0引言

在新能源汽車行業高速發展的背景下，推進儲能式充電樁參與電網聯合運行，能夠降低電網擴充成本，對此還能夠生成參與電網需求側響應的輔助管理服務收益，其優勢性明顯。同時，汽車充電樁的大規模應用也對配電網的運行產生一定沖擊。基于此，需要著重落實汽車充電樁充電與電網需求側響應的有機結合，助推配電網與新能源汽車健康、協調發展。

1 研究背景

面對能源方面的問題，各種新能源產品應運而生，并在當前得到了廣泛的推廣應用。發展至今，各個地區已圍繞提升新能源產品消費服務水平，設定并落實了各種政策方案，從新能源汽車服務領域來看，著力推動規模化電動汽車負荷參與電力需求響應。依托移動式或分布式儲能系統在汽車充電樁及其附近進行合理安裝，能夠有效避免汽車隨機式充電明顯沖擊電網。基于此，搭建充儲一體化汽車充電樁，實施汽車充電樁參與電網需求側響應聯合運行極為必要，也有著較高的研究價值。

2 汽車充電樁參與電網需求側響應和聯合運行的價值性分析

汽車充電樁參與電網需求側響應是一種通過智能充電技術來平衡電網負荷、提高可再生能源消納率及減小電動汽車充電對電網沖擊的有效策略[1]。在當前的實踐中，依托汽車充電樁參與電網需求側響應聯合運行的優化與推行，能夠達到平衡電網負荷的效果。通過需求側響應機制，可以有效平衡電網負荷，減小電網的壓力。在儲能式充電樁與電網需求側響應聯合運行技術的支持下，能夠提高可再生能源消納率。作為實現汽車充電樁與電網需求側響應聯合運行中的一種關鍵技術，智能充電技術可以提高可再生能

源的消納率，促進清潔能源的使用。此外，汽車充電樁參與電網需求側響應還能夠減少對電網的沖擊。有序充電技術可以減少電動汽車充電對電網的沖擊，提高電網的穩定性。總體而言，汽車充電樁參與電網需求側響應聯合運行技術所顯現出的應用價值較為明顯，汽車充電樁參與電網需求側響應不僅有助于提高電網的靈活性和穩定性，還能促進可再生能源的利用，推動新能源汽車產業的健康發展。隨著技術的不斷進步和政策的支持，這一領域將有更廣闊的應用前景。更多資料請聯系安科瑞陳芳芳

3 汽車充電樁參與電網需求側響應聯合運行的實現要點探討

3.1 配電網需求側響應機制

圍繞電網供需平衡的維護與促進展開對用戶用電行為的調整所形成的機制，為配電網需求側響應機制。在實踐中，基于需求側響應的實施，促使電網高峰時段用戶的用電有所降低，并在電網低谷時段適當增加用電，以此達到對電網供需矛盾進行有效緩解的效果，推動電網運行穩定性及效率水平的進一步提高[2]。基于此，設定并推行配電網需求側響應機制及對應的需求側響應策略是必然選擇，激勵用戶落實對用電行為的調整，促使“削峰填谷”成為現實，從而推進電力系統運行效率的提升。

在配電網需求側響應機制（圖1）的支持下，充電樁參與需求響應聯合運行過程中，從用戶側的角度來看，重點達成的目標包括：一，用電成本的降低。積極響應激勵措施、價格信號，進行對個人用電行為的合理調整，選擇在電價相對較低的時間段用電，或者獲取相應的經濟補償，以此達到減少用電成本費用的效果。第二，用電舒適度及靈活性的提升。在基本用電需求得以切實滿足的基礎上，切實參考用戶自身的現實情況及現行的相關激勵機制，實施對用電設備使用時間的靈活性安排，從而提升用電的舒適度及自主性。例如，用戶可以在低谷電價時段內，或是收到激勵信號后，安排電動汽車充電。

