安科瑞 劉秋霞
摘要： 隨著新能源汽車保有量的飛速增長，高速公路充電站的有序充電問題愈發(fā)凸顯。本文深入剖析高速公路充電站新能源汽車充電需求特點，探討當前面臨的挑戰(zhàn)，并詳細闡述有序充電策略及其實施路徑，特別介紹安科瑞充電樁收費運營云平臺在助力有序充電開展方面的關鍵作用，旨在為提升高速公路充電站運營效率、保障新能源汽車出行便利性提供理論與實踐參考。
關鍵詞：高速公路充電站；新能源汽車；有序充電策略；安科瑞充電樁收費運營云平臺；電網負荷
一、引言
在全球倡導綠色能源、低碳出行的大背景下，電動汽車產業(yè)蓬勃發(fā)展，高速公路作為長距離出行的重要通道，沿線充電站的建設與運營至關重要。然而，電動汽車集中充電需求與充電站供電能力、電網負荷之間的矛盾日益突出，如何實現電動汽車在高速公路充電站的有序充電，成為保障電動汽車產業(yè)可持續(xù)發(fā)展、優(yōu)化能源利用的關鍵課題。
二、高速公路充電站電動汽車充電需求特點
2.1充電時間集中性
高速公路充電站的使用高峰通常與節(jié)假日出行、長途通勤時段高度重合。例如，春節(jié)、國慶等長假期間，大量返鄉(xiāng)、出游車輛集中上路，且行程安排緊湊，車主往往在服務區(qū)短暫停留時急需快速充電，導致特定時段充電需求驟增，給充電站帶來巨大壓力。
2.2充電需求緊迫性
與城市內日常通勤充電不同，高速公路上電動汽車電量消耗快，一旦電量告急，車主對快速找到可用充電樁并完成充電的需求比較迫切，否則將面臨“續(xù)航焦慮"，甚至滯留高速，影響行程安全與順暢。
2.3車型及電池多樣性
市面上電動汽車品牌、型號繁多，電池容量、充電功率各異。不同車型適配的充電樁類型與充電速度存在差異，這要求高速公路充電站具備多樣化的充電設施，以滿足各類車輛需求，同時增加了充電調度與管理的復雜性。
三、高速公路充電站有序充電面臨的挑戰(zhàn)
3.1電網負荷沖擊
大量電動汽車同時充電，瞬間功率需求巨大，易超出服務區(qū)原有配電網供電容量，引發(fā)電壓跌落、諧波污染等問題，不僅影響充電效率，還可能危及電網安全穩(wěn)定運行，甚至波及周邊區(qū)域用電。
3.2充電樁利用率不均
受地理位置、周邊交通流量等因素影響，不同高速公路服務區(qū)充電站的使用率差異顯著。部分熱門服務區(qū)充電樁供不應求，車主排隊等待時間長；而偏遠服務區(qū)則可能長時間閑置，資源浪費嚴重，整體充電樁資源未能得到有效配置。
3.3充電調度困難
面對眾多同時段請求充電的車輛，如何依據車輛剩余電量、續(xù)航需求、充電樁狀態(tài)等多因素，合理分配充電資源，制定完善的充電序列，是目前亟待解決的難題。傳統(tǒng)人工調度方式效率低下，難以適應復雜多變的充電場景。
四、有序充電策略探討
4.1基于時間-電價的引導策略
制定分時電價機制，根據電網負荷情況劃分峰、谷、平不同時段，設置差異化電價。引導車主在低谷電價時段充電，利用價格杠桿調節(jié)充電需求，緩解高峰時段電網壓力，同時降低車主充電成本，實現雙贏。例如，夜間車流量小、電網負荷輕時，大幅降低電價，吸引車主錯峰充電。
4.2智能充電調度算法
運用算法模型，如動態(tài)規(guī)劃、遺傳算法等，綜合考慮車輛排隊長度、剩余電量、預計充電時長、充電樁功率等參數，實時優(yōu)化充電調度方案。當多輛車同時到達時，快速為每輛車分配合適的充電樁與充電時段，縮短整體充電等待時間，提高充電站服務效率。
4.3車-樁-網協(xié)同控制
建立電動汽車、充電樁與電網之間的實時通信與協(xié)同控制系統(tǒng)。充電樁實時監(jiān)測電網狀態(tài)，當電網負荷接近閾值時，自動調整向車輛輸出的充電功率；車輛端接收指令，動態(tài)調整充電需求，確保電網穩(wěn)定運行的同時，保障車輛基本充電需求得以滿足，實現三方互動、協(xié)調運行。
五、安科瑞充電樁收費運營云平臺助力有序充電開展
5.1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)網技術對接入系統(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據采集和監(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(lián)網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。
5.2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。
5.3系統(tǒng)結構
系統(tǒng)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(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，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(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。
5.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能
5.4.1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、充電時長、充電金額、充電度數、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。
5.4.2實時監(jiān)控
實時監(jiān)視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。
5.4.3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(qū)用戶每日的充電交易詳細信息。
5.4.4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(fā)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。
5.4.5統(tǒng)計分析
通過系統(tǒng)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(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。
5.4.6基礎數據管理
在系統(tǒng)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(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。
5.4.7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(huán)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
5.4.8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。
5.5系統(tǒng)硬件配置
六.結論
高速公路充電站電動汽車有序充電是一項系統(tǒng)性工程，面臨諸多挑戰(zhàn)，但通過深入了解充電需求特點，實施針對性的有序充電策略，并借助安科瑞充電樁收費運營云平臺等技術手段賦能，有望實現高速公路充電站的有效運營、電網平穩(wěn)運行以及電動汽車用戶的舒適充電體驗。未來，隨著技術創(chuàng)新與協(xié)同合作的不斷推進，高速公路充電站將為電動汽車暢行無憂提供更加堅實的保障，助力綠色交通邁向新高度。
參考文獻：
[1]肖偉,夏華.國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司
[2]姜嵐清,張勇.電動公交車線路和充電設施及策略規(guī)劃方法研究.
[3]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.05版
