍵詞：電動(dòng)汽(qì)車；有序充(chōng)電；削峰(fēng)填穀(gǔ)；隨機控製(zhì)策略(lüè)

0引言(yán)

本(běn)文以(yǐ)峰(fēng)穀分(fēn)時(shí)電價為(wéi)背景，以(yǐ)居民小(xiǎo)區家(jiā)用電動汽(qì)車(chē)慢(màn)速充電(diàn)為研究對象，由(yóu)控(kòng)製決策生(shēng)成器獲取當前控製(zhì)區(qū)域(yù)電(diàn)價與負載信(xìn)息(xī)，提(tí)出一(yī)種(zhǒng)充電樁自決策的電(diàn)動汽(qì)車(chē)充電(diàn)負(fù)荷隨(suí)機(jī)接(jiē)入控製(zhì)策(cè)略，實施流程無須(xū)通過集中(zhōng)式網絡進(jìn)行(háng)實(shí)時的(dí)通信和(hé)控製(zhì)，可(kě)由充電(diàn)設(shè)備獨(dú)立完成(chéng)
。控製策(cè)略能將電(diàn)動(dòng)汽(qì)車(chē)充電負荷(hé)有效轉(zhuǎn)移至穀(gǔ)電(diàn)價時段(duàn)，並且(qiě)轉(zhuǎn)移後的(dí)負荷(hé)曲綫平滑無(wú)劇(jù)烈(liè)變化，實現削(xiāo)峰(fēng)填穀，平抑(yì)負(fù)荷(hé)波動，減少(shǎo)係(xì)統(tǒng)和(hé)用戶(hù)成本，適(shì)用於較大規(guī)模居民小區(qū)，是一種高效率低成本(běn)的有序充電控(kòng)製方案(àn)
。

1有(yǒu)序(xù)充電及其係統(tǒng)架構

由(yóu)國家發(fā)展和改革委員會於2014年下發的(dí)《關於電(diàn)動汽車用電價格政(zhèng)策有關(guān)問(wèn)題的通(tōng)知》中指(zhǐ)出(chū)，中國(guó)居民(mín)區(qū)電動汽車充(chōng)電(diàn)設(shè)施(shī)執(zhí)行峰穀分(fēn)時(shí)電價(jià)政策，鼓勵電動汽(qì)車(chē)用(yòng)戶選(xuǎn)擇穀電價時段(duàn)進行充電(diàn)
。但(dàn)若隻(zhī)是(shì)單純地使(shǐ)用戶等(děng)到穀時段再充電(diàn)而不(bù)加(jiā)調(tiáo)控，不(bù)僅(jǐn)無(wú)法(fǎ)達到預期的(dí)引導效果(guǒ)，反而會(huì)使(shǐ)穀時段(duàn)產(chǎn)生(shēng)劇(jù)烈(liè)的(dí)負(fù)荷(hé)變化(huà)，影(yǐng)響電網安全穩(wěn)定
。為此(cǐ)，本(běn)文提(tí)出(chū)一種(zhǒng)有(yǒu)序地將(jiāng)大量充(chōng)電負荷轉移(yí)至(zhì)穀(gǔ)時段(duàn)的(dí)控(kòng)製方案(àn)
。

本係統(tǒng)包(bāo)含(hán)如下運(yùn)行步驟(zhòu)
。

1）獲(huò)取(qǔ)小區(qū)負載曲(qū)綫(xiàn)：用電信(xìn)息(xī)采集係(xì)統(tǒng)根據居民區歷(lì)史負荷(hé)數(shù)據，預(yù)測(cè)當(dāng)日(rì)小區常(cháng)規（不含電(diàn)動(dòng)汽車充(chōng)電(diàn)）用電負荷(hé)，並生成負荷(hé)曲(qū)綫(xiàn)
。

2）決策參數表生成：控(kòng)製策(cè)略(lüè)生成(chéng)器獲取(qǔ)常規(guī)負(fù)荷曲綫(xiàn)，基(jī)於所(suǒ)提策(cè)略生成(chéng)決策參(cān)數表(biǎo)，並發(fā)送給區域內(nèi)各充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)
。

3）充電樁獨立(lì)控(kòng)製：充電樁(zhuāng)由電(diàn)動(dòng)汽車(chē)電池管(guǎn)理係統得(dé)到(dào)接入電(diàn)動汽車的(dí)電池信息，由用戶(hù)通(tōng)過人(rén)機交(jiāo)互(hù)界麵(miàn)輸(shū)入(rù)得到(dào)充電(diàn)需(xū)求(qiú)相(xiāng)關信(xìn)息，計算得(dé)出該電動汽車需(xū)要(yào)的(dí)充電(diàn)時(shí)長(cháng)及功(gōng)率
。當(dāng)用(yòng)戶確(què)認參(cān)與(yǔ)有(yǒu)序充電(diàn)策略後，充(chōng)電樁(zhuāng)依(yī)照(zhào)決策參(cān)數表(biǎo)，計算充電(diàn)時間(jiān)概率(shuài)分布，並隨機(jī)決(jué)定充電起止(zhǐ)時(shí)間
。對於(yú)不參與(yǔ)策略的(dí)用(yòng)戶，充(chōng)電(diàn)樁立即開始(shǐ)充電
。

