安(ān)科瑞 劉邁(mài)

　　摘(zhāi)要：隨(suí)著電動汽車(chē)的普(pǔ)及，充電樁的需求日益(yì)增(zēng)長。本文(wén)提出了一(yī)種基(jī)於物聯網的綠色精品台(tái)區充電(diàn)樁(zhuāng)有序充電(diàn)方(fāng)案。通過物聯網技術(shù)實現充電(diàn)樁(zhuāng)與(yǔ)電網(wǎng)的(dí)智(zhì)能(néng)交互，結合(hé)優化(huà)算法對充(chōng)電樁(zhuāng)的(dí)充電功(gōng)率(shuài)進行(háng)合理分配，以(yǐ)提高台(tái)區的能源(yuán)利(lì)用效(xiào)率，降(jiàng)低電(diàn)網負荷(hé)波動，並(bìng)實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保(bǎo)的充(chōng)電目標。實(shí)驗結果表明(míng)，該(gāi)方案(àn)能夠有(yǒu)效(xiào)地實(shí)現(xiàn)充電(diàn)樁的(dí)有序充(chōng)電，為(wéi)電(diàn)動(dòng)汽(qì)車的發(fā)展(zhǎn)提供(gōng)有(yǒu)力支(zhī)持。

　　關(guān)鍵(jiàn)詞：物(wù)聯網；綠(lǜ)色精(jīng)品台區；充(chōng)電(diàn)樁；有序充電(diàn)

　　1引言

　　隨(suí)著全(quán)球(qiú)對環境保(bǎo)護的重(zhòng)視(shì)和能源(yuán)危機的(dí)加(jiā)劇，電動汽(qì)車作為(wéi)一種(zhǒng)綠色(sè)，環保的交通工具(jù)，得到了(liǎo)越來越廣泛的(dí)關注(zhù)和(hé)推廣。然而(ér)，電(diàn)動汽(qì)車(chē)的(dí)大規(guī)模(mó)普(pǔ)及也(yě)給(gěi)電網帶(dài)來了巨大(dà)的(dí)挑(tiāo)戰(zhàn)，如(rú)電(diàn)網(wǎng)負荷(hé)波(bō)動(dòng)，能(néng)源浪費(fèi)等問題。為了解(jiě)決這(zhè)些問(wèn)題，實現(xiàn)充電(diàn)樁的有序充電(diàn)成為(wéi)了當(dāng)前(qián)研(yán)究(jiū)的(dí)熱(rè)點(diǎn)。

　　物(wù)聯網技術的(dí)發展(zhǎn)為充電(diàn)樁的有序(xù)充電(diàn)提供了新的思(sī)路。通(tōng)過(guò)物(wù)聯網(wǎng)技術(shù)，充(chōng)電樁可(kě)以與電網實現智能交互(hù)，實時監(jiān)測電網狀態(tài)和(hé)充電樁(zhuāng)的使用(yòng)情況(kuàng)，從而實現對充(chōng)電(diàn)功率的合理(lǐ)分配和控製。同(tóng)時(shí)，結合(hé)綠色能源的(dí)利(lì)用，可(kě)以(yǐ)進(jìn)一(yī)步提高(gāo)台區(qū)的(dí)能源利用(yòng)效(xiào)率，實(shí)現(xiàn)綠色(sè)環(huán)保的充(chōng)電目(mù)標。

　　2物(wù)聯(lián)網在充(chōng)電(diàn)樁有(yǒu)序充電中(zhōng)的(dí)應用(yòng)

　　2.1物聯網(wǎng)架構

　　基於物(wù)聯(lián)網的充電(diàn)樁有序(xù)充電係統(tǒng)主要(yào)由充電(diàn)樁(zhuāng)，傳(chuán)感器，通(tōng)信(xìn)網絡和(hé)管理(lǐ)平台(tái)組成(chéng)。充(chōng)電樁通(tōng)過傳感(gǎn)器實時監測充(chōng)電狀(zhuàng)態(tài)和(hé)電網參(cān)數，並(bìng)通(tōng)過通(tōng)信網(wǎng)絡將數據(jù)上傳至管理(lǐ)平台(tái)。管(guǎn)理(lǐ)平(píng)台(tái)對數據(jù)進(jìn)行分析和處(chǔ)理(lǐ)，製(zhì)定(dìng)合理的充電策略(lüè)，並(bìng)通(tōng)過(guò)通信(xìn)網(wǎng)絡(luò)將控(kòng)製(zhì)指(zhǐ)令(líng)下發至(zhì)充(chōng)電(diàn)樁，實(shí)現(xiàn)對充電功率的控(kòng)製(zhì)。