從電網側的角度來看，重點達成的目標包括：一，削峰填谷。在配電網高峰時段安排對用電負荷的減小處理，以此實現對電網峰值功率需求的降低。同時，實施對低谷時段電網用電負荷的適當增加，促使負荷曲線能夠盡可能保持在相對平坦的狀態下，達到適當緩解高峰時段內電網供電壓力的效果，促使對于發電及輸電設備的擴容要求有所下降，也進一步控制、減小電網建設與運營方面所產生的成本費用。第二，供電可靠性的提升。基于對用戶負荷的合理性調整，實施對電壓波動、電網過載等風險問題發生可能性的降低，促使電網應對自然災害、設備故障等突發情況的現實能力隨之提高，助推供電質量及可靠性水平的提升。第三，可再生能源消納的促進。重點引導用戶在可再生能源的發電高峰時段內用電，或是適當增加用電，實現對可再生能源現實利用率的提升，也促使可再生能源可以在配電網內得到有效的消納。

3.2 充電樁參與需求響應聯合運行優化

推進汽車充電樁參與需求響應聯合運行優化期間，需要重點把握以下幾個方面要點內容：一，建立聯合運行優化模型。通過建立儲能式充電樁參與電網需求側響應的聯合運行優化模型，可以*大化效益函數，考慮儲能式充電樁的充放電量約束、容量約束和需求響應電量約束等條件。第二，分布式能量聯合優化求解。采用基于原始—對偶分解的分布式能量聯合優化求解方法，包括構建拉格朗日函數、拉格朗日對偶函數，并應用KKT條件和基于原始—對偶分解的更新迭代算子等步驟。

參與電網需求響應是分布式儲能期間汽車充電樁所承擔的重要任務，受到電價激勵信號、儲能參與需求響應因子的相對關系的影響。基于電價激勵信號、需求響應因子的差異性設定，實際所獲取到的運行策略及優化結果也有所不同。基于上述思路進行汽車充電樁參與需求響應聯合運行優化，設定3.35 kAh為某汽車充電樁的容量峰值，控制電價激勵信號保持在0.2~0.4的范圍，控制需求響應因子保持在0.3~0.5的范圍，以收益、參與需求響應增益、充電樁總增益為切入點，分析該汽車充電樁的效益，所得到的結果如圖1所示。在時間有所增長的條件下，系統總體收益、需求響應收益會隨之提高，儲能系統的損耗也有所降低。

聯合調度汽車充電樁與電網需求側響應，基于對汽車充電樁充放電的利用獲取*大效益函數。在滿足容量、電量等方面限制的條件下，盡可能降低儲能成本，同時提升*終收益。設定3.35 kAh為汽車充電樁的容量峰值，對于多個相同容量峰值的汽車充電樁的容量動態變化展開分析，所得到的結果如圖2所示。3.05~3.3 kWh為相應汽車充電樁的容量變化范圍，相應汽車充電樁的運行容量區間為總容量的80%~90%。綜合分析結果能夠明確的是基于上述思路的推行實施汽車充電樁參與需求響應聯合運行優化，可以獲取到*大化的汽車充電樁效益。

3.3 智能有序充電技術

針對汽車充電過程進行合理性控制與調度的技術為智能有序充電技術，在實踐中，重點依托對汽車充電設施特性、用戶需求以及電網現實運行狀態等因素的綜合考量，從時間與頻率兩方面優化分配汽車充電負荷，避免多臺汽車同時進行充電期間對電網產生明顯負面影響，并引發過載、電壓波動等問題。依托智能有序充電技術的應用，汽車充電樁可以根據實時電價激勵進行充電，從而減少高峰時段的電網負荷。

