浅谈有序充电测量在充电站运维中的应用

安科瑞刘鸿鹏​

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

1.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。

2.无序充电的危害

充电站内无序充电是指电动汽车在没有统一调度和优化管理的情况下自由接入电网进行充电，这种方式可能会带来一系列问题，主要包括以下几个方面：

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.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。

在极端情况下，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。

3.有序充电策略控制系统

电动汽车现已成为最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警；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。

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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。

3.1 技术架构

数据采集层：

充电桩采集电压、电流、充电状态、故障信息等数据；

通过智能电表监测能耗，提供详细的充电功率曲线。

网络传输层：

采用4G/5G、LoRa、以太网等通信方式，保障数据实时传输。

管理平台层：

运行在云端或本地服务器，支持远程监控、数据分析、智能调度。

用户交互层：

提供PC端、移动端应用，支持用户预约、扫码充电、在线支付。

3.2 有序控制策略

AcrelCloud9000系统通过以下策略实现有序充电：

变压器负荷监测与动态限功率控制

当变压器负荷超过50%时，系统自动降低新增充电桩的功率至50%。

当负荷超过80%时，禁止新的充电桩启动，直到负荷下降到安全范围。

结合大数据分析，预测高峰时段，提前进行负荷预警和优化调度。

充电调度算法

峰谷分时充电：鼓励用户在电费低谷时段充电，提高低谷时段电力利用率。

优先级调度：根据用户的充电需求（如电量紧急程度、预约情况），合理分配充电桩资源。

智能排队机制：在充电站负载高时，用户可选择排队充电，并收到预计充电时间提醒。

远程控制与智能管理

运营商可通过云平台远程控制充电桩，进行功率调整、启动/停止充电等操作。

充电桩支持WIFI/4G/以太网接入，实现与云平台的数据交互，确保系统的实时性和稳定性。

告警通知系统：当充电设备出现故障（如过温、过压、欠压等），系统将向用户发送信息或App推送消息，提高安全性。

4.有序充电的应用场景

4.1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。

4.2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。

4.3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。

结论

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。

审核编辑 黄宇