摘要：隨著電動汽車產業的快速發展，充電用戶規模持續擴大，無序充電引發的充電成本偏高、排隊時間過長及電網負荷安全隱患等問題，已成為制約電動汽車與充電設施高質量發展的關鍵瓶頸。為破解上述困境，本文聚焦集中式充電站，開展有序充電策略研究與設計，結合充電過程數據、分時電價機制及充電樁功率調節技術，制定差異化有序充電方案，并依托安科瑞充電樁收費運營云平臺系統實現策略落地。研究表明，所設計的有序充電策略可有效提升充電站運營收益、降低充電成本，優化用戶充電體驗，同時實現充電站與電網的協同互動，發揮削峰填谷作用，提升電網運行安全性。結合四部門推廣智能有序充電的政策導向，本研究可為集中式充電站的規范化運營及車網互動生態建設提供技術參考與實踐支撐。

 

關鍵詞：有序充電；分時電價；功率調節；充電樁；安科瑞充電樁收費運營云平臺系統；車網互動

1 前言

在化石能源枯竭與清潔新能源技術崛起的雙重驅動下，電動汽車產業迎來爆發式增長，與之配套的充電站、充電樁及充電技術也得到快速完善。隨著“互聯網＋充電樁"模式的深度融合，充電服務設施的覆蓋范圍不斷擴大，但行業發展仍面臨諸多痛點：一方面，用戶充電難、找樁難、排隊時間長的問題突出，另一方面，充電樁利用率不均衡、長期空閑與局部緊張并存，導致充電站運營成本居高不下；更為關鍵的是，大量充電設施的無序使用對電網運行帶來顯著沖擊，無序充電負荷易引發配電網電壓下降、線路過載、負荷峰值攀升及網絡損耗增加等問題，嚴重威脅電網安全穩定運行。
與此同時，國家四部門明確提出大力推廣智能有序充電設施，原則上新建充電樁統一采用智能有序充電樁，推動車網互動生態建設，力爭到2025年實現充電峰谷電價機制全面實施，讓充電電量更多集中在低谷時段，充分發揮新能源汽車的移動式儲能潛力。在此政策背景下，研究并設計科學合理的有序充電策略，解決充電亂象、提升充電樁運營效益、降低對電網的不利影響，已成為推動電動汽車與充電設施產業高質量發展的迫切需求。
本文所提出的有序充電策略，是指在車多樁少、充電站功率波動及分時電價機制下，通過科學調控充電時序、充電功率及中止充電閾值，實現充電效率、運營效益與電網安全協同優化的充電控制方法。其核心思路的是通過分析電動汽車充電過程中電壓、電流、SOC（State of Charge，剩余電量）與充電時間的關系曲線，優化中止充電SOC值以提升排隊效率；依托分時電價差異，合理安排充電時段以降低運營成本；通過充電樁功率動態調節，實現電網負荷削峰填谷，保障電網安全運行。