2充電負(fù)荷隨(suí)機接入控製策略

2.1控製(zhì)決策(cè)生(shēng)成(chéng)器策略流(liú)程

控製決策(cè)生成器是本(běn)文(wén)所提(tí)控製策(cè)略的中(zhōng)樞(shū)，獲取(qǔ)當(dāng)前控(kòng)製區域電(diàn)價與負載(zǎi)信息，並根據(jù)負載曲(qū)綫(xiàn)，對負(fù)荷(hé)曲綫中(zhōng)穀時(shí)段進(jìn)行分(fēn)段(duàn)處理，計(jì)算電網(wǎng)在(zài)各(gè)時(shí)段(duàn)的負荷容(róng)納(nà)能力，計算不(bù)同充電時長(cháng)的(dí)用戶對(duì)應(yīng)的分(fēn)組(zǔ)規則(zé)
。具體(tǐ)包含(hán)如(rú)下流程(chéng)
。

1）穀時段(duàn)劃分：控(kòng)製(zhì)策(cè)略生成(chéng)器在接收用電信(xìn)息采(cǎi)集(jí)係統(tǒng)提供(gōng)的小區常(cháng)規(guī)負荷(hé)曲綫(xiàn)後，首先需要定(dìng)位(wèi)穀時段(duàn)開始時(shí)刻tval，s以及結束時刻(kè)tval，e，隨後(hòu)對(duì)穀時段進行劃(huá)分(fēn)，將穀時(shí)段劃分(fēn)為N個長度(dù)相(xiāng)等(děng)的(dí)子時(shí)段(duàn)，需要說(shuō)明的(dí)是，子時段(duàn)數(shù)量直(zhí)接(jiē)影(yǐng)響(xiǎng)概率計(jì)算和(hé)負(fù)荷控(kòng)製(zhì)的精細度，在(zài)實(shí)際應(yīng)用(yòng)中(zhōng)應考慮適(shì)當增(zēng)大N值
。下(xià)文(wén)中(zhōng)為(wéi)計(jì)算與說明簡(jiǎn)便(biàn)，以(yǐ)圖(tú)1中N=4為(wéi)準(zhǔn)
。穀時(shí)段為(wéi)23：00至(zhì)次日07：00
。

圖(tú)1穀(gǔ)時段劃分方案(àn)及負荷裕(yù)度(dù)計算示(shì)意圖

2）計算(suàn)各子(zǐ)時(shí)段負(fù)荷裕(yù)度(dù)：負荷裕度表(biǎo)征(zhēng)了(liǎo)電網(wǎng)在某時段承(chéng)載(zǎi)負荷(hé)的能力
。將(jiāng)穀時段劃分後形(xíng)成(chéng)的(dí)子(zǐ)時段記為(wéi)Sj，則(zé)Sj時段(duàn)的負荷裕(yù)度(dù)定義為(wéi)：

式中：P（t）為小區(qū)負荷隨(suí)時間t變化的(dí)函數關係(xì)表達式；Pref為(wéi)基(jī)準(zhǔn)負荷(hé)值(zhí)，它等(děng)於穀時段(duàn)負荷(hé)的最(zuì)大(dà)值，它與P（t）的(dí)差隨(suí)時(shí)間積分形(xíng)成的麵積(jī)即為(wéi)tj到tj+1時(shí)段(duàn)的(dí)負荷裕(yù)度
。

3）按充(chōng)電(diàn)時長對待充電電動(dòng)汽(qì)車集群進行分組：根據穀時段劃分(fēn)情況，設所有(yǒu)可(kě)能的充電起始時刻集合為(wéi)T，在圖(tú)1樣例(lì)中T=｛23：00，00：00，…，06：00｝，以充(chōng)電時間(jiān)第i輛(liàng)電動汽(qì)車（記(jì)為EVi）所(suǒ)需充電(diàn)時(shí)長，Tval表(biǎo)示(shì)穀(gǔ)時(shí)段時(shí)長
。

①TEVi≤Tval：該組電動(dòng)汽(qì)車能夠在(zài)穀(gǔ)時(shí)段內(nèi)完(wán)成充(chōng)電(diàn)需求(qiú)
。以各(gè)子(zǐ)時段(duàn)起始(shǐ)時刻為可(kě)用(yòng)起始充電時刻(kè)，則(zé)TEVi為0~1h的電動汽(qì)車群(qún)歸於(yú)電動汽(qì)車(chē)集(jí)合(hé)1，其對應的(dí)可用起(qǐ)始充(chōng)電(diàn)時(shí)刻(kè)為(wéi)T集合(hé)內所有(yǒu)4個(gè)時刻
。TEVi在1~2h範(fàn)圍的電(diàn)動汽車群分入(rù)電(diàn)動(dòng)汽車集合2,這(zhè)部(bù)分(fēn)電動汽(qì)車如果(guǒ)在06:00開(kāi)始(shǐ)充電，則不能(néng)在穀時(shí)段結束前(07:00前(qián)）完成(chéng)充(chōng)電，故(gù)該組電動(dòng)汽(qì)車對(duì)應的可用起(qǐ)始(shǐ)充電(diàn)時刻(kè)為T集合內除去(qù)06:00外的(dí)7個時刻
。以此(cǐ)類(lèi)推(tuī)，TEVi為(wéi)7~4h的電動汽(qì)車群歸於電(diàn)動(dòng)汽(qì)車集合4, 其(qí)對應(yīng)的(dí)可用起始(shǐ)充電(diàn)時刻僅能(néng)取23:00
。

