有序充电策略控制系统在新能源充电站中的应用

简婷

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定  201801

   摘要：随着新能源汽车的普及，充电站的负荷管理成为影响电网稳定性和充电效率的关键问题。基于AcrelCloud9000充电桩方案，本研究探讨了有序充电策略的必要性、关键技术及应用场景。系统采用云端管理和智能调度策略，结合变压器负荷监测、充电桩远程控制及分时电价机制，实现充电功率动态调整，优化电力资源配置，提高充电站的运行效率和经济性。

   关键词：有序充电、智能调度、变压器负荷监测、云平台管理

01引言

   近年来，新能源汽车的增长对充电基础设施提出了更高的要求。然而，无序充电可能导致局部电网过载、变压器超负荷运行，甚至引发电力故障。因此，有序充电策略应运而生，它通过智能调度和实时监测，实现充电资源的合理分配，减少电网压力，提升用户体验。

   本研究基于AcrelCloud9000充电桩云平台，分析有序充电策略的技术实现及实际应用，探索优化充电站运行管理的新思路。

02无序充电的危害

   新能源汽车行业的高速发展对充电基础设施提出了更高的要求。然而，充电站的运营管理仍面临诸多问题：  

2.1电网负荷过载，影响供电稳定性

   充电负荷具有明显的高峰特性，特别是在上下班时间、大型商业中心等区域，大量电动汽车同时充电会导致电网负荷急剧上升。

   如果充电负荷超过变压器或配电设备的承载能力，可能会引发跳闸、设备损坏，甚至影响周边居民和企业的正常用电。

2.2变压器超载，加速设备老化

   变压器长时间处于高负荷甚至超负荷运行，会导致设备温度升高，加速绝缘材料老化，缩短设备寿命，增加维护成本。

   在情况下，变压器可能因过热而发生故障甚至损坏，造成充电站长时间停运。

2.3 供电质量下降，影响其他用户

   用电大功率无序充电可能引起局部电压波动或电压骤降，影响周边用户的正常用电，甚至导致设备损坏。

   由于电动汽车充电时会产生谐波，无序充电可能加剧电网谐波污染，影响敏感电子设备的正常运行，如医院仪器、通信设备等。 

2.4 运营效率低下，充电成本增加

   由于没有统一调度，部分用户可能会遇到充电桩被占用的情况，导致排队等待时间延长，降低充电站的运营效率。

   高峰期大量无序充电可能导致电价上升，而无智能调度的充电站无法引导用户错峰充电，最终增加用户充电成本，也增加了充电站的电费支出。

2.5 影响新能源消纳，降低清洁能源利用率

   在新能源充足的时段（如中午光伏发电高峰），如果电动汽车没有合理调度利用这些清洁能源，而是在晚上用煤电充电，会降低新能源利用率，影响碳减排目标的实现。  

   无序充电可能导致局部地区出现短时高峰负荷，迫使电网增加备用火电机组运行，进一步加大碳排放。

2.6 充电桩利用率低，投资回报周期长

   在无序充电模式下，部分充电桩可能会长时间被个别用户占用（如车主将车停放但不及时移走），导致其他用户无法使用，影响整体利用率。

   运营商难以根据负荷情况优化充电桩布局，导致部分桩空置，部分桩过载，影响投资回报。

2.7 可能引发安全事故电缆过载发热：

   如果多个充电桩同时高功率运行，可能导致电缆温度升高，甚至引发火灾。

   充电设备损坏：高峰负荷过大可能导致充电桩过热、元器件老化、损坏，甚至出现安全事故。

   电池安全风险：无序充电可能导致部分车辆电池长时间处于高温或高压状态，增加电池衰减速度和起火风险。

   无序充电不仅影响电网安全，还会增加充电成本、降低设备寿命、引发安全隐患。因此，实施有序充电策略，通过智能调度、分时电价、负荷监测等手段优化充电管理，是解决这些问题的关键。

03有序充电策略控制系统

   电动汽车现已成为广泛使用的绿色能源交通工具，使用电能可转化为驱动动力，节能环保。AcrelCloud-9000充电桩收费云平台系统通过物联网技术对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预；用户通过微信小程序扫描二维码，进行支付后，系统发起充电请求，控制二维码对应的充电桩完成电动汽车的充电过程。充电桩可选配WIFI/4G/以太网接入互联网，配合加密技术和秘钥分发技术，基于TCP/IP的数据交互协议，与云端进行直连。

04安科瑞充电桩收费运营云平台助力有序充电开展

4.1概述

   AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的电动电动自行车充电站以及各个充电整法行不间断地数据采集和监控，实时监控充电桩运行状态，进行充电服务、支付管理，交易结算，资要管理、电能管理，明细查询等。同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压，欠压，绝缘低各类故障进行预警；充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网，用户通过微信、支付宝，云闪付扫码充电。

4.2应用场所

   适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、实业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。

4.3系统结构

系统分为四层：

1）即数据采集层、网络传输层、数据层和客户端层。

2）数据采集层：包括电瓶车智能充电桩通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数，并进行电能计量和保护。

3）网络传输层：通过4G网络将数据上传至搭建好的数据库服务器。

4）数据层：包含应用服务器和数据服务器，应用服务器部署数据采集服务、WEB网站，数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。

5）应客户端层：系统管理员可在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡扫码的方式启动充电。

小区充电平台功能主要涵盖充电设施智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能，同时为运维人员提供运维APP，充电用户提供充电小程序。

4安科瑞充电桩云平台系统功能

4.1智能化大屏

智能化大屏展示站点分布情况，对设备状态、设备使用率、充电次数、充电时长、充电金额、充电度数、充电桩故障等进行统计显示，同时可查看每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等。统一管理小区充电桩，查看设备使用率，合理分配资源。

4.2实时监控

实时监视充电设施运行状况，主要包括充电桩运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压电流，充电桩告警信息等。

4.3交易管理

平台管理人员可管理充电用户账户，对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作，可查看小区用户每日的充电交易详细信息。

4.4故障管理

设备自动上报故障信息，平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理，同时运维人员可通过运维APP收取故障推送，运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。

4.5统计分析

通过系统平台，从充电站点、充电设施、、充电时间、充电方式等不同角度，查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。

4.6基础数据管理

在系统平台建立运营商户，运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施，维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动，同时可管理在线卡用户充值、冻结和解绑。

4.7运维APP

面向运维人员使用，可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电\充值情况，进行远程参数设置，同时可接收故障推送

4.8充电小程序

面向充电用户使用，可查看附近空闲设备，主要包含扫码充电、账户充值，充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。

5系统硬件配置

05应用场景

5.1城市公共充电站通过有序充电策略，在高峰时段限制部分充电功率，确保整体电网负荷稳定。结合大数据分析，优化充电站的布点规划，提高资源利用率。 

5.2商业综合体及办公园区采用预约充电+分时电价模式，引导用户在非高峰时段充电，缓解局部电网压力。结合光伏发电+储能系统，实现新能源消纳，提高经济效益。 

5.3高速公路服务区通过智能排队管理系统，减少排队等待时间，提高充电效率。结合远程监控和告警系统，确保充电设备的稳定运行，减少运维成本。

06结语

   有序充电是提高充电站运营效率、保障电网稳定的重要策略。AcrelCloud9000充电桩云平台通过变压器负荷监测、智能调度、远程控制等技术，实现了充电站的管理。未来，随着新能源产业的发展大数据分析，有序充电将进一步优化，为新能源汽车的发展提供更加智能有效的充电解决方案。