安(ān)科(kē)瑞 劉邁

　　摘(zhāi)要(yào)：在(zài)環(huán)境(jìng)汙染加劇與能(néng)源危機凸顯(xiǎn)的背(bèi)景(jǐng)下，電動(dòng)汽(qì)車(chē)憑借低排放，低(dī)噪音(yīn)等顯著(zhù)優勢(shì)，市(shì)場滲(shèn)透率持(chí)續攀(pān)升。然(rán)而(ér)，電動(dòng)汽(qì)車(chē)大(dà)規(guī)模無序接(jiē)入(rù)電網(wǎng)充電，尤(yóu)其在居民(mín)生活用(yòng)電高峰時段集(jí)中充(chōng)電(diàn)，給電網安(ān)全穩定運行(háng)帶來(lái)嚴(yán)峻挑(tiāo)戰，如(rú)負荷峰值(zhí)超(chāo)限，供需平衡(héng)失調及電(diàn)壓穩定性(xìng)受(shòu)損(sǔn)等。本(běn)文聚焦(jiāo)此問(wèn)題(tí)，構建以(yǐ) “削峰(fēng)填(tián)穀(gǔ)" 為核(hé)心目標的住宅區(qū)內電動汽車充電(diàn)電(diàn)費(fèi)定價雙(shuāng)層(céng)規(guī)劃(huá)模型。下層模型(xíng)基(jī)於個人(rén)用戶視角(jiǎo)，追(zhuī)求充電電(diàn)費(fèi)zui小(xiǎo)化(huà)，精(jīng)準確(què)定充(chōng)電負荷(hé)；上層模型從電(diàn)網整體考量，聚焦負荷時間分布均(jūn)衡，求(qiú)解快，慢充分時電價(jià)，借助(zhù)價格杠(gàng)杆(gān)引(yǐn)導居民錯(cuò)峰(fēng)充電，算例驗(yàn)證(zhèng)該(gāi)策略使電(diàn)網(wǎng)供(gōng)電穩定性提升 57.66%，為實現(xiàn)電網與用戶(hù)雙(shuāng)贏提(tí)供(gōng)創新思路(lù)與有(yǒu)效(xiào)路徑(jìng)。

　　關鍵(jiàn)詞：電動汽車；分時電(diàn)價(jià)；雙層(céng)規劃(huá)模(mó)型；削峰填(tián)穀

　　一(yī)，引言(yán)

　　傳(chuán)統化(huà)石(shí)能(néng)源漸趨(qū)枯(kū)竭(jié)，環(huán)境(jìng)汙(wū)染惡化，電動汽(qì)車作為(wéi)新(xīn)能源領域的關鍵力量，因其(qí)低汙染，高能源(yuán)轉(zhuǎn)換效(xiào)率(shuài)獲政策強(qiáng)力扶(fú)持(chí)，技(jì)術進步(bù)與成本(běn)優勢推(tuī)動其(qí)shichang份(fèn)額(é)穩(wěn)步上揚，有望(wàng)逐(zhú)步(bù)取代傳(chuán)統燃油汽(qì)車。但電動(dòng)汽車無序(xù)充電致電網負荷激增，威脅(xié)電(diàn)網穩(wěn)定，有序(xù)充(chōng)電與合理定價(jià)策(cè)略成為(wéi)研(yán)究熱點(diǎn)。本文立足(zú)價(jià)格維度(dù)，兼(jiān)顧(gù)電網運(yùn)營與(yǔ)用(yòng)戶利益，以價格信(xìn)號優(yōu)化(huà)用(yòng)戶(hù)充電行為，護(hù)航(háng)電(diàn)網穩(wěn)健(jiàn)運行。