②TEVi>Tval：該組電動(dòng)汽(qì)車不能(néng)*全在(zài)穀時段內完成充(chōng)電需求(qiú)，均(jūn)歸為(wéi)電(diàn)動汽車(chē)集合0,該(gāi)集(jí)合內(nèi)的(dí)電動汽車默(mò)認(rèn)在(zài)穀時段開始(shǐ)時刻(kè)進行充電(diàn)
。若默認安排(pái)使(shǐ)用戶充(chōng)電結束(shù)時刻晚於離去時刻(kè)，則將(jiāng)充(chōng)電起(qǐ)始時刻(kè)提前(qián)至(zhì)在離(lí)去時刻(kè)完成充電需(xū)求即可(kě)
。

2.2充電樁(zhuāng)策(cè)略流程(chéng)

本文(wén)所(suǒ)提控製(zhì)策(cè)略(lüè)中，充電(diàn)樁具有(yǒu)自決策(cè)的權力，各台充(chōng)電樁隻需(xū)從控製決(jué)策(cè)生成(chéng)器下(xià)載決策參數(shù)表，隨(suí)後(hòu)可由充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)按概率獨(dú)立執行充(chōng)電任務(wù)，無(wú)需復(fù)雜(zá)的集中式(shì)通(tōng)信(xìn)控製
。具體操作流(liú)程如下(xià)
。

1)讀取接入電(diàn)動(dòng)汽(qì)車(chē)相關信息(xī)並(bìng)計算充(chōng)電時(shí)長(cháng)：當(dāng)有(yǒu)新(xīn)車EVi接入充電樁(zhuāng)時(shí)，用(yòng)戶(hù)通過樁(zhuāng)上人機(jī)交互界麵(miàn)輸入充電模(mó)式，需求(qiú)荷(hé)電狀態Sde,i和離去時(shí)刻tdep,i
。本策略僅針(zhēn)對選(xuǎn)擇慢充模式，且願(yuàn)意(yì)參(cān)與(yǔ)穀時段(duàn)有(yǒu)序充電的(dí)用戶(hù)
。由(yóu)電(diàn)池(chí)管(guǎn)理係統獲取(qǔ)初(chū)始荷電狀(zhuàng)態(tài)Sini,i與電池(chí)容(róng)量Wi,由用戶輸(shū)入獲取(qǔ)Sde,i與tdep,i,則(zé)該(gāi)EVi充(chōng)電(diàn)時(shí)長(cháng)TEVi計(jì)算如下：

TEVi=

式(shì)中：ηi為EVi的充電效(xiào)率(shuài)；PEVi為EVi的充電(diàn)功率
。

2)充(chōng)電樁從控製(zhì)決策生成(chéng)器(qì)下載決(jué)策(cè)參(cān)數表，並(bìng)根(gēn)據接入(rù)電動汽(qì)車(chē)的(dí)充電(diàn)時長(cháng)TEVi,找到該電(diàn)動汽車可(kě)用(yòng)的(dí)起始(shǐ)充(chōng)電時刻(kè)分布(bù)情(qíng)況以及(jí)在這些(xiē)時刻開始(shǐ)充電的概(gài)率
。例如，圖(tú)1樣例中，接(jiē)入某台充電樁(zhuāng)的電(diàn)動(dòng)汽車，其(qí)充電時(shí)長TEVi計算(suàn)結(jié)果(guǒ)為45min,則充電(diàn)樁由決策(cè)參數表(biǎo)找(zhǎo)到(dào)該電(diàn)動(dòng)汽(qì)車(chē)屬(shǔ)於電(diàn)動(dòng)汽車集(jí)合1,其可用起(qǐ)始(shǐ)充電(diàn)時(shí)刻為(wéi)T集(jí)合所有(yǒu)4個(gè)時刻
。

3)按接入(rù)用(yòng)戶時(shí)間(jiān)約(yuē)束(shù)條(tiáo)件調(tiáo)整充(chōng)電(diàn)時(shí)刻：若因個(gè)體(tǐ)電動汽(qì)車(chē)接入(rù)時間(jiān)晚於(yú)或(huò)離(lí)去(qù)時間早(zǎo)於某(mǒu)些(xiē)可用起始(shǐ)充(chōng)電(diàn)時(shí)刻，充(chōng)電樁(zhuāng)隻需(xū)篩除這些(xiē)可用時刻即(jí)可
。例(lì)如電動汽車集合1內有(yǒu)個體在23:45到達(dá)，則此(cǐ)時可(kě)用(yòng)起始(shǐ)充電時(shí)刻(kè)23:00已過，需(xū)篩除
。相(xiāng)應地(dì)，有(yǒu)個體需(xū)在(zài)05:50離(lí)開，則(zé)可用起(qǐ)始充(chōng)電(diàn)時刻06:00需篩除
。篩除過後該(gāi)個(gè)體可用(yòng)起始充電時(shí)刻產生(shēng)了變(biàn)化，充(chōng)電樁調(tiáo)整電(diàn)動汽車個(gè)體(tǐ)可用起(qǐ)始充電(diàn)時刻分布(bù)
。