2 有序充電方案總體設計

有序充電的核心目標是實現“用戶體驗、運營效益、電網安全"三者的協同提升，本文從三個維度構建有序充電方案，同時結合充電設施的分布特點，確定集中式充電站為主要應用場景。
從功能維度來看，有序充電方案主要包含三方面內容：一是排隊有序充電，針對充電樁短缺問題，通過計算在充車輛剩余充電時間、設定合理的中止充電SOC值，優化排隊車輛的充電次序，提升充電樁利用率；二是分時有序充電，結合峰谷電價差異，引導車輛優先在電價低谷時段充電，降低充電站運營成本；三是功率有序充電，通過動態調節充電樁輸出功率，實現電網負荷削峰填谷，減小負荷曲線方差，促進充電設施與電網負荷的協調互動。
從應用場景來看，離散充電樁因分布分散、管理難度大，暫不具備有序充電實施條件，因此有序充電策略主要應用于集中式充電站。集中式充電站的充電樁規模通常為20臺～50臺，主要服務于電動公交大巴等車輛，根據運營模式可分為專用充電站與公用充電站：專用充電站僅面向指定專用車輛（如電動公交大巴）提供充電服務，不對外運營；公用充電站兼顧專用車輛與社會車輛充電需求，可有效提升充電樁利用率，增加運營收益。本文將以這兩類集中式充電站為研究對象，設計差異化有序充電策略。
集中式充電站的服務系統架構為有序充電策略的實施提供了硬件支撐：站內充電樁通過4G/5G、以太網等物聯網技術接入充電服務平臺，平臺為運營商提供運營監控客戶端，用戶可通過充電卡、手機APP等方式完成充電操作；同時，充電服務平臺接入充電站配電設備，實時獲取站內可用功率信息，為充電樁功率調節及有序充電調度提供數據支撐。
基于上述架構，本文設計的有序充電策略具備三大核心功能：一是縮短車輛排隊時間，通過精準計算在充車輛剩余充電時間、優化中止充電SOC值，提升充電站服務效率；二是降低充電運營成本，依托分時電價機制，引導車輛在低谷時段充電，減少高價時段充電消耗；三是優化電網負荷，通過充電樁功率動態調節，使充電站用電功率適配電網需求，降低電網負荷波動率，提升電網運行安全性。
目前，多數充電站采用峰、平、谷三時段電價機制，不同時段電價及服務費存在顯著差異，具體如下表所示（表1），為分時有序充電策略的設計提供了重要依據。

充電時段	時段區間	電價（元/度）	服務費（元/度）
峰時段	8:00 - 11:00、18:00 - 23:00	1.09	0.8
平時段	7:00 - 8:00、11:00 - 18:00	0.8	0.8
谷時段	23:00 - 7:00	0.68	0.36

表1 充電電價及階梯時段

3 專用充電站有序充電策略設計

專用集中式充電站主要服務于電動公交大巴，具有充電需求集中、車輛運營規律明確等特點。本文以配備30臺60kW直流樁、服務100輛電動公交車的專用充電站為設計對象，結合30余組充電過程數據，分析充電參數變化規律，設計針對性的有序充電策略。
充電過程中，SOC、充電電壓、電流與充電時間的變化存在顯著關聯，具體數據如下表所示（表2），為中止充電SOC值的設定提供了數據支撐。

SOC/%	充電電壓/V	充電電流/A	充電時間/min
30 ~ 95	574 ~ 586	97 ~ 101	66
95 ~ 99	574 ~ 580	71 ~ 73	23
99 ~ 100	574 ~ 580	47 ~ 48	15

表2 充電過程數據分析

3.1 峰平時段與排隊有序充電策略

專用充電站的電動公交大巴通常遵循“白天運營、晚上充電"的模式，充電需求主要集中在谷電價時段，可有效降低充電成本。但在特殊情況下，車輛需在峰、平電價時段充電時，為兼顧運營成本與車輛使用需求，需設定差異化的中止充電SOC上限值：峰時段SOC達到80%時停止充電，平時段SOC達到90%時停止充電，谷時段不設定SOC上限值，確保車輛充滿電，滿足次日運營需求。
在車多樁少、車輛因急需用車排隊充電的場景下（本文所指排隊充電特指急需用車引發的充電排隊，谷時段無使用需求的依次充電不屬于此類范疇），為提升充電樁利用率、增加運營收益，同樣需設定中止充電SOC上限值，結合排隊車輛比例（rate）制定如下標準（表3）。

充電中止SOC/%	充電時段	排隊車輛比例
80	峰時段	rate > 1.5
90	平時段	1.5≥rate > 0.75
95	谷時段	0.75≥rate > 0.4
99	谷時段	0.4≥rate > 0
100	谷時段	rate = 0

表3 充電中止SOC劃分

3.2 充電樁限功率有序充電策略

專用充電站的車輛充電優先級無嚴格差異，在充電過程中，當充電站輸出總功率超過電網限定值時，需對充電樁功率進行下調；當輸出總功率低于限定值時，可適當上調功率，確保充電站用電功率與電網負荷需求相匹配，實現削峰填谷，保障電網安全。功率調節過程中，需確保所有車輛享有同等充電權限，避免出現充電不均衡問題。

