安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

在當(dāng)今社會(huì)，隨著電動(dòng)汽車的普及，充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)成為了一個(gè)關(guān)鍵問題。直流快速充電樁因其快速、高效的充電能力，成為了解決這一問題的重要設(shè)備。然而，盡管直流快速充電樁為電動(dòng)汽車用戶提供了極大的便利，但仍有一些問題和挑戰(zhàn)需要被解決。 盡管直流快速充電樁能在短時(shí)間內(nèi)為電動(dòng)汽車充電，但現(xiàn)有的充電基礎(chǔ)設(shè)施仍然無法滿足日益增長的電動(dòng)汽車數(shù)量。在許多大城市，特別是在高峰時(shí)段，電動(dòng)汽車用戶經(jīng)常需要排隊(duì)等候充電，這大大影響了用戶的體驗(yàn)和電動(dòng)汽車的使用效率。此外，目前大多數(shù)公共充電站主要集中在城市地區(qū)，對于郊區(qū)或者鄉(xiāng)村地區(qū)的用戶來說，尋找到合適的充電站變得更加困難。 雖然直流快速充電樁的能量轉(zhuǎn)換效率高，但是在一些情況下，其實(shí)際充電效率受到多種因素的影響，如電池狀態(tài)、環(huán)境溫度等，這些因素可能導(dǎo)致充電時(shí)間長于預(yù)期，甚至影響電池壽命。此外，當(dāng)前的充電樁技術(shù)主要是有線充電，這種方式在一定程度上限制了使用的靈活性和方便性。 面對這些問題和挑戰(zhàn)，未來的發(fā)展方向應(yīng)當(dāng)包括：一是加快充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，特別是在人口密集區(qū)以外的地區(qū)；二是繼續(xù)提高充電效率，通過技術(shù)創(chuàng)新降低環(huán)境因素對充電效率的影響；三是探索無線充電等新技術(shù)，增加使用的便捷性和靈活性。 隨著智能技術(shù)的發(fā)展，未來的直流快速充電樁可以更加智能化，比如通過大數(shù)據(jù)分析預(yù)測用戶需求，實(shí)現(xiàn)充電樁的有效調(diào)配和管理，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作效率。同時(shí)，加強(qiáng)與電網(wǎng)的互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和管理，也是未來發(fā)展的一個(gè)重要方向。 安全始終是充電設(shè)施最重要的考量之一。未來的直流快速充電樁不僅要在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)進(jìn)步，更要在確保用戶安全的前提下進(jìn)行創(chuàng)新和應(yīng)用，如加強(qiáng)充電過程中的安全監(jiān)控，實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)的完善等措施。 直流快速充電樁作為推動(dòng)電動(dòng)汽車發(fā)展的重要支撐技術(shù)，其未來的發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span>^[1]通過不斷的研發(fā)和創(chuàng)新，相信不久的將來我們能夠看到更加高效、便捷、安全的充電解決方案，為電動(dòng)汽車的普及和發(fā)展提供有力支持。

摘要：隨著能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的加快推進(jìn)，電動(dòng)汽車等移動(dòng)式負(fù)荷的滲透率將逐漸上升，同時(shí)快充電站也將趨于規(guī)?；\(yùn)營。復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和多主體調(diào)控方式大幅增加了電網(wǎng)的控制難度和失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。通過調(diào)研國內(nèi)外對快充電站并網(wǎng)影響因素及涉網(wǎng)性能的研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)分析規(guī)?；斐潆娬具\(yùn)行對電網(wǎng)3個(gè)主要方面的挑戰(zhàn)；針對能源互聯(lián)網(wǎng)中“快充電站+儲(chǔ)能+其他元素"的新型快充電站應(yīng)用方式，以充儲(chǔ)/光儲(chǔ)充一體化電站為范例，分析該領(lǐng)域現(xiàn)有的研究進(jìn)展和工程經(jīng)驗(yàn)，并對比分析充儲(chǔ)/光儲(chǔ)充一體化電站與規(guī)?；瑑?chǔ)能快充電站的異同；*后，從應(yīng)用前景和關(guān)鍵技術(shù)兩個(gè)層面出發(fā)，探討含儲(chǔ)能快充電站未來的發(fā)展路徑。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能；快充電站；充儲(chǔ)一體化；電動(dòng)汽車；控制技術(shù)