4)為了(liǎo)達(dá)到均衡(héng)利用穀(gǔ)時段電力資源(yuán)的目的(dí)，

充電(diàn)樁(zhuāng)根(gēn)據(jù)決策參數表，將穀(gǔ)時(shí)段電網負(fù)荷容(róng)納能(néng)力(lì)量化為(wéi)充(chōng)電(diàn)概率分(fēn)布，按各(gè)時(shí)段負荷(hé)容納能力(lì)隨機(jī)生(shēng)成充電(diàn)任務(wù)
。對滿足(zú)TEVi≤Tval的(dí)某EVi,根據需求充電時長，該(gāi)EVi的(dí)充(chōng)電(diàn)時間(jiān)可(kě)能包(bāo)含(hán)數個子時段的集(jí)合(hé)
。設(shè)該EVi總共可以(yǐ)選(xuǎn)擇M個(gè)子時段(duàn)集合來完成充(chōng)電，其中(zhōng)第m個(gè)子時(shí)段集(jí)合記為(wéi)Ωm,m∈[1,M]
。Ωm所對應的負(fù)荷(hé)裕(yù)度總和(hé)為(wéi)Pset,m,則(zé)有(yǒu)

Pset,m=jPsup,j(3)

每個(gè)子(zǐ)時段集(jí)合(hé)具有特定(dìng)的負荷裕度(dù)值
。充電(diàn)樁(zhuāng)從所有(yǒu)M個可用(yòng)子時段集合中(zhōng)隨機選(xuǎn)擇(zé)一個(gè)作為(wéi)實際(jì)充(chōng)電時段，選(xuǎn)擇(zé)第m個子時(shí)段集合的(dí)概率為：

式(shì)中：Ci為EVi在(zài)第(dì)m個可(kě)用子(zǐ)時段集(jí)合(hé)充電的概率(shuài)
。例如(rú)某(mǒu)電(diàn)動汽車的可(kě)用(yòng)充電子(zǐ)時段集(jí)合為Ω1,Ω2,Ω3,經(jīng)計算(suàn)，這三個子時段集合對(duì)應(yīng)的充電概率(shuài)分別(bié)為(wéi)20%,30%,50%,充電樁(zhuāng)按此(cǐ)概(gài)率選定子時段集合(hé)充電
。每台充電樁的策略流程是(shì)獨立(lì)的(dí)，相互(hù)間(jiān)不(bù)影響決(jué)策，也(yě)不需要(yào)信(xìn)息交換
。

2.3策(cè)略(lüè)激(jī)勵措施

本策(cè)略(lüè)擬(nǐ)為用戶(hù)提供激(jī)勵措施，以(yǐ)增(zēng)加(jiā)用(yòng)戶參(cān)與(yǔ)調控(kòng)的(dí)積(jī)極性(xìng)
。本策略按照(zhào)電(diàn)網穀時(shí)段負(fù)荷承(chéng)載能(néng)力轉移電(diàn)動(dòng)汽車充(chōng)電時(shí)間，充分利用穀時段(duàn)電力(lì)資源(yuán)，節省(shěng)電(diàn)網維(wéi)護成本(běn)，為(wéi)電(diàn)網(wǎng)帶(dài)來經(jīng)濟(jì)效(xiào)益(yì)
。相對(duì)地(dì)，電網可與(yǔ)充(chōng)電用(yòng)戶(hù)進行(háng)雙(shuāng)向(xiàng)互動，為參與(yǔ)優(yōu)化(huà)策略的用(yòng)戶提供價(jià)格(gé)激勵措施(shī)，使(shǐ)用戶享受低於穀(gǔ)時(shí)段(duàn)電(diàn)價(jià)的(dí)優惠，從(cóng)而節(jié)省用(yòng)戶充電開(kāi)銷，讓(ràng)更多(duō)用戶(hù)參(cān)與(yǔ)調控
。

3算(suàn)例分(fēn)析(xī)

3.1相(xiāng)關參(cān)數設置

本(běn)文(wén)按該(gāi)比(bǐ)例(lì)設(shè)置參與(yǔ)控(kòng)製(zhì)策略的電(diàn)動(dòng)汽(qì)車比(bǐ)例(lì)，且BEV充(chōng)電功率取10kW,PHEV充電功率取(qǔ)3kW,為(wéi)簡便(biàn)起(qǐ)見，充(chōng)電效(xiào)率(shuài)ηi均(jūn)取1
。用(yòng)戶出行行(háng)為相關(guān)參數，包括出行(háng)時刻，日(rì)行(háng)駛裏程(chéng)與(yǔ)返(fǎn)回(huí)時(shí)刻(kè)及返回時對應荷電狀態等，沿用(yòng)2009年(nián)全(quán)美(měi)家(jiā)庭出(chū)行(háng)調查(chá)(NHTS)中的結(jié)果(guǒ)，其返(fǎn)回(huí)時刻(kè)和(hé)日(rì)行駛(shǐ)裏程(chéng)分別近似服從(cóng)正態(tài)分布和對數正態分(fēn)布，其(qí)概(gài)率(shuài)密度函(hán)數式(shì)見文(wén)獻
。