　　二，問(wèn)題背景

　　2.1 問(wèn)題剖(pōu)析

　　通(tōng)勤(qín)族為主(zhǔ)的(dí)電(diàn)動汽車用(yòng)戶(hù)多在住(zhù)宅(zhái)區(qū)充電，下班後用(yòng)電高(gāo)峰(fēng)時(shí)段集(jí)中充(chōng)電(diàn)，使(shǐ)充電(diàn)負荷與居(jū)民生活(huó)用(yòng)電負荷高(gāo)峰(fēng)疊(dié)加(jiā)，加劇電網(wǎng)供需矛盾，影(yǐng)響供電可靠性(xìng)與電能質量(liáng)，威(wēi)脅電網(wǎng)基(jī)礎(chǔ)設施安全，甚(shèn)至(zhì)引發(fā)大(dà)麵積停電事故，危(wēi)及居(jū)民(mín)生(shēng)活(huó)與(yǔ)社(shè)會經(jīng)濟秩序，凸(tū)顯(xiǎn)優化充電策略(lüè)緊迫(pò)性(xìng)。

　　2.2 問題假(jiǎ)設(shè)

　　為簡化復雜現實場景(jǐng)，特作如(rú)下合理假(jiǎ)設：

　　住宅區充電樁 “一車(chē)一樁"，用戶依電價獨立決策充(chōng)電時(shí)段與方式，無相互(hù)幹擾。

　　用戶充電需求(qiú)電量(liáng)在停(tíng)車(chē)時(shí)長(cháng)內可(kě)滿足，不超(chāo)充電樁供(gōng)電(diàn)能(néng)力。

　　分時電價實(shí)施前，用(yòng)戶(hù)歸家(jiā)即啟動(dòng)慢充，充電(diàn)行為單一且(qiě)集中。

　　固(gù)定充電(diàn)方式(shì)下，電動(dòng)汽車(chē)電(diàn)池(chí)電量隨時間綫性變化，便於(yú)建模分析。

　　三，模型(xíng)構(gòu)建(jiàn)

　　電(diàn)網(wǎng)總負荷(hé)涵(hán)蓋(gài)電(diàn)動(dòng)汽(qì)車充電負(fù)荷與小區基礎負(fù)荷(hé)，前者受(shòu)各(gè)車(chē)充電(diàn)方案左右，而充電方案又取(qǔ)決(jué)於充電電(diàn)價，三(sān)者(zhě)相(xiāng)互關聯(lián)，動態(tài)影響，形成閉環反(fǎn)饋機(jī)製，是模(mó)型(xíng)構建關鍵邏輯鏈(liàn)。

　　3.1 下層(céng)模型(xíng)

　　以小時為粒(lì)度(dù)細分(fēn)一天為(wéi) 24 時段（t = 1, 2, …, 24），聚(jù)焦小區電動(dòng)汽車(chē)用戶。設(shè)電(diàn)動(dòng)汽車(chē)集合(hé) N = {1, 2, …, k}，車 n 可充電時段始(shǐ)於(yú)歸(guī)家時(shí)刻 shn，終(zhōng)於離(lí)家(jiā)時(shí)刻 ehn，依(yī)用戶(hù)出(chū)行規(guī)律(lǜ)與充(chōng)電(diàn)需求電量(liáng) Q 規劃(huá)各時段充電方案(àn)。目(mù)標函數(shù)為車 n 充電(diàn)成本zui小(xiǎo)化，即各時(shí)段不(bù)同充(chōng)電(diàn)方(fāng)式(shì)電量(liáng)與(yǔ)對(duì)應(yīng)電價乘(chéng)積(jī)之(zhī)和zui小，輸(shū)出zuiyou充電(diàn)策(cè)略(lüè)，兼顧用戶經濟(jì)成本(běn)與充(chōng)電需求滿(mǎn)足度，提(tí)升用戶參與錯(cuò)峰(fēng)積(jī)極(jí)性(xìng)。

　　3.2 上(shàng)層模型(xíng)