0前言

隨著城市運(yùn)營車輛純電動(dòng)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，中國電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)正在飛速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2019年年底，全國新能源汽車保有量已達(dá)381萬輛，占汽車總量的1.46%。與此同時(shí)，電動(dòng)汽車配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也在加速發(fā)展。為解決電動(dòng)汽車用戶的里程焦慮，提高電動(dòng)汽車的續(xù)航能力，快充電站的規(guī)模化發(fā)展將成為必然趨勢。

以充電功率大、服務(wù)時(shí)間短的非車載直流充電技術(shù)為基礎(chǔ)的快充電站，在給電動(dòng)汽車用戶帶來便捷體驗(yàn)的同時(shí)，也可能引發(fā)區(qū)域配電網(wǎng)容量不足、電壓跌落和頻率降低等問題。此外，快充電站啟停瞬間功率的劇烈變化也給電網(wǎng)的實(shí)時(shí)平衡和穩(wěn)定控制帶來巨大挑戰(zhàn)。在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，尋求快充電站的多元化應(yīng)用形式，以保障規(guī)模化快充電站的友好接入，成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。儲(chǔ)能具有能量轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)和功率快速控制的特性，在能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵樞紐作用。將儲(chǔ)能與快充電站進(jìn)行有機(jī)融合，協(xié)調(diào)規(guī)模化快充電站穩(wěn)定運(yùn)行，是推進(jìn)智慧車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)體系建設(shè)、實(shí)現(xiàn)能源服務(wù)互動(dòng)化和共享化的重要手段。

充儲(chǔ)/光儲(chǔ)充一體化電站示范項(xiàng)目是對“快充電站+儲(chǔ)能"應(yīng)用模式的積極探索，近年發(fā)展速度迅猛。隨著快充電站示范工程的廣泛開展，其規(guī)?；\(yùn)營的并網(wǎng)影響，以及衍生的多類型應(yīng)用方式成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。本文旨在從若干角度出發(fā)，梳理國內(nèi)外對快充電站涉網(wǎng)性能、影響因素及其多類型應(yīng)用方式下控制策略的研究，探討推動(dòng)含儲(chǔ)能快充電站發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，以促進(jìn)含儲(chǔ)能快充電站的規(guī)?；瘧?yīng)用。

1快充電站對電網(wǎng)的影響因素

大量電動(dòng)汽車等移動(dòng)式電力負(fù)荷的接入，將改變原有的電網(wǎng)形態(tài)，使之形成隨機(jī)、不確定的網(wǎng)絡(luò)，用戶的無序充電行為又導(dǎo)致負(fù)荷峰谷差進(jìn)一步擴(kuò)大，使得配電變壓器過載風(fēng)險(xiǎn)加大。隨著電動(dòng)車輛滲透率的逐步攀升，電網(wǎng)損耗和電壓偏差將顯著增大，區(qū)域配電網(wǎng)的調(diào)峰容量不足問題凸顯。

與此同時(shí)，采用高倍率、大電流的直流快充方式是快充電站區(qū)別于常規(guī)充電站對配電網(wǎng)產(chǎn)生巨大影響的另一個(gè)因素。圖1對比了不同類型充電站中電動(dòng)汽車的接入方式。常規(guī)充電站中，電動(dòng)汽車的車載充電機(jī)與交流充電樁連接，并以10~15A的小電流慢充方式對動(dòng)力電池進(jìn)行充電，全過程需5~8h?？斐潆娬局校妱?dòng)汽車的動(dòng)力電池直接連接至直流充電機(jī)，并以150~400A的大電流方式進(jìn)行充電，用時(shí)20min~2h即可完成70%~80%。

圖1不同充電方式下電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)示意

表1對比了2種充電方式的關(guān)鍵參數(shù)，可以看出，由于常規(guī)充電和快速充電在充電電壓、電流和時(shí)間上的巨大差異，使得快充負(fù)荷對電網(wǎng)的穩(wěn)定性影響更為明顯。對于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱的地方配電網(wǎng)，快充負(fù)荷的接入將會(huì)使并網(wǎng)母線的電壓靜態(tài)穩(wěn)定裕度大幅降低。同時(shí)，充電啟停階段的瞬時(shí)沖擊也會(huì)引起電網(wǎng)頻率波動(dòng)超標(biāo)的問題。

除此之外，充電機(jī)等電力電子設(shè)備由于整流方式不同，產(chǎn)生的直流側(cè)電壓紋波和注入電網(wǎng)側(cè)的諧波電流存在較大差異，對電網(wǎng)的電能質(zhì)量具有一定影響。表2對比了當(dāng)前市場3種主流充電機(jī)的基本組成和各自特點(diǎn)。