3.2仿真過(guò)程(chéng)及結果(guǒ)

本文在3.1節所(suǒ)述的(dí)參(cān)數設(shè)置下(xià)，使用蒙特卡洛(luò)方法隨機(jī)產生電動汽(qì)車(chē)接入數據(jù)，包(bāo)括tdep,i，EVi到達時刻tarr,i和Sini,i
。令(líng)Sde,i=1,為(wéi)驗(yàn)證參與(yǔ)調(tiáo)控電動(dòng)汽(qì)車(chē)規模對本策略效果(guǒ)的影響，令(líng)參與有序充電(diàn)電(diàn)動汽車數量(liáng)分別(bié)為10,200,300輛(liàng)，最後得到(dào)小區負荷(hé)曲(qū)綫如(rú)圖2所(suǒ)示(shì)
。

圖2居(jū)民區電動汽(qì)車有(yǒu)序(xù)充電負荷曲綫(xiàn)

三種電動汽(qì)車數量下負(fù)荷(hé)曲綫(xiàn)的方(fāng)差見表1
。

表(biǎo)1不(bù)同(tóng)規模電動汽車(chē)負荷(hé)方(fāng)差(chà)對(duì)比(bǐ)

由圖2中(zhōng)負(fù)荷曲綫(xiàn)可以(yǐ)看出(chū)，本策(cè)略能夠將居民(mín)區大(dà)量電動汽車(chē)充電負荷平(píng)穩轉移至(zhì)穀(gǔ)時(shí)段，並且(qiě)能根據(jù)穀時(shí)段常(cháng)規負荷波動情(qíng)況(kuàng)控製各(gè)時段轉移量(liáng)的大(dà)小(xiǎo)，使(shǐ)整體(tǐ)負荷(hé)曲綫(xiàn)趨勢緩和(hé)
。結合表1中(zhōng)方(fāng)差數據(jù)可知(zhī)，參(cān)與(yǔ)調控的(dí)電(diàn)動汽車(chē)規(guī)模(mó)越大(dà)，負荷曲綫將(jiāng)越(yuè)趨於平(píng)緩，調(tiáo)控效果越(yuè)好(hǎo)
。從(cóng)整(zhěng)體(tǐ)負(fù)荷曲(qū)綫看(kàn)，雖(suī)然(rán)充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)是以(yǐ)相互(hù)間不影響(xiǎng)的獨立(lì)決(jué)策方式運(yùn)作(zuò)的，但其對負荷的調控效果與(yǔ)集中(zhōng)式(shì)控製(zhì)策略並無(wú)明顯差異(yì)
。

為進一步(bù)簡化(huà)策(cè)略(lüè)流程，降低係(xì)統復(fù)雜度，本(běn)文(wén)提(tí)出一(yī)種充電負(fù)荷(hé)均(jūn)匀轉移至(zhì)穀時段的(dí)模式
。該模(mó)式(shì)簡化(huà)了(liǎo)負荷裕度的計算(suàn)，認(rèn)為(wéi)各時段(duàn)負荷裕(yù)度均相等
。在(zài)電動汽(qì)車(chē)分(fēn)組完(wán)成後(hòu)，充電(diàn)樁等概率地(dì)選(xuǎn)擇穀時段某(mǒu)一滿足(zú)用戶(hù)充(chōng)電需求(qiú)的時刻開始充電(diàn)
。

本文(wén)提(tí)出(chū)的雙(shuāng)序(xù)穀(gǔ)時段(duàn)充(chōng)電模式加入(rù)對比(bǐ)分析，比較(jiào)無(wú)序(xù)充(chōng)電(diàn)模式，雙序穀時(shí)段(duàn)充電模(mó)式(shì)，基(jī)於負荷裕度(dù)的隨機充電(diàn)方法和(hé)等(děng)概(gài)率均匀(yún)轉移(yí)負荷(hé)的隨機充電(diàn)方法(fǎ)的(dí)性能(néng)
。其餘(yú)參(cān)數(shù)同(tóng)3.1節(jié)中設置(zhì)
。負荷曲綫及(jí)峰穀(gǔ)差，負(fù)荷方(fāng)差，總(zǒng)電價(jià)仿(fǎng)真結果分別如圖3，表2所示
。