　　2.2通(tōng)信技術(shù)

　　在充電樁有(yǒu)序(xù)充電係統(tǒng)中，通信(xìn)技術起(qǐ)著至關重(zhòng)要的作用。常(cháng)用(yòng)的通信技術包括有(yǒu)綫(xiàn)通(tōng)信和(hé)無綫通(tōng)信。有綫通(tōng)信主要(yào)包括(kuò)以太網(wǎng)，電(diàn)力綫(xiàn)載波(bō)等(děng)，具(jù)有(yǒu)通信(xìn)穩定(dìng)，可(kě)靠的優點(diǎn)，但布(bù)綫(xiàn)成本較(jiào)高。無(wú)綫(xiàn)通(tōng)信主(zhǔ)要(yào)包括Wi-Fi，藍牙，ZigBee等，具有布綫方便(biàn)，靈活的優點，但通信距離和穩定(dìng)性(xìng)相對(duì)較(jiào)差。在實際(jì)應用(yòng)中(zhōng)，可(kě)以(yǐ)根據具體情況選擇(zé)合(hé)適的通(tōng)信(xìn)技(jì)術。

　　2.3數據采(cǎi)集與處理

　　充電樁(zhuāng)通(tōng)過傳(chuán)感器(qì)采集充電(diàn)狀(zhuàng)態，電網參數(shù)等數(shù)據，並將(jiāng)數據上(shàng)傳至管理(lǐ)平(píng)台(tái)。管(guǎn)理平台對數據進行分(fēn)析(xī)和(hé)處理，提(tí)取有(yǒu)用信息(xī)，如(rú)充電樁(zhuāng)的(dí)使用情況，電(diàn)網負荷等。通(tōng)過對這(zhè)些(xiē)信息的(dí)分(fēn)析，可以製(zhì)定(dìng)合(hé)理(lǐ)的(dí)充電策略，實現充(chōng)電樁的(dí)有(yǒu)序充(chōng)電。

　　3綠色精(jīng)品(pǐn)台(tái)區(qū)的(dí)建(jiàn)設

　　3.1綠(lǜ)色(sè)能(néng)源的(dí)利用

　　在(zài)綠色精品台區中(zhōng)，可以(yǐ)充(chōng)分(fēn)利用(yòng)太陽能，風(fēng)能等綠(lǜ)色能(néng)源(yuán)，為充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)提供部分電力供(gōng)應(yīng)。通(tōng)過合理(lǐ)的(dí)能源管(guǎn)理和調度(dù)，可以提(tí)高(gāo)綠色(sè)能源(yuán)的(dí)利(lì)用效(xiào)率(shuài)，降低對(duì)傳統電(diàn)網的依賴，實現綠色環保的(dí)充(chōng)電目標。

　　3.2儲能係統(tǒng)的應(yīng)用

　　儲(chǔ)能係(xì)統(tǒng)可以在(zài)電(diàn)網負荷(hé)低(dī)穀(gǔ)時(shí)充電，在(zài)電(diàn)網(wǎng)負荷高(gāo)峰時放(fàng)電(diàn)，從而(ér)實(shí)現(xiàn)削(xiāo)峰(fēng)填穀(gǔ)的(dí)作用。在綠(lǜ)色精品台區中，可以(yǐ)配(pèi)置適(shì)當(dāng)容量的儲(chǔ)能(néng)係統，與(yǔ)充電樁協同工作，提高台區的(dí)能(néng)源利用效(xiào)率(shuài)和(hé)穩(wěn)定性。