由表2可知，3種充電機(jī)均會(huì)向電網(wǎng)注入諧波電流，從而不同程度地降低電能質(zhì)量，但由于整流電路電子元件的諧波抑制效果不同，致使網(wǎng)側(cè)電流總畸變率和市場化應(yīng)用差異顯著。PWM整流充電機(jī)雖然具備性能優(yōu)勢，但由于控制電路復(fù)雜，成本高昂，工程化推廣應(yīng)用受到阻礙；工頻不可控整流充電機(jī)具有直流側(cè)電壓紋波小的特點(diǎn)，但在設(shè)備體積、網(wǎng)側(cè)電流諧波和變換效率等方面均居于劣勢，在公用電網(wǎng)中投運(yùn)放緩；相比之下，高頻不可控整流充電機(jī)盡管諧波電流較大，然而由于成本優(yōu)勢，在方面仍占據(jù)地位，成為目前快充電站直流充電機(jī)的類型。

綜上所述，相較于常規(guī)充電站，快充電站中直流負(fù)荷的充電行為、充電方式和充電機(jī)類型發(fā)生了根本性變化，功率需求大、隨機(jī)性強(qiáng)、諧波含量高的快充負(fù)荷對電網(wǎng)容量、穩(wěn)定裕度以及電能質(zhì)量提出更大挑戰(zhàn)，成為當(dāng)前快充電站對電網(wǎng)產(chǎn)生重大影響的主要因素。

現(xiàn)階段，受限于技術(shù)成熟度和電網(wǎng)容量規(guī)劃，快充電站的建設(shè)應(yīng)用仍處于單站試驗(yàn)階段。

但隨著技術(shù)的逐漸成熟和能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，快充電站的規(guī)?；瘧?yīng)用投產(chǎn)將成為必然趨勢，屆時(shí)快充電站的并網(wǎng)影響將被放大，鑒于此，規(guī)?；斐潆娬镜纳婢W(wǎng)性能成為學(xué)者們熱議的話題。

表1常規(guī)充電與快速充電的主要參數(shù)對比

表2主流充電機(jī)的基本組成及其特點(diǎn)

2規(guī)?；斐潆娬镜纳婢W(wǎng)性能

目前，國內(nèi)外對規(guī)模化快充電站涉網(wǎng)性能的研究主要聚焦于以下幾個(gè)層面。

2.1電網(wǎng)容量

現(xiàn)有城市配電網(wǎng)在規(guī)劃建設(shè)時(shí)期并未充分考慮到快充電站的應(yīng)用，規(guī)?；斐潆娬镜慕ㄔO(shè)運(yùn)營給電網(wǎng)帶來新一輪負(fù)荷增長，使其容量不足問題更為突出，加劇了電網(wǎng)升級(jí)擴(kuò)建壓力。研究表明，大量電動(dòng)汽車充電使電網(wǎng)的負(fù)荷峰值迅速攀升。預(yù)計(jì)2030年，美國13個(gè)供電區(qū)域中將有10個(gè)區(qū)域須新增裝機(jī)以滿足電動(dòng)汽車快充服務(wù)的電能需求。

2.2電能質(zhì)量

規(guī)?；斐潆娬静⒕W(wǎng)與電壓偏差、電壓波動(dòng)和諧波污染等電能質(zhì)量問題的關(guān)聯(lián)度受到國內(nèi)外學(xué)者的密切關(guān)注。文獻(xiàn)指出，在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱的居民配電區(qū)域，由于電網(wǎng)容量有限，當(dāng)充電負(fù)荷達(dá)到一定量值時(shí)，電纜線路重過載、節(jié)點(diǎn)電壓跌落等問題將集中爆發(fā)。此外，歸因于整流電路開關(guān)元件的非線性特性，充電機(jī)成為電網(wǎng)的諧波源之一。文獻(xiàn)剖析充電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，證明了充電機(jī)模型和數(shù)量與諧波電流含量的關(guān)系。研究表明，6脈沖和12脈沖的充電機(jī)結(jié)構(gòu)均會(huì)導(dǎo)致高次諧波，且在功率*大時(shí)刻，諧波電流含量達(dá)到。同時(shí)，充電機(jī)數(shù)量也與諧波含量呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系。上述文獻(xiàn)針對抑制諧波電流的建議除了改進(jìn)充電機(jī)結(jié)構(gòu)之外，未提出其他有效的治理手段。但改進(jìn)充電機(jī)往往伴隨著更大的資本投入，在當(dāng)前的市場推廣中價(jià)值較低。