圖(tú)34種(zhǒng)模式下(xià)的充電(diàn)負荷(hé)曲綫

表24種模(mó)式下(xià)充電負荷(hé)指標(biāo)對比

由仿真(zhēn)結果可(kě)知，無序充電模(mó)式(shì)下，電(diàn)動(dòng)汽(qì)車(chē)用(yòng)戶的(dí)充電時間集(jí)中在16:00—22:00,這個(gè)時(shí)間段(duàn)是一天中(zhōng)的(dí)第二個(gè)用電高峰期，常規負荷(hé)疊加(jiā)電(diàn)動(dòng)汽(qì)車充電(diàn)負(fù)荷(hé)，造成“峰上(shàng)加(jiā)峰(fēng)”現(xiàn)象，易導致(zhì)配電網過載(zǎi)等(děng)問(wèn)題(tí)出現
。表(biǎo)2中(zhōng)負荷指(zhǐ)標表明，本文(wén)所(suǒ)提(tí)等概率均匀(yún)轉移(yí)負(fù)荷(hé)模式與基(jī)於裕(yù)度(dù)轉(zhuǎn)移模式均能有效減(jiǎn)小(xiǎo)峰穀(gǔ)差並平(píng)抑負荷(hé)波(bō)動，但基(jī)於(yú)裕度(dù)轉(zhuǎn)移(yí)模式負荷峰穀(gǔ)差(chà)與(yǔ)方差更低(dī)
。等概率均(jūn)匀(yún)轉移模式削峰填(tián)穀，平(píng)抑(yì)負(fù)荷(hé)波(bō)動(dòng)的效果不及基於裕(yù)度轉移，但省略了(liǎo)負(fù)荷裕(yù)度(dù)的計(jì)算(suàn)過程(chéng)，更(gēng)易(yì)實(shí)現
。因(yīn)此，實行本文所提(tí)電動汽車有(yǒu)序(xù)充電(diàn)控製策(cè)略，不僅能削峰填穀，平(píng)抑負荷(hé)波動(dòng)，也(yě)能(néng)減少用(yòng)戶(hù)充(chōng)電(diàn)成(chéng)本，達(dá)到電網與用戶(hù)間的雙(shuāng)贏(yíng)
。

4安科瑞充電樁收費(fèi)運營(yíng)雲(yún)平(píng)台(tái)係(xì)統選型方案

4.1概述(shù)

AcrelCloud-9000安科(kē)瑞(ruì)充(chōng)電(diàn)柱(zhù)收(shōu)費運營(yíng)雲平台係統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技(jì)術(shù)對(duì)接入係統(tǒng)的電(diàn)動電(diàn)動自(zì)行車充電(diàn)站以(yǐ)及(jí)各個充電(diàn)整(zhěng)法行(háng)不間斷地數(shù)據采集和監控，實時(shí)監控充(chōng)電樁運行(háng)狀態(tài)，進行充(chōng)電服務(wù)，支付(fù)管(guǎn)理，交易結算(suàn)，資(zī)要(yào)管理，電(diàn)能(néng)管(guǎn)理(lǐ)，明細查詢等
。同時(shí)對(duì)充(chōng)電機過溫(wēn)保護，漏(lòu)電(diàn)，充(chōng)電機輸入(rù)/輸(shū)出過壓，欠壓，絕緣(yuán)低(dī)各類(lèi)故障進(jìn)行(háng)預警(jǐng)；充(chōng)電(diàn)樁支(zhī)持以太網(wǎng)，4G或WIFI等(děng)方式接入互聯網(wǎng)，用戶通(tōng)過微(wēi)信，支付寶，雲閃付掃(sǎo)碼(mǎ)充(chōng)電
。

4.2應(yīng)用場所

適用於民(mín)用建(jiàn)築，一(yī)般(bān)工業建(jiàn)築，居住(zhù)小(xiǎo)區(qū)，實業(yè)單(dān)位(wèi)，商業(yè)綜合體(tǐ)，學校，園區(qū)等(děng)充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)模式的(dí)充電基礎設施(shī)設計(jì)
。

4.3係(xì)統結構

係(xì)統(tǒng)分(fēn)為(wéi)四(sì)層：

1)即(jí)數據(jù)采(cǎi)集(jí)層，網(wǎng)絡(luò)傳(chuán)輸層(céng)，數據(jù)層和客(kè)戶端(duān)層
。

2）數據(jù)采集(jí)層：包括電瓶車智能(néng)充電樁通(tōng)訊(xùn)協議為標(biāo)準modbus-rtu
。電瓶車智能充(chōng)電(diàn)樁用於(yú)采集(jí)充(chōng)電(diàn)回路(lù)的電(diàn)力參(cān)數，並進行(háng)電能(néng)計(jì)量(liáng)和保護
。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層(céng)：通過4G網(wǎng)絡將(jiāng)數(shù)據(jù)上傳(chuán)至搭(dā)建好的數(shù)據庫(kù)服務(wù)器(qì)
。

4）數據層：包(bāo)含(hán)應用(yòng)服(fú)務器和(hé)數據服務器(qì)，應(yīng)用服務(wù)器(qì)部署(shǔ)數據采集(jí)服務(wù)，WEB網(wǎng)站(zhàn)，數(shù)據服務(wù)器部(bù)署實(shí)時數據(jù)庫，歷史(shǐ)數據(jù)庫(kù)，基礎數據庫
。

5）應客戶端層：係統管(guǎn)理員可(kě)在瀏覽器(qì)中訪(fǎng)問(wèn)電瓶(píng)車(chē)充電(diàn)樁(zhuāng)收(shōu)費平(píng)台(tái)
。終(zhōng)端充電用戶通過刷(shuā)卡掃碼(mǎ)的(dí)方式(shì)啟(qǐ)動充(chōng)電(diàn)
。