　　聚焦(jiāo)小(xiǎo)區電(diàn)網全局，綜合考量(liáng)居(jū)民生(shēng)活(huó)基礎負(fù)荷(hé)與(yǔ)電(diàn)動汽車充(chōng)電負荷交(jiāo)互影響(xiǎng)，權衡電網波動(dòng)平抑(yì)與(yǔ)用戶電費(fèi)合(hé)理(lǐ)波動。目(mù)標為(wéi)zui小化(huà) 24 時段總負荷標(biāo)準(zhǔn)差與(yǔ)電(diàn)價調整前(qián)後(hòu)用戶(hù)充(chōng)電總費用變化，求解各時(shí)段(duàn)快，慢充分(fēn)時電價，協調(tiáo)電(diàn)網(wǎng)穩定(dìng)性與(yǔ)用(yòng)戶(hù)經濟承受力，保障(zhàng)電(diàn)力(lì)供應(yīng)商(shāng)合(hé)理(lǐ)收益(yì)，維護(hù)電(diàn)力(lì)市場健康可持續(xù)發(fā)展生態(tài)。

　　在摘要(yào)中加(jiā)入(rù)電(diàn)動(dòng)汽車(chē)無序(xù)充(chōng)電(diàn)的危害推(tuī)薦(jiàn)一些考(kǎo)慮(lǜ)負(fù)荷分布均衡的(dí)電動汽車充電(diàn)定(dìng)價策略(lüè)與應用(yòng)的(dí)論(lùn)文(wén)電動汽車(chē)充(chōng)電定(dìng)價(jià)策略的(dí)研究現(xiàn)狀和(hé)發(fā)展(zhǎn)趨勢

　　四(sì)， 應用方案

圖(tú)1 有(yǒu)序(xù)充(chōng)電管(guǎn)理係統(tǒng)示(shì)意(yì)圖(tú)

圖(tú)2平台結構(gòu)圖

　　充電運(yùn)營(yíng)管理(lǐ)平(píng)台是基於(yú)物聯網和(hé)大數據(jù)技(jì)術的充(chōng)電設(shè)施管理(lǐ)係統(tǒng)，可以實現(xiàn)對充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)的監(jiān)控，調(tiáo)度和(hé)管理(lǐ)，提高(gāo)充(chōng)電(diàn)樁的利用(yòng)率和充電效率，提(tí)升用戶的充電體驗和(hé)服(fú)務質量(liáng)。用戶(hù)可以(yǐ)通過APP或(huò)小程序提(tí)前預約(yuē)充(chōng)電，避(bì)免在充(chōng)電(diàn)站(zhàn)排隊等待(dài)的(dí)情況(kuàng)，同時(shí)也能(néng)為充電站提(tí)供更(gēng)準確(què)的充(chōng)電(diàn)需(xū)求數(shù)據，方便後續(xù)的(dí)調度(dù)和管理。通(tōng)過平台可對充電(diàn)樁(zhuāng)的(dí)功率，電(diàn)壓(yā)，電流等(děng)參(cān)數進行實(shí)時監控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理(lǐ)充(chōng)電樁故障和異常(cháng)情(qíng)況對充電樁的功(gōng)率進行控製和管理，確(què)保充電樁(zhuāng)在(zài)合(hé)理的功(gōng)率範圍(wéi)內(nèi)充電(diàn)，避免(miǎn)對(duì)電網(wǎng)造成(chéng)過大的(dí)負荷(hé)。

　　五，安(ān)科瑞充(chōng)電樁雲(yún)平台具體的功能

　　平(píng)台(tái)除了對充電(diàn)樁的(dí)監控外，還(huán)對(duì)充電(diàn)站的光伏發(fā)電係(xì)統(tǒng)，儲能係統以及供電係統進行(háng)集中監(jiān)控(kòng)和統(tǒng)一(yī)協調管(guǎn)理(lǐ)，提(tí)高充電站(zhàn)的(dí)運行可(kě)靠性，降(jiàng)低(dī)運營成(chéng)本(běn)，平台係統架(jià)構如(rú)圖3所示(shì)。

圖3 充(chōng)電(diàn)樁運營管理平(píng)台係統架構

　　大(dà)屏顯(xiǎn)示：展示充(chōng)電(diàn)站(zhàn)設備統(tǒng)計，使(shǐ)用率排行，運營(yíng)統計圖表(biǎo)，節(jié)碳量(liáng)統(tǒng)計(jì)等數據。