2.3運(yùn)行穩(wěn)定性

低慣量、弱支撐的新能源機(jī)組高比例滲透和傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的占比減少，使得電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大幅降低，電網(wǎng)面臨電壓、頻率等關(guān)鍵運(yùn)行指標(biāo)調(diào)節(jié)能力不足的困境。為避免大規(guī)模快充負(fù)荷引發(fā)電壓或功角連環(huán)失穩(wěn)事故，深入研究規(guī)?；斐潆娬静⒕W(wǎng)對電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的影響，從而對潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行合理預(yù)判和有效評(píng)估顯得尤為必要。文獻(xiàn)針對電壓穩(wěn)定薄弱區(qū)域，建立一種考慮電動(dòng)汽車負(fù)荷特性和波動(dòng)極限的靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度的計(jì)算方法和評(píng)估方案。

3快充電站多類型應(yīng)用模式研究現(xiàn)狀

現(xiàn)階段對快充電站多類型應(yīng)用方式的探索主要以充儲(chǔ)/光儲(chǔ)充一體化電站為例。雖然現(xiàn)有落地示范工程多為單個(gè)快充電站項(xiàng)目，但其運(yùn)行方式、控制策略等對規(guī)?；瑑?chǔ)能快充電站的研究和建設(shè)具有較高的借鑒價(jià)值。

3.1運(yùn)行方式

充儲(chǔ)/光儲(chǔ)充一體化電站實(shí)現(xiàn)了多電源供電方式，可在并網(wǎng)與離網(wǎng)運(yùn)行之間靈活切換。圖2為光儲(chǔ)充一體化電站的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。由圖2可知，在并網(wǎng)模式下，光儲(chǔ)充電站由外部配電網(wǎng)和站內(nèi)光伏電源共同供電，儲(chǔ)能系統(tǒng)跟蹤光伏出力以平抑功率波動(dòng)，促進(jìn)站內(nèi)光伏電量消納；離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)作為主要電源，在能量管理系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制下，建立統(tǒng)一的電壓和頻率參考值，以保障充電站的可靠供電和光伏電源的高效利用；除此之外，光儲(chǔ)充一體化電站還可實(shí)現(xiàn)分時(shí)段并/離網(wǎng)切換運(yùn)行。光儲(chǔ)充電站根據(jù)電價(jià)水平?jīng)Q策并/離網(wǎng)定時(shí)切換動(dòng)作，在高電價(jià)時(shí)段離網(wǎng)，低電價(jià)時(shí)段并網(wǎng)，以降低整體購電成本。當(dāng)系統(tǒng)由離網(wǎng)切換至并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，站內(nèi)能量管理系統(tǒng)通過跟蹤離網(wǎng)電壓和頻率，帶動(dòng)系統(tǒng)并入主網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)并/離網(wǎng)的柔性切換。

圖2光儲(chǔ)充一體化電站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.2控制策略

充儲(chǔ)/光儲(chǔ)充一體化電站利用能量管理系統(tǒng)跟蹤電站運(yùn)行功率，通過控制策略實(shí)時(shí)優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)出力，從而達(dá)到削峰填谷、平滑波動(dòng)的功能定位。針對規(guī)?；斐潆娬静⒕W(wǎng)中存在的諸多問題，充儲(chǔ)/光儲(chǔ)充一體化電站亦有相應(yīng)控制策略研究。

在電網(wǎng)容量方面，文獻(xiàn)考慮重負(fù)荷水平下電網(wǎng)容量不足的問題，依托充儲(chǔ)電站與配電網(wǎng)的功率交換能力，提出一種面向削峰填谷服務(wù)的儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電控制策略，但忽略了配電網(wǎng)中充儲(chǔ)電站分散布局的問題，缺乏多點(diǎn)充儲(chǔ)電站之間的能量互動(dòng)和協(xié)調(diào)控制能力。

在電能質(zhì)量方面，文獻(xiàn)分別從電動(dòng)汽車快速充電時(shí)網(wǎng)側(cè)諧波電流含量、總畸變率以及電壓跌落幅度等多維度展開研究，并提出一種有效抑制諧波、補(bǔ)償無功電壓、平抑功率波動(dòng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略。然而上述文獻(xiàn)中儲(chǔ)能選型為飛輪儲(chǔ)能，但飛輪儲(chǔ)能制造成本高昂，難以在短時(shí)期內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。

