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淺談光伏-直流智能充電樁有序充電策略與應用效果

2025-01-20 [173]

安科瑞劉邁

　　摘要：在當今能源轉(zhuǎn)型的大背景下，光伏-直流智能充電樁憑借其有效、環(huán)保的特點，正逐漸成為未來充電基礎設施的重要發(fā)展方向。本文將深入探討光伏-直流智能充電樁的有序充電策略及其應用效果。然而，大量光伏出力和電動汽車充電需求在時間上的不匹配，給電網(wǎng)穩(wěn)定性帶來較大壓力。提出一種光伏直流智能充電樁的有序充電策略，在滿足充電需求的基礎上，減少外網(wǎng)供電，可有效提高光伏自消納能力和負荷滿足率。

　　關(guān)鍵詞：充電樁；有序充電策略；電動汽車；S2V；直流系統(tǒng)

　　0引言

　　在雙碳目標的指引下，以風光電為主的可再生能源將被廣泛使用，建筑屋頂光伏是其中的重要組成部分，到2025年，公共機構(gòu)新建建筑屋頂光伏覆蓋率將達到50%，以建筑屋頂光伏系統(tǒng)為代表的分布式能源系統(tǒng)也會得到大量應用。然而，大規(guī)模分布式光伏接入電網(wǎng)可能會對電網(wǎng)的安全運行帶來不利影響，如何有效實現(xiàn)就地消納是亟待研究的問題。同時，電動汽車蓬勃發(fā)展，預計2030年中國將保有約8000萬輛電動汽車，巨大的充電需求也會對區(qū)域電力系統(tǒng)造成巨大挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計，私家電動汽車約有90%以上的時間停放在建筑內(nèi)或周邊停車場，其充電過程與建筑能源系統(tǒng)深度融合。因此，探究電動汽車與建筑光伏的互動方式，并挖掘其對建筑光伏的利用潛力，以有效消納可再生能源，對于降低碳排放有重要意義。

　　2009年，利用太陽能為電動汽車充電（S2V）的概念被提出后，利用停車場的光伏滿足合理范圍內(nèi)的電動汽車通勤電力需求的做法得到驗證，發(fā)表了S2V相關(guān)硬件、經(jīng)濟性和策略的研究成果。但目前電動汽車的主要充電模式大多為恒功率充電，造成了大量瞬時尖峰負荷，給電網(wǎng)帶來巨大的壓力。另外，光伏電力的波動性、隨機性和間歇性等不穩(wěn)定特征，與電力需求側(cè)的負荷存在較大的不匹配關(guān)系。實際S2V場景中往往需要從電網(wǎng)取電為電動汽車充電，同時又有部分光伏無法消納。因此，設計一種新的有序充電策略，將電動汽車充電需求與光伏發(fā)電特性相匹配，對于綠電消納十分重要。

　　1.光伏-直流智能充電樁的優(yōu)勢

　　1.1環(huán)保節(jié)能

　　利用太陽能光伏發(fā)電，減少對傳統(tǒng)化石能源的依賴，降低碳排放。與傳統(tǒng)交流充電樁相比，直流充電樁充電速度更快，能夠更有效地為電動汽車提供能量。

　　1.2穩(wěn)定可靠

　　光伏系統(tǒng)可以在白天為充電樁提供穩(wěn)定的電力供應，減少電網(wǎng)波動對充電過程的影響。同時，智能充電樁具備完善的保護功能，確保充電安全可靠。

　　1.3成本效益

　　雖然初期投資較高，但長期來看，光伏-直流智能充電樁可以降低運營成本。通過利用太陽能，減少了電費支出，同時提高了充電設施的利用率。

　　2.有序充電策略

　　2.1智能調(diào)度

　　通過充電樁與電網(wǎng)的通信，實現(xiàn)智能調(diào)度。根據(jù)電網(wǎng)負荷情況、光伏發(fā)電量以及電動汽車的充電需求，合理安排充電時間和功率，避免高峰時段充電，減輕電網(wǎng)壓力。

　　例如，在電網(wǎng)負荷較低的時段，如夜間或凌晨，提高充電樁的輸出功率，加快充電速度；而在電網(wǎng)負荷高峰時段，降低充電功率或暫停充電，以平衡電網(wǎng)供需。

　　2.2功率控制

　　根據(jù)電動汽車的電池狀態(tài)和充電需求，動態(tài)調(diào)整充電功率。當電池電量較低時，采用較大功率充電，以縮短充電時間；當電池電量接近充滿時，降低充電功率，保護電池壽命。

　　此外，還可以通過智能控制算法，實現(xiàn)多輛電動汽車的功率分配，確保每輛車都能在合理的時間內(nèi)完成充電。

　　2.3光伏發(fā)電優(yōu)先利用

　　充分利用光伏系統(tǒng)的發(fā)電量，優(yōu)先為電動汽車充電。當光伏發(fā)電量大于充電需求時，可以將多余的電量存儲起來或回饋電網(wǎng)；當光伏發(fā)電量不足時，再從電網(wǎng)獲取電力。

　　這樣不僅可以提高光伏系統(tǒng)的利用率，還能減少對電網(wǎng)的依賴，降低充電成本。

　　3.應用效果

　　3.1緩解電網(wǎng)壓力

　　通過有序充電策略，光伏-直流智能充電樁可以在一定程度上緩解電網(wǎng)壓力。避免高峰時段充電，減少了電網(wǎng)負荷峰值，提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。

　　3.2提高充電效率

　　智能調(diào)度和功率控制策略可以根據(jù)電動汽車的實際需求，合理安排充電時間和功率，提高充電效率。同時，直流充電樁的快速充電特性也縮短了用戶的充電時間，提升了用戶體驗。

　　3.3促進可再生能源發(fā)展

　　光伏-直流智能充電樁的推廣應用，有助于促進可再生能源的發(fā)展。增加了太陽能等清潔能源在能源消費中的比重，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標做出貢獻。

　　3.4降低運營成本

　　利用光伏發(fā)電和有序充電策略，可以降低充電樁的運營成本。減少電費支出，提高經(jīng)濟效益，同時也為充電樁運營商帶來更多的商業(yè)機會。

　　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(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進行充電服務、支付管理，交易結(jié)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(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，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(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎設施設計。

　　4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

C:/Users/Administrator/Desktop/充電樁拓撲圖.jpg充電樁拓撲圖

系統(tǒng)分為四層：

　　1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

　　2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)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(shù)，并進行電能計量和保護。

　　3）網(wǎng)絡傳輸層：通過4G網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器。

　　4）數(shù)據(jù)層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，應用服務器部署數(shù)據(jù)采集服務、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎數(shù)據(jù)庫。

　　5）應客戶端層：系統(tǒng)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(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎數(shù)據(jù)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(tǒng)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(tài)、設備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進行統(tǒng)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(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。