　　圖(tú)4 大屏展(zhǎn)示(shì)界麵

　　站點(diǎn)監控：顯示設(shè)備實(shí)時(shí)狀(zhuàng)態(tài)，設(shè)備列表，設備日誌(zhì)，設備(bèi)狀(zhuàng)態統計等(děng)功能(néng)。

圖(tú)5 站點(diǎn)監(jiān)控界(jiè)麵

　　設備監(jiān)控(kòng)：顯示(shì)設備實時信(xìn)息，配(pèi)套設(shè)備(bèi)狀態，設備(bèi)實時(shí)曲綫(xiàn)，關(guān)聯訂(dìng)單信(xìn)息(xī)，充電(diàn)功(gōng)率(shuài)曲綫(xiàn)等(děng)。

圖(tú)6 設備(bèi)監(jiān)控界麵

　　運營趨勢統(tǒng)計(jì)：顯示運營信(xìn)息查(chá)詢，站點(diǎn)對比(bǐ)曲(qū)綫，日(rì)月(yuè)年報(bào)表，站點對比列(liè)表(biǎo)等功能。

圖7 運營(yíng)趨勢界麵

　　收益查(chá)詢：提供(gōng)收益匯總，實際(jì)收(shōu)益報表，收益(yì)變(biàn)化(huà)曲(qū)綫(xiàn)，支付(fù)方式(shì)占比等功能。

圖8 收(shōu)益(yì)查詢界(jiè)麵(miàn)

　　故障分(fēn)析(xī)：提(tí)供(gōng)故障匯總，故障狀(zhuàng)態餅(bǐng)圖，故障趨(qū)勢(shì)分析，故(gù)障類型餅(bǐng)圖等功(gōng)能(néng)。

圖9 故障分(fēn)析界麵

　　訂(dìng)單記錄：提供(gōng)實(shí)時(shí)/歷(lì)史(shǐ)訂(dìng)單查(chá)詢(xún)，訂單終止，訂單詳(xiáng)情(qíng)，訂(dìng)單導(dǎo)出(chū)，運營(yíng)商(shāng)應(yīng)收信(xìn)息(xī)，充(chōng)電(diàn)明細，交(jiāo)易流(liú)水(shuǐ)查詢，充(chōng)值餘(yú)額明(míng)細等功能。

圖(tú)10 訂(dìng)單查(chá)詢界麵(miàn)

　　六，產品(pǐn)選型

　　安科(kē)瑞為廣大用戶提供(gōng)慢(màn)充(chōng)和快充(chōng)兩(liǎng)種(zhǒng)充電方式，便攜式，壁掛式，落(là)地(dì)式等多種類型(xíng)的(dí)充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)，包(bāo)含智能7kw/21kw交(jiāo)流(liú)充電(diàn)樁，30kw直(zhí)流(liú)充電(diàn)樁(zhuāng)，60kw/80kw/120kw/180kw直(zhí)流一(yī)體(tǐ)式(shì)充(chōng)電(diàn)樁來滿足新能源(yuán)汽車(chē)行業(yè)快(kuài)速，經濟，智能(néng)運營管(guǎn)理(lǐ)的市(shì)場需求。實現(xiàn)對(duì)動力電池(chí)快(kuài)速(sù)，高(gāo)效，安全(quán)，合理的電(diàn)量補給，同時為(wéi)提(tí)高(gāo)公共充(chōng)電(diàn)樁的(dí)效(xiào)率和(hé)實用性，具有有(yǒu)智能(néng)監(jiān)測：充電樁智能控製器對充(chōng)電(diàn)樁具(jù)備(bèi)測量，控(kòng)製(zhì)與(yǔ)保(bǎo)護(hù)的(dí)功能；智能計量(liáng)：輸出配置智能電能表，進(jìn)行(háng)充(chōng)電計(jì)量，具備*的(dí)通信(xìn)功(gōng)能；雲平台：具備連(lián)接雲平(píng)台(tái)的(dí)功(gōng)能，可(kě)以實現(xiàn)實(shí)時監控，財務報(bào)表(biǎo)分析等等(děng)；遠程(chéng)升級(jí)：具(jù)備*的通訊功能，可(kě)遠程對設(shè)備軟(ruǎn)件(jiàn)進(jìn)行升(shēng)級(jí)；保(bǎo)護(hù)功(gōng)能：具(jù)備防雷(léi)保(bǎo)護，過載(zǎi)保(bǎo)護，短路保護，漏電(diàn)保(bǎo)護和接(jiē)地(dì)保護等(děng)功(gōng)能；適配車(chē)型(xíng)：滿(mǎn)足國標(biāo)充(chōng)電(diàn)接(jiē)口，適配所(suǒ)有(yǒu)符合國(guó)標的電(diàn)動(dòng)汽(qì)車，適(shì)應不同車(chē)型(xíng)的(dí)不同功(gōng)率。下麵(miàn)是具體(tǐ)產(chǎn)品的(dí)型號(hào)和(hé)技術參(cān)數。