在電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行方面，文獻(xiàn)提出了基于混合儲(chǔ)能的電動(dòng)汽車充電站直流微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)。該文將快充負(fù)荷和光伏電源引起的功率波動(dòng)分解為高頻分量與中低頻分量，并分別利用飛輪儲(chǔ)能和電池儲(chǔ)能進(jìn)行補(bǔ)償，以達(dá)到平抑直流母線電壓波動(dòng)、提高電壓穩(wěn)定裕度的目的。但上述研究僅面向光儲(chǔ)充直流微網(wǎng)系統(tǒng)，而未考慮在并網(wǎng)狀態(tài)下與配電網(wǎng)的互動(dòng)能力。

4含儲(chǔ)能快充電站應(yīng)用前景及關(guān)鍵技術(shù)展望

4.1應(yīng)用前景展望

含儲(chǔ)能快充電站是能源互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展產(chǎn)物，其應(yīng)用模式為“儲(chǔ)能+快充電站+其他元素"。隨著5G通信技術(shù)的進(jìn)步，信息物理系統(tǒng)的建設(shè)將更加完善，數(shù)據(jù)共享、資源共享和市場多邊交易也更加廣泛。在城市電網(wǎng)中，構(gòu)建含儲(chǔ)能快充電站與數(shù)據(jù)站聯(lián)合運(yùn)營系統(tǒng)，通過聚合分布式儲(chǔ)能容量向數(shù)據(jù)站供電；同時(shí)，分布式儲(chǔ)能的海量數(shù)據(jù)信息也可通過數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)共享，從而形成可調(diào)度、可交易的虛擬儲(chǔ)能資源。針對廣域布局的含儲(chǔ)能快充電站，采用單點(diǎn)自治控制與廣域協(xié)調(diào)調(diào)度結(jié)合的調(diào)控策略，增強(qiáng)電力系統(tǒng)的靈活可控性和抵御擾動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的能力。此外，將能源流和信息流融合，通過共享經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)配電容量、快充服務(wù)、儲(chǔ)能資源和電力大數(shù)據(jù)的高效率、高質(zhì)量利用，使之貫穿電網(wǎng)-交通-儲(chǔ)能-數(shù)據(jù)等整條價(jià)值鏈，延伸電力電量供給服務(wù)價(jià)值，從而激發(fā)規(guī)?；瑑?chǔ)能快充電站潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)價(jià)值。

此外，就快充電站而言，隨著無線充電技術(shù)的日益成熟，快充電站的充電方式將更加多元。電動(dòng)汽車占比的上升以及用戶對便捷體驗(yàn)要求的提高，將激發(fā)以無線充電和有線充電為基礎(chǔ)的混合新型快充電站誕生。電動(dòng)汽車既可以通過無線充電位或無線充電軌道完成充電過程，又可以通過直流充電機(jī)進(jìn)行有線快速充電。

雖然大量研究表明，儲(chǔ)能以其能量快速吞吐、功率靈活控制的特性使得快充電站對外呈現(xiàn)“柔性負(fù)荷"的特性，但由于相關(guān)技術(shù)成熟度不高，工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不夠豐富，當(dāng)前規(guī)模化含儲(chǔ)能快充電站仍處于研究階段。與此同時(shí)，能源互聯(lián)網(wǎng)中含儲(chǔ)能快充電站的商業(yè)模式和運(yùn)營方式尚不明確，對含儲(chǔ)能快充電站與區(qū)域配電網(wǎng)之間的典型互動(dòng)模式還有待深入研究。

4.2關(guān)鍵技術(shù)展望

當(dāng)前對快充電站多類型應(yīng)用系統(tǒng)的建模僅有以光儲(chǔ)充/充儲(chǔ)一體化電站為范例的單一電站模型，而規(guī)?；瑑?chǔ)能快充電站涉及多個(gè)電站單元的集成，加之未來快充電站中無線充電和有線充電方式的混合使用，使含儲(chǔ)能快充電站的結(jié)構(gòu)更加龐大且復(fù)雜，多個(gè)單元之間的調(diào)度控制難度大幅上升，對儲(chǔ)能出力精度和通信網(wǎng)絡(luò)速度的要求更加嚴(yán)格。顯然，現(xiàn)有的充儲(chǔ)/光儲(chǔ)充一體化電站模型和基于生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，難以滿足能源互聯(lián)網(wǎng)背景下的規(guī)?；瑑?chǔ)能快充電站的應(yīng)用要求。如何描述含儲(chǔ)能快充電站的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并建立相應(yīng)的仿真模型，如何實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)含儲(chǔ)能快充電站中儲(chǔ)能單元之間，以及儲(chǔ)能與上級(jí)網(wǎng)絡(luò)之間的快速通信和控制成為研究的重要命題。