在智能有序充電技術的支持下，在充電樁參與需求響應聯合運行過程中，從用戶側的角度來看，重點落實對用戶現實充電需求的滿足，保證不對用戶正常使用汽車產生影響的基礎上，面向用戶提供盡可能便捷、經濟的充電服務。例如，基于對汽車電池狀態、用戶出行計劃等信息的采集與綜合分析，提供更為合適、合理的充電功率、充電時間指導，避免用戶長時間等待汽車充電[3]。從電網側的角度來看，重點實現對配電網峰值與谷值之間差距的控制與降低，實施對負荷波動的平抑，助推電網的供電質量水平以及可靠性的提升，促使電網能夠長時間維持在安全、穩定運行的狀態下。基于對汽車充電時間、功率的合理性安排，避免高峰時段電網實際承擔的供電壓力大幅提升，顯現出適當降低的變化趨勢，并實現對低谷時段剩余容量的充分利用。

3.4 虛擬電廠調度平臺

虛擬電廠調度平臺主要承擔智能感知、智慧調度各類分布式能源（包括來自商場、工廠、家庭等地的各類分布式電源、可控負荷和儲能系統等海量分散資源）的任務。在推進儲能式充電樁參與電網需求側響應聯合運行中，依托虛擬電廠調度平臺與私人充電設施的結合應用，能夠實現實時調節和響應，表明其在需求側響應中具有明顯的應用效果。

對于虛擬電廠調度平臺而言，其主要基于物聯網、人工智能、大數據、云技術等先進技術的應用，將各類分布式資源以終端資源點的形式接入虛擬電廠，把分散的分布式資源打包成一個整體，在資源點配置智能裝置，實現各分布式資源點與虛擬電廠的指令與數據交互，整體結構如圖2所示[4]。該平臺通過配套的調控技術、通信技術，能夠實現對各類分布式能源的整合調控和協調優化，以特殊電廠形式參與需求響應、輔助服務、現貨交易等電力市場交易。在助力資源聚合、擴展新業務和新的利潤增長點的同時，幫助電力用戶獲取更多的收益，實現雙贏目標。

綜上所述，汽車充電樁與電網需求側響應聯合運行技術所顯現出的應用價值較為明顯。依托配電網需求側響應機制的設定與推行、推進充電樁參與需求響應聯合運行優化、引入智能有序充電技術、搭建并使用虛擬電廠調度平臺，能夠促使汽車充電樁與電網的聯合運行成為現實，提高了電網的靈活性和穩定性，促進了可再生能源的利用，推動了新能源汽車產業的健康發展。

4安科瑞充電樁收費運營云平臺系統選型方案

4.1概述

AcrelCloud-9000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。

4.2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。

4.3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modbus-rtu。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。

4.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

4.4.1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。

4.4.2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。

4.4.3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。

4.4.4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。

4.4.5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。

4.4.6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。4.4.7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

4.4.8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。

4.5系統硬件配置

5結論與展望

本充電樁嚴格遵守國網公司相關標準，并根據電動汽車產業發展的規劃和發展方向，研制了一種穩定、可靠、安全、實用的電動汽車智能充電樁。運行結果表明，本充電樁的使用提高了電動汽車充電樁的技術水平和實用化水平，有力的推動了電動汽車充電行業的發展。

數據驅動的內涵之一是數據決定方法，根據能夠獲取的數據尋找適宜的方法。本文提出的排名變差算法以充電樁交易流水數據為前提條件，在一定程度上能夠識別充電樁計量可信度的傳播范圍。需要強調的是，由于交易記錄包含個人隱私，保管人在提交交易流水數據之前將個人信息進行編碼處理。無論互聯網還是樁車網絡，節點的排名都主要由節點間連接強度決定。互聯網由于建立連接的代價低，其排名可以很好地反映網頁的質量。在樁車網絡中，決定連接強度的因素眾多，因而排名本身并不足以反映計量特性，受控計量變量引起的排名變差則具有大得多的參考價值。網絡排名變差算法中，排名變差原理是實質性的，而評分算法是非實質性的，可以有多種選擇，是否存在更適宜的評分算法有待進一步研究。