　　3.3智能電(diàn)網(wǎng)技(jì)術的(dí)應用(yòng)

　　智能電網(wǎng)技術可以實現(xiàn)電(diàn)網(wǎng)的智(zhì)能(néng)化(huà)管(guǎn)理和控(kòng)製，提(tí)高電(diàn)網的可靠性和(hé)穩定(dìng)性。在(zài)綠色(sè)精(jīng)品(pǐn)台(tái)區中，可(kě)以應用(yòng)智(zhì)能電網技術(shù)，如智(zhì)能電(diàn)表(biǎo)，智能開(kāi)關(guān)等(děng)，實現(xiàn)對充電(diàn)樁的(dí)遠(yuǎn)程(chéng)監控和控(kòng)製，提高台區的管理水(shuǐ)平和服(fú)務質量。

　　4充電(diàn)樁有序(xù)充(chōng)電策(cè)略(lüè)

　　4.1優化(huà)算法

　　為(wéi)了(liǎo)實(shí)現充電(diàn)樁的有序(xù)充電，可以采(cǎi)用(yòng)優(yōu)化(huà)算法對(duì)充電(diàn)功(gōng)率進(jìn)行(háng)合理(lǐ)分(fēn)配。常用(yòng)的優(yōu)化(huà)算(suàn)法包括(kuò)遺傳算(suàn)法，粒子群算法，模擬退火算(suàn)法(fǎ)等(děng)。這些(xiē)算法可(kě)以根(gēn)據電(diàn)網狀態(tài)，充(chōng)電樁使(shǐ)用情況(kuàng)等因素，製(zhì)定(dìng)的充(chōng)電策略，實現充(chōng)電(diàn)樁的有序(xù)充(chōng)電。

　　4.2分(fēn)時(shí)電(diàn)價策略(lüè)

　　分(fēn)時電(diàn)價策略是(shì)一(yī)種通(tōng)過價格手段引導(dǎo)用戶(hù)合理用電(diàn)的策(cè)略。在(zài)充電(diàn)樁(zhuāng)有序(xù)充電中，可以采用分(fēn)時(shí)電(diàn)價策略(lüè)，根(gēn)據電網負(fù)荷情(qíng)況製定不同時段的(dí)電價(jià)，引導(dǎo)用(yòng)戶(hù)在電網(wǎng)負荷低穀時(shí)充(chōng)電(diàn)，在電(diàn)網負荷高峰時減(jiǎn)少充(chōng)電，從(cóng)而(ér)實現(xiàn)削峰填穀的作(zuò)用。

　　4.3需(xū)求響應(yīng)策略

　　需(xū)求響應(yīng)策(cè)略(lüè)是(shì)一種通(tōng)過用(yòng)戶參與電網(wǎng)調度(dù)實現負(fù)荷(hé)平衡的(dí)策略(lüè)。在(zài)充電樁(zhuāng)有序(xù)充(chōng)電(diàn)中，可以采(cǎi)用需求響應策(cè)略(lüè)，邀請用戶參(cān)與(yǔ)電(diàn)網調度(dù)，根(gēn)據(jù)電網(wǎng)需(xū)求(qiú)調整(zhěng)充電功率(shuài)，從(cóng)而實現(xiàn)充(chōng)電(diàn)樁的有序充電。

　　5實驗結果(guǒ)與(yǔ)分析

　　5.1實驗環(huán)境

　　為了驗證(zhèng)基(jī)於物(wù)聯網的(dí)綠色精品台區(qū)充電(diàn)樁有(yǒu)序充電(diàn)方(fāng)案(àn)的(dí)有效(xiào)性，搭建了實驗平(píng)台。實(shí)驗平台(tái)包括(kuò)充(chōng)電樁(zhuāng)，傳感器，通信網絡，管理(lǐ)平台(tái)和電網(wǎng)模擬器(qì)等設備。

　　5.2實驗(yàn)結果(guǒ)

　　通(tōng)過(guò)實(shí)驗，得到了(liǎo)以下結(jié)果(guǒ)：

　　采(cǎi)用有序充(chōng)電策略後，電網負荷波(bō)動(dòng)明顯減(jiǎn)小(xiǎo)，台區(qū)的(dí)能源(yuán)利用效率得到了提高。