　　七，現場圖(tú)片

　　八(bā)，結(jié)論(lùn)

　　針(zhēn)對住宅區內(nèi)大(dà)規模(mó)電(diàn)動(dòng)汽(qì)車無序接人電(diàn)網的現象(xiàng)建立雙(shuāng)層(céng)規劃模(mó)型，為(wéi)一(yī)天24個(gè)時段分(fēn)別製(zhì)定不(bù)同(tóng)的(dí)電價,下層(céng)模(mó)型利用(yòng)上層得(dé)到(dào)的(dí)分(fēn)時(shí)電價,引導每(měi)名電(diàn)動汽(qì)車用(yòng)戶錯(cuò)峰(fēng)充(chōng)電(diàn),保(bǎo)證(zhèng)所有用(yòng)戶(hù)充(chōng)電費用(yòng)最(zuì)小化(huà),將(jiāng)下(xià)層模(mó)型得(dé)到的(dí)充(chōng)電負荷輸人上(shàng)層優(yōu)化(huà)分時(shí)電價(jià),逐漸(jiàn)平抑電網(wǎng)波(bō)動(dòng)，“削(xiāo)峰填穀"保證(zhèng)電網(wǎng)安全。

　　1)優化模(mó)型不(bù)但大大減(jiǎn)小了(liǎo)電(diàn)網負(fù)荷(hé)波(bō)動(dòng),供電(diàn)穩定性提高(gāo) 57.66%,也一定程(chéng)度降低(dī)了用戶的充(chōng)電(diàn)費(fèi)用(yòng),電動汽車的(dí)充電時(shí)長(cháng)平(píng)均(jūn)減少(shǎo) 29.17%。

　　2)該(gāi)模型在優(yōu)化適(shì)用時(shí)間上(shàng)沒有(yǒu)限(xiàn)製,也(yě)可適用(yòng)於周末節假日(rì)時期。

　　3)電(diàn)動汽(qì)車(chē)用戶(hù)的歸家(jiā)，離家時間(jiān)具有(yǒu)很強(qiáng)的(dí)隨(suí)機(jī)性(xìng),以後(hòu)還(huán)應考(kǎo)慮(lǜ)這(zhè)一因(yīn)素,加強模(mó)型(xíng)的(dí)魯棒(bàng)性(xìng);另(lìng)外(wài)小區電動(dòng)汽車(chē)充電樁(zhuāng)數(shù)量(liáng)有限,本文(wén)考(kǎo)慮(lǜ)的(dí)是(shì)所(suǒ)有電(diàn)動(dòng)汽(qì)車(chē)“一車一樁"的情況,未(wèi)來還可以進(jìn)一步(bù)分(fēn)析共享(xiǎng)充(chōng)電(diàn)樁下(xià)的電(diàn)動(dòng)汽車(chē)充電(diàn)定價策(cè)略。