淺聊充電樁有序充電與配電網需求側響應結合的優異性分析及策略探索

張繼冬

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要： 隨著電動汽車的普及，充電樁的大規模應用給配電網帶來了諸多挑戰。本文深入分析了充電樁有序充電與配電網需求側響應相結合的優異性，包括對配電網負荷曲線的優化、提高能源利用效率、降低用戶充電成本等方面。同時，對實現這種結合的策略進行了探索，涵蓋技術手段、市場機制以及政策支持等內容，旨在為促進電動汽車與配電網的協調發展提供參考。

2.1.1、削峰填谷
電動汽車的無序充電往往會在用電高峰時段增加配電網的負荷壓力，而有序充電可根據配電網的實時負荷情況，引導電動汽車在負荷低谷時段充電，如夜間谷電時段。這樣能有效降低高峰時段的負荷峰值，提高低谷時段的負荷水平，使配電網負荷曲線更加平緩，減少配電網的擴容需求。

2.1.2、緩解電壓波動
無序充電時，大量充電樁同時接入可能導致局部電壓驟降或驟升。有序充電結合需求側響應可通過合理安排充電功率和時間，避免這種集中充電行為對電壓的沖擊，維持配電網電壓的穩定。

2.2.1充分利用可再生能源
隨著可再生能源在能源結構中的占比不斷提高，其發電的間歇性和波動性也給電網消納帶來挑戰。有序充電可根據可再生能源的發電情況，如風電、光伏發電的出力時段，引導電動汽車在可再生能源發電過剩時段充電，提高可再生能源的就地消納能力，減少棄風、棄光現象，實現能源的高效利用。

2.2.2降低配電網網損
通過優化充電時間和功率，使配電網的潮流分布更加合理，減少因不合理的充電負荷分布導致的線路損耗，從而提高配電網的整體能源利用效率。

2.3.1、利用分時電價機制
配電網需求側響應通常會配合分時電價政策。有序充電可引導用戶在電價低谷時段充電，此時電價較低，用戶可以節省充電費用。例如，夜間谷電時段電價可能僅為高峰時段的一半甚至更低，長期下來，能為電動汽車用戶帶來可觀的成本節約。

2.3.2、參與需求響應補貼
在一些地區，參與配電網需求側響應的用戶可獲得相應的補貼。當充電樁有序充電與需求側響應結合時，用戶按照引導合理充電，除了節省電價成本外，還有機會獲得額外的補貼，進一步降低充電成本。

2.4.1、提升用戶體驗
有序充電與需求側響應結合能保障充電的及時性和穩定性，避免因配電網故障或過載導致的充電中斷等問題，提升電動汽車用戶的充電體驗，從而促進電動汽車的推廣和使用。

2.4.2、推動充電樁基礎設施建設
這種結合有利于配電網更好地接納充電樁負荷，降低充電樁建設對配電網改造的要求，使得充電樁基礎設施建設更加順利，為電動汽車產業的發展提供有力支撐。

3.1.1、智能充電控制系統
研發和應用智能充電控制系統，該系統能夠實時監測配電網的負荷、電壓、可再生能源出力等信息，并根據這些信息以及預設的充電策略，對充電樁的充電功率和時間進行精準控制。例如，通過與配電網調度中心通信，接收實時調度指令，實現對電動汽車充電行為的有序引導。

3.1.2、車網互動技術
推廣車網互動技術，如雙向充放電功能的充電樁。電動汽車不僅可以從電網充電，還可以在配電網需要時向電網放電，實現電能的雙向流動。在配電網負荷高峰時段，電動汽車可向電網放電，起到削峰作用；在可再生能源發電過剩時段，可吸收多余電能充電，進一步提高能源利用效率。

3.2.1、完善分時電價體系
進一步細化和完善分時電價體系，根據不同地區、不同季節的負荷特性和可再生能源發電情況，設置更加合理的峰谷電價時段和價差。例如，在夏季空調用電高峰時段，適當提高高峰電價，同時延長夜間谷電時段，激勵用戶在谷電時段充電。

3.2.2、建立需求響應市場
建立健全需求響應市場，明確參與方的權利和義務，規范需求響應交易流程。充電樁運營商或電動汽車用戶可作為需求響應資源參與市場交易，通過響應配電網的需求，獲得相應的經濟補償，提高其參與的積極性。

3.3.1、補貼政策
政府出臺相關補貼政策，對采用智能充電控制系統、具備車網互動功能的充電樁給予建設補貼，鼓勵充電樁運營商升級改造設備。同時，對積極參與配電網需求側響應的用戶給予充電補貼，提高用戶參與的熱情。

3.3.2、規劃引導
在城市規劃和配電網規劃中，充分考慮充電樁有序充電與需求側響應的結合需求。合理布局充電樁，確保其接入配電網的便利性和合理性。同時，制定相應的配電網升級改造計劃，為實現兩者的結合提供硬件基礎。

4.安科瑞充電樁收費運營云平臺助力有序充電開展

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

充電樁有序充電與配電網需求側響應的結合具有顯著的優異性，在優化配電網運行、提升能源利用效率、降低用戶成本以及推動電動汽車產業發展等方面發揮著重要作用。通過實施涵蓋技術、市場、政策層面的有效策略，能夠促進二者的緊密結合，實現電動汽車與配電網的協調發展，為構建更加綠色、高效、智能的能源生態系統奠定堅實基礎。未來，需持續關注并深入研究相關領域，不斷完善結合策略，以適應能源轉型和電動汽車產業快速發展的需求。

參考文獻：

[1]陳啟元，張強，歐淵，等.充電樁有序充電與配電網需求側響應結合的優異性分析

[2]李海斌.基于需求響應的電動汽車有序充電策略研究[J],2021.

[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版

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