3.3 專用充電站有序充電策略實現

結合峰谷電價、排隊效率與電網互動三大需求，專用充電站有序充電策略的實現流程如下：
（1）排隊申請：峰、平電價時段，當充電樁全部被占用，后續車輛因急需用車需充電時，用戶可通過手機APP提交排隊充電申請，系統自動記錄排隊順序與車輛需求；
（2）策略下發：充電服務平臺結合當前電價時段、排隊車輛數及電網可用功率，將對應的中止充電SOC值、功率調節參數下發至每臺充電樁；
（3）充電控制：充電樁根據平臺下發的參數，結合車輛實際充電狀態，實時調整充電功率，當車輛SOC達到設定中止值時，自動停止充電，釋放充電樁資源，供排隊車輛使用。

4 公用充電站有序充電策略設計

與專用充電站相比，公用充電站的服務對象更為復雜，除服務站內專用車輛外，還面向所有社會電動車輛開放，其核心優勢在于可提升充電樁利用率，為運營商帶來額外收益。結合公用充電站的服務特點，本文設計的有序充電策略核心是“優先級分層"，兼顧專用車輛與社會車輛的充電需求。
具體策略如下：明確充電優先級，專用車輛優先級高于社會車輛，確保專用車輛的正常運營需求；社會車輛之間遵循“先到先得"原則，按排隊順序依次充電。同時，沿用專用充電站的分時充電與功率調節策略，引導社會車輛優先在谷時段充電，降低運營成本；根據電網負荷需求，動態調節充電樁功率，實現電網削峰填谷。
此外，公用充電站需通過充電服務平臺實時展示充電樁使用狀態、排隊情況及電價信息，方便社會用戶查詢、預約充電，進一步優化用戶充電體驗，減少無效排隊。

5 安科瑞充電樁收費運營云平臺系統支撐

有序充電策略的落地實施，離不開智能化平臺的支撐。AcrelCloud-9000安科瑞充電樁收費運營云平臺系統，基于物聯網與大數據技術，實現對充電設施的監控、調度與管理，為有序充電策略的實施提供了可靠保障，同時契合四部門關于智能有序充電設施推廣的政策要求。

5.1 系統概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電樁收費運營云平臺系統，可通過物聯網技術對接入系統的汽車充電站、電動自行車充電站及各類充電樁進行不間斷數據采集與監控，實時掌握充電樁運行狀態，提供充電服務、支付管理、交易結算、資源管理、電能管理等功能。系統具備完善的故障預警機制，可對充電機過溫、漏電、輸入/輸出過壓、欠壓、絕緣低等各類故障進行實時預警，保障充電安全；充電樁支持以太網、4G、WIFI等多種接入方式，用戶可通過微信、支付寶、云閃付等方式掃碼充電，操作便捷。

5.2 系統應用場合

該系統應用場景廣泛，可適配住宅小區、各類企事業單位、醫院、景區、學校、公共停車場、公路充電站、公交樞紐、購物中心、高速服務區、公寓寫字樓等多種場合，既能滿足專用充電站的管理需求，也能適配公用充電站的多元化服務需求，為不同類型充電站的有序充電提供統一的平臺支撐。

5.3 系統結構

系統采用“三層架構"設計，實現數據采集、傳輸與處理的全流程閉環，為有序充電策略的實施提供數據與技術支撐：
（1）現場設備層：包含多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電能質量分析儀表、電氣火災探測器、煙霧傳感器等各類設備，負責采集充電參數、設備運行狀態等數據，是有序充電策略實施的基礎；
（2）網絡通訊層：由現場智能網關、網絡交換機等設備組成，智能網關主動采集現場設備層的數據，完成規約轉換與本地存儲，通過網絡將數據上傳至平臺管理層，網絡故障時可實現本地數據緩存，網絡恢復后斷點續傳，確保數據不丟失；
（3）平臺管理層：包含應用服務器與數據服務器，完成對現場所有智能設備的數據交換與處理，可在PC端、移動端實現充電站配電系統運行狀態、充電樁工作狀態、充電過程的實時監測，同時完成在線支付、賬單管理等功能，為有序充電策略的調度與控制提供決策支撐。