5安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)系統(tǒng)選型方案

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時(shí)對充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

5.2應(yīng)用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

5.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

5.4.2實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。

5.4.3交易管理

平臺(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

5.4.4故障管理

設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運(yùn)維人員可通過運(yùn)維APP收取故障推送，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

5.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過系統(tǒng)平臺(tái)，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

5.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營商戶，運(yùn)營商可建立和管理其運(yùn)營所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

5.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用，可以對站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時(shí)可接收故障推送

5.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設(shè)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。

5.5系統(tǒng)硬件配置

6結(jié)束語

隨著高比例電力電子設(shè)備、新能源發(fā)電和電動(dòng)汽車的大量接入，電網(wǎng)形態(tài)逐漸向復(fù)雜化、隨機(jī)化演變?？斐潆娬咀鳛槟茉椿ヂ?lián)網(wǎng)的重要構(gòu)成，其規(guī)?；\(yùn)行將增加電網(wǎng)的控制難度和失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。因此，尋求快充電站的多元化應(yīng)用方式，使之形成可控制、可調(diào)度的“柔性負(fù)荷"具有重要意義。

本文首先從快充電站并網(wǎng)的影響因素及涉網(wǎng)性能的角度出發(fā)，研究其規(guī)?；瘧?yīng)用給電網(wǎng)帶來的多方位挑戰(zhàn)，提出發(fā)展“快充電站+儲(chǔ)能"新型應(yīng)用方式的迫切需求。然后，根據(jù)該領(lǐng)域現(xiàn)有的研究進(jìn)展和工程經(jīng)驗(yàn)，探討充儲(chǔ)/光儲(chǔ)充一體化電站對規(guī)?；瑑?chǔ)能快充電站在研究和應(yīng)用方面的指導(dǎo)意義，并對能源互聯(lián)網(wǎng)背景下二者的本質(zhì)區(qū)別和影響差異進(jìn)行分析。*后，針對含儲(chǔ)能快充電站的應(yīng)用前景及關(guān)鍵技術(shù)，探討其未來發(fā)展

路徑，并得出以下結(jié)論。

廣域聚合控制技術(shù)和共享經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將催生虛擬儲(chǔ)能應(yīng)用潮流，使含儲(chǔ)能快充電站在電網(wǎng)、交通、儲(chǔ)能、數(shù)據(jù)等領(lǐng)域延伸多條價(jià)值鏈；但目前由于相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備和工程經(jīng)驗(yàn)不足，規(guī)?；斐潆娬镜穆涞貞?yīng)用仍需經(jīng)歷漫長的理論研究和工程試驗(yàn)之路。

此外，能源互聯(lián)網(wǎng)中含儲(chǔ)能快充電站的商業(yè)模式、運(yùn)行方式及其與配電網(wǎng)的互動(dòng)形式尚不明確；規(guī)?；瑑?chǔ)能快充電站的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型和多點(diǎn)分散布局的站內(nèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的聚合控制策略仍有待深入研究。

參考文獻(xiàn)

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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)應(yīng)用手冊2020.06版.

作者簡介

劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。

安全保護(hù)裝置包括過壓保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)、絕緣監(jiān)測等，確保充電過程的安全性。 直流快速充電樁的技術(shù)優(yōu)勢包括：充電速度快，能夠在短時(shí)間內(nèi)為電池提供高功率充電；高效能量轉(zhuǎn)換，采用高效電源模塊，能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)94%以上；智能化管理，配備先進(jìn)的控制系統(tǒng)和通訊模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)節(jié)充電參數(shù)；多重安全保護(hù)，配備過壓保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)等安全裝置；環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，能在-30℃~50℃的溫度范圍內(nèi)正常工作。直流快速充電樁廣泛應(yīng)用于公共充電站、商業(yè)停車場、物流園區(qū)、企業(yè)自用充電站和住宅區(qū)等場景。通過高效能量轉(zhuǎn)換、智能化管理和多重安全保護(hù)，為電動(dòng)汽車用戶提供了快速、安全的充電服務(wù)。未來，隨著大功率充電、無線充電、智能電網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，直流快速充電樁將迎來更多創(chuàng)新和應(yīng)用，為電動(dòng)汽車的普及和發(fā)展提供有力支持。