小區充電(diàn)平(píng)台(tái)功(gōng)能主要(yào)涵蓋充(chōng)電(diàn)設施智能化大屏(píng)，實時監(jiān)控，交易管(guǎn)理，故障管理(lǐ)，統(tǒng)計分析，基礎數據(jù)管理(lǐ)等(děng)功能(néng)，同(tóng)時為(wéi)運維人員提(tí)供運維APP，充電用戶(hù)提(tí)供充電小(xiǎo)程(chéng)序(xù)
。

4.4安科(kē)瑞充電樁雲平台係統功(gōng)能(néng)

4.4.1智能(néng)化大屏(píng)

智能化(huà)大屏(píng)展示站(zhàn)點分(fēn)布情(qíng)況(kuàng)，對(duì)設備狀態(tài)，設備使(shǐ)用率(shuài)，充電次數(shù)，充電(diàn)時(shí)長，充電金(jīn)額，充(chōng)電度數(shù)，充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計顯示(shì)，同時可(kě)查(chá)看(kàn)每(měi)個(gè)站(zhàn)點的站(zhàn)點信息(xī)，充電樁列表(biǎo)，充電記(jì)錄(lù)，收益，能耗，故(gù)障記錄(lù)等
。統(tǒng)一管(guǎn)理(lǐ)小(xiǎo)區(qū)充電(diàn)樁，查(chá)看設備使用率，合(hé)理(lǐ)分配資(zī)源(yuán)
。

4.4.2實時(shí)監控(kòng)

實時監視充(chōng)電(diàn)設(shè)施運(yùn)行狀況(kuàng)，主(zhǔ)要(yào)包(bāo)括充電樁(zhuāng)運(yùn)行(háng)狀態(tài)，回(huí)路(lù)狀(zhuàng)態，充(chōng)電過(guò)程中的(dí)充電(diàn)電量，充電電壓電流(liú)，充(chōng)電樁(zhuāng)告警(jǐng)信息(xī)等(děng)
。

4.4.3交易(yì)管理

平台(tái)管(guǎn)理人員(yuán)可(kě)管理充電(diàn)用戶賬(zhàng)戶(hù)，對(duì)其(qí)進行賬戶進(jìn)行充值，退款，凍結，注(zhù)銷等操作，可(kě)查(chá)看小(xiǎo)區(qū)用戶每(měi)日的(dí)充(chōng)電交易(yì)詳細(xì)信息
。

4.4.4故障管(guǎn)理(lǐ)

設備(bèi)自(zì)動(dòng)上(shàng)報(bào)故障(zhàng)信(xìn)息(xī)，平(píng)台管(guǎn)理(lǐ)人(rén)員(yuán)可通(tōng)過平台查看(kàn)故(gù)障(zhàng)信息(xī)並(bìng)進行(háng)派(pài)發(fā)處(chǔ)理(lǐ)，同時(shí)運(yùn)維人員(yuán)可(kě)通過運維APP收取故障推送，運(yùn)維(wéi)人員在(zài)運維(wéi)工(gōng)作(zuò)完成後(hòu)將結果上(shàng)報(bào)
。充(chōng)電(diàn)用戶也(yě)可(kě)通過充(chōng)電小程(chéng)序反饋現(xiàn)場問(wèn)題
。

4.4.5統計(jì)分析

通過(guò)係統(tǒng)平台(tái)，從(cóng)充電站點，充電(diàn)設(shè)施，，充電(diàn)時間(jiān)，充電(diàn)方式等(děng)不(bù)同角度(dù)，查(chá)詢充電(diàn)交(jiāo)易(yì)統(tǒng)計信(xìn)息，能(néng)耗統計信息(xī)等
。

4.4.6基礎(chǔ)數據(jù)管理

在(zài)係(xì)統平台建(jiàn)立運(yùn)營(yíng)商戶(hù)，運營商可(kě)建立(lì)和(hé)管(guǎn)理其運營所需站(zhàn)點和充(chōng)電設施，維(wéi)護充電設(shè)施信息，價格(gé)策(cè)略，折(zhē)扣，優惠活(huó)動，同時可(kě)管(guǎn)理在(zài)綫(xiàn)卡用(yòng)戶充(chōng)值(zhí)，凍結和解(jiě)綁
。

4.4.7運(yùn)維(wéi)APP

麵(miàn)向運維人員使(shǐ)用(yòng)，可以對站(zhàn)點和(hé)充(chōng)電樁進行管(guǎn)理(lǐ)，能夠(gòu)進(jìn)行(háng)故障閉(bì)環(huán)處理(lǐ)，查詢(xún)流(liú)量卡使(shǐ)用情況，查詢充電(diàn)\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程(chéng)參數設置，同(tóng)時(shí)可(kě)接收故障推送

4.4.8充電小(xiǎo)程序

麵(miàn)向(xiàng)充電用戶使用(yòng)，可(kě)查看附(fù)近空(kōng)閒(xián)設(shè)備，主(zhǔ)要(yào)包(bāo)含掃碼充(chōng)電(diàn)，賬戶充值(zhí)，充(chōng)電(diàn)卡綁定，交易查詢(xún)，故障申(shēn)訴等功能
。

4.5係統硬件配置(zhì)

