淺談基于“車-路-站-網”信息耦合的電動汽車有序充電策略

摘要： 隨著電動汽車的快速發展，充電需求的不斷增長給電網帶來了巨大壓力。本文提出了一種基于“車-路-站-網"信息耦合的電動汽車有序充電策略，通過整合車輛、道路、充電站和電網的信息，實現對電動汽車充電行為的優化管理，以提高電網的穩定性和充電效率，同時降低用戶充電成本。

關鍵詞：電動汽車充電，有序充電策略，降低充電成本

1.引言

電動汽車作為一種環保、的交通工具，正逐漸成為未來交通的發展趨勢。然而，大規模電動汽車的無序充電可能導致電網負荷波動、電壓下降等問題，影響電網的安全穩定運行。為了解決這些問題，需要制定有效的電動汽車有序充電策略，實現電動汽車與電網的協調發展。

“車-路-站-網"信息耦合是指將電動汽車、道路、充電站和電網的信息進行整合和交互，以實現對電動汽車充電行為的監控和優化管理。通過這種信息耦合，可以充分利用各方的資源和優勢，提高充電效率，降低充電成本，同時保障電網的安全穩定運行。

2.“車-路-站-網"信息耦合的實現

（一）車輛信息

電動汽車可以通過車載通信設備向電網和充電站發送自身的電池狀態、行駛路線、充電需求等信息。這些信息可以幫助電網和充電站制定合理的充電計劃，提高充電效率。

1. 道路信息

道路信息包括交通流量、路況等，可以通過交通監控系統和車載導航設備獲取。這些信息可以幫助電動汽車選擇的行駛路線和充電站點，減少充電等待時間。

1. 充電站信息

充電站可以向電網和電動汽車發送自身的位置、充電功率、空閑充電樁數量等信息。這些信息可以幫助電動汽車選擇合適的充電站點，提高充電效率。

1. 電網信息

電網可以向電動汽車和充電站發送電網負荷、電價等信息。這些信息可以幫助電動汽車和充電站制定合理的充電計劃，降低充電成本。

3.有序充電策略的制定

（一）基于電網負荷的充電策略

根據電網負荷情況，制定不同的充電價格。在電網負荷低谷時段，降低充電價格，鼓勵電動汽車充電；在電網負荷高峰時段，提高充電價格，電動汽車充電。

實時監測電網負荷變化，當電網負荷超過一定閾值時，暫停部分電動汽車的充電，以保障電網的安全穩定運行。

1. 基于車輛行駛路線的充電策略

根據電動汽車的行駛路線和剩余電量，預測電動汽車的充電需求。在電動汽車行駛路線上的充電站提前為其預留充電樁，減少充電等待時間。

對于長途行駛的電動汽車，優先在高速公路服務區等大功率充電站進行快速充電，以縮短充電時間。

1. 基于充電站空閑狀態的充電策略

實時監測充電站的空閑充電樁數量，當空閑充電樁數量較多時，鼓勵電動汽車前往充電；當空閑充電樁數量較少時，引導電動汽車選擇其他充電站或等待一段時間后再進行充電。

對于急需充電的電動汽車，可以通過優先排隊等方式，確保其能夠盡快充電。

4.信息交互與協調機制

4.1信息交互平臺

建立一個“車-路-站-網"信息交互平臺，實現各方信息的實時共享和交互。

該平臺可以采用云計算、大數據等技術，對大量的信息進行處理和分析，為有序充電策略的制定提供支持。

4.2協調機制

建立一套協調機制，確保各方在信息交互和充電行為管理中能夠協調一致。例如，當電網負荷過高時，電網可以通過信息交互平臺向充電站發送指令，暫停部分電動汽車的充電；充電站則可以根據指令，對電動汽車進行合理的引導和管理。

5.實驗與結果分析

為了驗證基于“車-路-站-網"信息耦合的電動汽車有序充電策略的有效性，進行了實驗測試。實驗結果表明，該策略能夠有效地降低電網負荷波動，提高充電效率，同時降低用戶充電成本。

（1）基于交通能源互聯網理論構建“車-路-站網"信息耦合模型，聯合各方實時數據預測4方相互影響下的電動汽車選擇不同路徑的充電結果，為綜合4方利益充電選擇策略的實現提供現實依據。

（2）將提升電動汽車用戶充電體驗、改善交通和充電站擁擠程度、提高充電站設備利用率和配電網電壓穩定性作為引導電動汽車的充電目標，為電動汽車用戶利于4方主體的充電路徑，解決了無序充電導致其他主體運行體驗降低的問題，提高“車-路-站-網"的整體運行水平。

（3）電動汽車規模后其慢充負荷對配電網的影響也逐漸，而考慮電動汽車快充與慢充負荷聯合優化的充電策略能夠進一步降低配電網的負荷波動，提升配電網的穩定性，增加配電網對電動汽車的承載能力。

6安.科瑞充電樁收費運營云平臺助力有序充電開展

6.1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。

6.2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。

6.3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。

6.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

6.4.1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。

6.4.2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。

6.4.3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。

6.4.4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。

6.4.5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。

6.4.6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。

6.4.7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

6.4.8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。

6.5系統硬件配置

7.結論

本文提出了一種基于“車-路-站-網"信息耦合的電動汽車有序充電策略，通過整合車輛、道路、充電站和電網的信息，實現了對電動汽車充電行為的優化管理。該策略能夠提高電網的穩定性和充電效率，降低用戶充電成本，為電動汽車的普及和發展提供了有力的支持。未來，可以進一步完善該策略，提高其智能化水平和適應性，以更好地滿足電動汽車發展的需求。

參考文獻：

[1]劉麗軍.基于“車-路-站-網"信息耦合的電動汽車有序充電策略

[2]胡海濤，鄭政，何正友，等.交通能源互聯網體系架構及關鍵技術

[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版