　　綠(lǜ)色能源的(dí)利(lì)用和儲(chǔ)能係統(tǒng)的應用，進一(yī)步(bù)降(jiàng)低(dī)了對傳統(tǒng)電(diàn)網(wǎng)的依賴(lài)，實(shí)現了(liǎo)綠色環保的充電(diàn)目(mù)標。

　　優(yōu)化算(suàn)法和(hé)分時(shí)電價策(cè)略(lüè)的結(jié)合使(shǐ)用，能(néng)夠有(yǒu)效地實現充電樁的(dí)有序充電，提(tí)高了(liǎo)充(chōng)電效率和用(yòng)戶滿(mǎn)意(yì)度(dù)。

　　5.3結果分析(xī)

　　實驗(yàn)結(jié)果(guǒ)表(biǎo)明，基於(yú)物聯(lián)網的(dí)綠(lǜ)色精(jīng)品(pǐn)台區充(chōng)電樁有序(xù)充(chōng)電方(fāng)案是可(kě)行的。通(tōng)過(guò)物聯網技術實現(xiàn)充電樁與(yǔ)電網(wǎng)的(dí)智能交(jiāo)互，結合優(yōu)化算法，分時(shí)電價策略和(hé)需(xū)求(qiú)響應策略等(děng)，可以(yǐ)有效(xiào)地實(shí)現充(chōng)電樁的(dí)有(yǒu)序充(chōng)電(diàn)，提高台區(qū)的能源(yuán)利(lì)用效(xiào)率(shuài)和穩定(dìng)性，實現(xiàn)綠色(sè)環保的充電目(mù)標。

　　6安科(kē)瑞充電(diàn)樁收費運營雲(yún)平(píng)台助(zhù)力有序(xù)充(chōng)電(diàn)開展(zhǎn)

　　6.1概述(shù)

　　AcrelCloud-9000安(ān)科(kē)瑞(ruì)充(chōng)電柱收(shōu)費運營雲(yún)平台(tái)係(xì)統通過物聯網(wǎng)技(jì)術對接入(rù)係統的電(diàn)動電(diàn)動(dòng)自(zì)行車(chē)充電站以及各(gè)個充電整法(fǎ)行(háng)不間(jiān)斷地數(shù)據采集和(hé)監(jiān)控，實(shí)時監控(kòng)充電樁運行(háng)狀態(tài)，進行充電服(fú)務，支付(fù)管理(lǐ)，交(jiāo)易結算，資要管理，電能管理，明(míng)細查詢等(děng)。同時(shí)對充(chōng)電(diàn)機過溫(wēn)保護(hù)，漏電，充電機(jī)輸(shū)入(rù)/輸出過(guò)壓，欠壓(yā)，絕緣低(dī)各(gè)類(lèi)故障進行(háng)預(yù)警(jǐng)；充電(diàn)樁支(zhī)持以(yǐ)太網(wǎng)，4G或(huò)WIFI等方式接入互聯網，用(yòng)戶通過(guò)微(wēi)信，支付寶，雲閃(shǎn)付(fù)掃(sǎo)碼(mǎ)充(chōng)電。

　　6.2應用場(cháng)所

　　適(shì)用於民(mín)用建築(zhù)，一般工業建築(zhù)，居住小(xiǎo)區，實業單位(wèi)，商業(yè)綜(zōng)合(hé)體，學校，園(yuán)區(qū)等(děng)充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)模(mó)式的(dí)充電基(jī)礎設施設計。

　　6.3係(xì)統結(jié)構

係統(tǒng)分為四(sì)層(céng)：

　　1）即數據(jù)采(cǎi)集層(céng)，網(wǎng)絡(luò)傳(chuán)輸層，數據(jù)層(céng)和(hé)客(kè)戶(hù)端(duān)層(céng)。

　　2）數據(jù)采(cǎi)集層(céng)：包(bāo)括(kuò)電瓶(píng)車(chē)智能(néng)充電樁通訊協(xié)議(yì)為標(biāo)準modbus-rtu。電瓶車(chē)智能充(chōng)電樁用於采集充(chōng)電回路(lù)的電力(lì)參數(shù)，並進行(háng)電能(néng)計量和(hé)保護(hù)。