5結語

峰穀(gǔ)電價背景(jǐng)下(xià)居(jū)民(mín)區(qū)家用電動汽車無(wú)序充電(diàn)時間過於(yú)集中，會加劇電網(wǎng)峰(fēng)值壓(yā)力，造成負荷(hé)衝擊(jī)，而基於有序充(chōng)電(diàn)的集(jí)中(zhōng)式(shì)控(kòng)製係統復雜(zá)度高，不(bù)易實(shí)現
。本(běn)文提(tí)出一(yī)種電(diàn)動(dòng)汽(qì)車(chē)充電(diàn)起始(shǐ)時(shí)間隨(suí)機選(xuǎn)取方(fāng)法(fǎ)
。通過(guò)理(lǐ)論分(fēn)析(xī)與仿真驗證，結(jié)論(lùn)如下(xià)
。

1)本文所提基(jī)於(yú)負荷裕度的(dí)隨機充電策略能夠(gòu)有效實(shí)現負(fù)荷(hé)平穩(wěn)轉移，削減峰穀(gǔ)差，降(jiàng)低(dī)負(fù)荷(hé)方差，合(hé)理(lǐ)分配(pèi)穀(gǔ)時段電力(lì)資(zī)源(yuán)
。策(cè)略(lüè)實(shí)施(shī)過程(chéng)隻(zhī)需定(dìng)時(shí)更新(xīn)控製決(jué)策生成(chéng)器中(zhōng)相(xiāng)關(guān)參數，其(qí)餘工(gōng)作可由充電(diàn)樁(zhuāng)自決(jué)策獨(dú)立(lì)完(wán)成(chéng)，無需集(jí)中(zhōng)式(shì)通信控(kòng)製，避免了大(dà)量(liáng)的(dí)實時通(tōng)信(xìn)流(liú)程，便(biàn)於(yú)實際應用(yòng)，適用(yòng)於各(gè)類充電場景
。

2)本文(wén)所(suǒ)提等(děng)概率均(jūn)匀(yún)轉移負荷(hé)的隨機充電方法(fǎ)相(xiāng)比基於(yú)負荷(hé)裕度(dù)的隨機(jī)充電策略(lüè)實施流(liú)程更(gēng)為簡單，係(xì)統成(chéng)本更低(dī)，但(dàn)削峰填(tián)穀，平(píng)抑(yì)負荷波動的效果(guǒ)稍差
。在(zài)區域(yù)電網(wǎng)無法(fǎ)獲得可用負荷(hé)曲(qū)綫數據，不具(jù)備(bèi)計算(suàn)負荷裕度的(dí)條(tiáo)件(jiàn)時(shí)，可考慮(lǜ)采用等概率(shuài)均匀轉移(yí)法作(zuò)為(wéi)簡(jiǎn)化(huà)方(fāng)案(àn)
。

3)由於(yú)目(mù)前中國(guó)電動汽車(chē)處(chǔ)於發(fā)展中，規模有限，尚不能提(tí)供(gōng)大(dà)量(liáng)實(shí)際運行(háng)數據，本(běn)文(wén)工作(zuò)還(huán)較(jiào)多(duō)停留在理論階段，可能存在(zài)一(yī)些(xiē)未考慮(lǜ)到的問題(tí)，具(jù)有(yǒu)一(yī)定的局(jú)限(xiàn)性(xìng)
。另外(wài)，使(shǐ)用(yòng)概率控製的(dí)方(fāng)式(shì)本身(shēn)有一定(dìng)不確定性無法避(bì)免，具有(yǒu)改進(jìn)的空(kōng)間
。在進一步(bù)的研(yán)究中(zhōng)，應結(jié)合真(zhēn)實場景可能(néng)存(cún)在的約束條件，對(duì)優(yōu)化(huà)目(mù)標(biāo)和調控手段進(jìn)行*
。

參考文獻

[1]胡澤春，宋永(yǒng)華，徐(xú)智(zhì)威(wēi)，等．電(diàn)動汽(qì)車(chē)接入電網(wǎng)的影(yǐng)響(xiǎng)與(yǔ)利(lì)用[J].中(zhōng)國電機(jī)工(gōng)程(chéng)報(bào)，2012,32(4):1-10.

[2]高(gāo)賜(cì)威，張亮．電(diàn)動(dòng)汽車充(chōng)電對電(diàn)網(wǎng)影響(xiǎng)的(dí)綜(zōng)述[J].電(diàn)網(wǎng)技術，2011,35(2):127-131.

[3]徐(xú)智(zhì)威(wēi)，胡(hú)澤春，宋永華，等(děng)．充電站內電動汽車有(yǒu)序(xù)充電策略(lüè)[J].電力(lì)係統(tǒng)自(zì)動2012,36(11):34-43.

[4]安(ān)科(kē)瑞企業微電(diàn)網設(shè)計(jì)與應用手(shǒu)冊.2022.05版

[5]王(wáng)*，王飛宏，侯興(xīng)哲，孫洪(hóng)亮，朱(zhū)彬，劉國(guó)平.住(zhù)宅區電動(dòng)汽車充(chōng)電(diàn)負(fù)荷隨機接(jiē)入控(kòng)製策略