5.4 系統核心功能

系統的核心功能與有序充電策略深度適配，主要包括以下幾方面：
（1）充電服務：支持充電設施搜索、地圖尋址、在線自助支付、充電結算、導航等功能，方便用戶快速找到可用充電樁，優化充電體驗；
（2）首頁總覽：實時展示當日、當月開戶數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數等核心數據，提供環比、同比分析及樁站分布導航，方便運營商掌握運營狀況；
（3）交易結算：支持充電價格策略管理、預收費管理、賬單管理及營收財務報表生成，可根據峰谷電價自動調整充電費用，契合分時有序充電的成本控制需求；
（4）故障管理：提供故障記錄查詢、處理、確認、分析等功能，及時發現并處理充電樁故障，保障有序充電策略的連續實施；
（5）統計分析：支持運營趨勢分析、收益統計，通過曲線、能耗分析等工具，幫助運營商掌握充電樁運營態勢，優化有序充電策略；
（6）資源管理：實現充電站、充電樁、用戶檔案的統一管理，實時監測充電樁運行狀態與異常交易，為有序充電調度提供數據支撐；

（7）移動端支持：通過APP、小程序實現模糊搜索、地圖搜索、掃碼充電、在線支付等功能，方便用戶操作與運營商管理。

5.5 系統硬件配置

為保障有序充電策略的高效實施，系統配套了完善的硬件設備，涵蓋平臺、充電樁、輔助設備等多個類別，適配不同場景的充電需求，部分核心硬件配置如下：
（1）平臺類：AcrelCloud-9000汽車充電樁收費運營云平臺、AcrelCloud-9500電瓶車充電樁收費運營云平臺，提供運營管理功能；
（2）充電樁類：7KW交流充電樁（AEV-AC007D）、30KW直流樁（AEV-DC030D）、60KW直流樁（AEV-DC060S）、120KW直流樁（AEV-DC120S），以及10路、20路電瓶車智能充電樁（ACX10A、ACX20A系列），支持功率調節、刷卡掃碼充電等功能，適配有序充電需求；

（3）輔助設備類：IC充值卡、充值機、充電樁立柱、電氣防火限流式保護器（ASCP200-40B）、導軌式電能表（ADL200）、導軌式直流電能表（DJSF1352-RN）等，保障充電安全與數據計量的準確性。

6 結語

隨著電動汽車產業的持續發展及車網互動技術的不斷成熟，有序充電已成為破解充電亂象、提升運營效益、保障電網安全的重要路徑，也是響應國家四部門推廣智能有序充電政策的關鍵舉措。本文聚焦集中式充電站，結合分時電價、充電過程數據及功率調節技術，設計了專用與公用充電站的差異化有序充電策略，通過設定合理的中止充電SOC值、優化充電優先級與功率調節邏輯，實現了用戶體驗、運營效益與電網安全的協同提升。
AcrelCloud-9000安科瑞充電樁收費運營云平臺系統的應用，為有序充電策略的落地提供了可靠的技術支撐，其數據采集、監控與調度功能，實現了充電樁的智能化管理，進一步提升了有序充電的實施效率。目前，充電樁有序充電仍處于研究起步階段，未來隨著V2G（Vehicle-to-Grid，車網互聯）與雙向充放電技術的發展與應用，有序充電策略將不斷優化，逐步實現充電站與電網的深度互動，充分發揮新能源汽車的移動式儲能潛力。
后續研究可結合更多充電場景，進一步優化有序充電策略的動態調整機制，結合電力市場改革方向，探索有序充電與虛擬電廠、聚合交易等場景的融合應用，為充電設施產業高質量發展及新型電力系統構建提供更有力的支撐。