　　3）網(wǎng)絡(luò)傳輸(shū)層：通(tōng)過(guò)4G網絡將數(shù)據(jù)上傳至(zhì)搭(dā)建好(hǎo)的數據庫服(fú)務器(qì)。

　　4）數據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數據(jù)服(fú)務器(qì)，應用(yòng)服(fú)務器部(bù)署(shǔ)數據采集(jí)服務(wù)，WEB網(wǎng)站，數(shù)據服務器部(bù)署實(shí)時(shí)數(shù)據庫，歷史數據(jù)庫，基礎(chǔ)數據(jù)庫。

　　5）應客戶端(duān)層：係統管理(lǐ)員可(kě)在瀏(liú)覽器(qì)中(zhōng)訪(fǎng)問電瓶(píng)車充(chōng)電樁收(shōu)費平(píng)台。終端充(chōng)電用戶(hù)通(tōng)過(guò)刷(shuā)卡(qiǎ)掃碼的方(fāng)式(shì)啟動充(chōng)電(diàn)。

　　小區充電平(píng)台功能(néng)主(zhǔ)要涵蓋充(chōng)電設(shè)施(shī)智能(néng)化(huà)大屏，實時監控(kòng)，交易管理(lǐ)，故障(zhàng)管理(lǐ)，統(tǒng)計分析(xī)，基礎數據管理(lǐ)等(děng)功能(néng)，同時為運(yùn)維人員提供運維(wéi)APP，充(chōng)電用戶(hù)提(tí)供充電小程(chéng)序。

　　6.4安(ān)科(kē)瑞充電樁(zhuāng)雲平台(tái)係統(tǒng)功能(néng)

　　6.4.1智能(néng)化大(dà)屏(píng)

　　智能(néng)化大屏展(zhǎn)示站點分(fēn)布情(qíng)況，對設備狀態(tài)，設(shè)備使用(yòng)率，充電(diàn)次數(shù)，充電(diàn)時長(cháng)，充(chōng)電(diàn)金(jīn)額(é)，充(chōng)電度數(shù)，充(chōng)電樁(zhuāng)故障等(děng)進行(háng)統計顯示(shì)，同(tóng)時可(kě)查(chá)看每個(gè)站點(diǎn)的站點信息，充電樁列表，充電記錄(lù)，收益(yì)，能耗，故障記錄等(děng)。統(tǒng)一(yī)管(guǎn)理(lǐ)小(xiǎo)區(qū)充(chōng)電樁，查(chá)看(kàn)設備(bèi)使(shǐ)用率，合(hé)理分(fēn)配資源(yuán)。

　　6.4.2實時(shí)監控(kòng)

　　實(shí)時監(jiān)視充電(diàn)設(shè)施(shī)運(yùn)行狀況，主(zhǔ)要(yào)包(bāo)括充電樁(zhuāng)運行狀態，回(huí)路狀態(tài)，充電(diàn)過程(chéng)中的充電電(diàn)量，充電(diàn)電(diàn)壓(yā)電流(liú)，充電樁(zhuāng)告警信(xìn)息等。

6.4.3交易管(guǎn)理(lǐ)

　　平台管理人(rén)員可管理充電(diàn)用戶賬戶(hù)，對其進行賬(zhàng)戶(hù)進行充值(zhí)，退(tuì)款，凍(dòng)結(jié)，注(zhù)銷(xiāo)等操(cāo)作(zuò)，可查(chá)看(kàn)小(xiǎo)區用(yòng)戶每日的(dí)充(chōng)電(diàn)交易詳細信息(xī)。

6.4.4故障管理

　　設(shè)備自動(dòng)上報故障信(xìn)息，平(píng)台管理(lǐ)人(rén)員可(kě)通過平台(tái)查看(kàn)故障信息(xī)並(bìng)進行(háng)派發處(chǔ)理(lǐ)，同(tóng)時(shí)運(yùn)維(wéi)人(rén)員(yuán)可通過(guò)運維(wéi)APP收(shōu)取(qǔ)故(gù)障(zhàng)推(tuī)送，運維(wéi)人(rén)員在(zài)運維工(gōng)作(zuò)完成後將結(jié)果上報(bào)。充電用戶(hù)也可通(tōng)過充(chōng)電(diàn)小程序反饋現場問題。

6.4.5統計分析

　　通(tōng)過係(xì)統平台(tái)，從(cóng)充電站點，充電(diàn)設施，，充(chōng)電(diàn)時間(jiān)，充電方式等(děng)不同角(jiǎo)度，查(chá)詢充(chōng)電交(jiāo)易統計(jì)信息，能耗統計信息等(děng)。

6.4.6基礎(chǔ)數據管(guǎn)理(lǐ)

　　在係統(tǒng)平台(tái)建立運(yùn)營商戶(hù)，運營商可建立(lì)和(hé)管理其(qí)運營(yíng)所(suǒ)需站(zhàn)點(diǎn)和充(chōng)電設施，維護(hù)充電設施信息(xī)，價(jià)格(gé)策(cè)略(lüè)，折扣，優惠活(huó)動，同(tóng)時可管理(lǐ)在綫卡(qiǎ)用戶(hù)充值(zhí)，凍結(jié)和解綁。

6.4.7運維APP

　　麵向(xiàng)運維(wéi)人員使(shǐ)用，可以對(duì)站點(diǎn)和充電樁進行管理(lǐ)，能(néng)夠進(jìn)行故(gù)障(zhàng)閉環處理，查(chá)詢流(liú)量(liáng)卡使(shǐ)用情(qíng)況，查(chá)詢充電(diàn)\充(chōng)值情況，進行(háng)遠(yuǎn)程(chéng)參(cān)數(shù)設置，同時可接(jiē)收故(gù)障推送

6.4.8充電(diàn)小程序(xù)

　　麵向充電用戶(hù)使(shǐ)用，可(kě)查看(kàn)附近空閒設備(bèi)，主要(yào)包(bāo)含掃(sǎo)碼(mǎ)充電(diàn)，賬戶(hù)充值，充電(diàn)卡綁定，交易查(chá)詢，故(gù)障申訴(sù)等功(gōng)能(néng)。

6.5係(xì)統硬(yìng)件(jiàn)配置

　　7結論(lùn)

　　本(běn)文(wén)提出(chū)了一種基於物聯網的綠(lǜ)色精品台區充(chōng)電樁有(yǒu)序充電方(fāng)案。通過(guò)物(wù)聯網技(jì)術(shù)實現充電樁與電(diàn)網(wǎng)的智(zhì)能交互(hù)，結合(hé)綠色能源的利用，儲能係統的(dí)應用和優(yōu)化(huà)算法(fǎ)等(děng)，可以有(yǒu)效地(dì)實現充(chōng)電樁的有序充電(diàn)，提高台區的(dí)能(néng)源(yuán)利用(yòng)效率和(hé)穩定(dìng)性，實現綠色環(huán)保(bǎo)的充電目標。實驗(yàn)結(jié)果(guǒ)表明(míng)，該方案是(shì)可(kě)行的，為電(diàn)動汽車的(dí)發展(zhǎn)提供了有力(lì)支持。未(wèi)來(lái)，可以進(jìn)一步(bù)研究和*該方案(àn)，提(tí)高其性能和可(kě)靠性，為(wéi)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展(zhǎn)的交(jiāo)通(tōng)係(xì)統做出貢獻。

　　參考(kǎo)文獻：

　　[1]陳賢陽 王(wáng)鵬 程思遠．基於(yú)物聯網(wǎng)的(dí)綠色精品台區充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)有序充(chōng)電

　　[2]程杉，王(wáng)賢寧(níng)，馮(féng)毅煤(méi).電動汽車充(chōng)電(diàn)站有序充電(diàn)調度的分散式優化

　　[3]安科瑞(ruì)企(qǐ)業微電網設(shè)計與(yǔ)應用(yòng)手冊(cè).2022.05版