基于新型电力系统架构的智能有序充电综合解决方案

销售工程师 王孟春 13524471462

背景

在全球倡导低碳减排的大背景下，新能源成为热门行业在全球范围内得以开展。汽车尾气排放会在一定程度上加重温室效应，并且化石能源的日渐紧缺也迫切对新能源汽车发展提出新要求。现阶段的新能源汽车以电力汽车为主，与燃油汽车不同的是，电力汽车不再需要或只需少量燃油就可以提供驱动力。新能源汽车的动力补充方式为充电，因此充电桩成为新能源汽车的配套设备。我国现阶段已经拥有大量的充电桩，但是伴随新能源汽车保有量的增加，现有的充电桩不足以满足新能源汽车用户的需求，且部分充电桩的质量存在问题由此导致安全事故。因此开展新能源汽车充电桩建设优化对于充电桩发展及新能源汽车使用具有积极意义。

有序充电管理系统建设的必要性

截至2024年6月底，‌全国新能源汽车保有量达2472万辆，根据中国充电联盟数据，截止2024年4月，全国充电基础设施累计数量为961.3万台，这些数据不仅展示了中国新能源汽车市场的蓬勃生机，也预示着电动出行时代正在加速到来。与此同时，截至2024年3月底，全国可再生能源装机达到15.85亿千瓦，约占我国总装机的52.9%。

众所周知，新能源发电性能受天气影响波动比较大，新能源汽车充电需求也具有较大的不确定性，两个Debuff叠加之下的电力系统就太难了。在这种情况下通过系统来预测新能源发电和负荷需求，并通过合理的新能源光、储调控和充电需求引导控制，不仅可以促进新能源消纳，还可以提高电力系统的稳定性，更能降低用户充电能本。

有序充电系统的建设

有序充电系统由预测算法、能量管理策略、有序充电策略和充电桩运营管理系统等构成。预测算法包括光伏发电预测和负荷预测，是利用历史数据对未来 24 小时至72小时的光伏发电和负荷需求进行预测，主要目的是为能量管理系统和有序充电策略提供未来时间的可用负荷容量和能量管理策略。通过对储能装置的充放电调控和引导充电需求，实现负荷的削峰填谷，提高电网运行稳定性，降低充电成本，通过以上算法和软件构成的一体化充电服务体系来提高运营竞争力。

嘉定是上海汽车产业聚集地，嘉定供电公司与国网电动汽车服务有限公司合作开展智慧充放电示范试点项目，应用有序充电技术，统筹协调电动汽车与电网电力电量平衡，有效地提高电动汽车与电网协调运行的有序性、可靠性、经济性，实现电动汽车、储能、分布式电源等新型用能设备的数据感知、采集和控制，统一协调，有序运行。智慧有序充电建设通过对用户充电行为、用能行为的灵活引导与主动调控，降低配变峰值负荷超过30%，将80%充电量优化调整到了配变负荷低谷时段，使配变接纳充电桩能力提高4倍，显著提升配电网资源利用率，实现削峰填谷。

有序充电系统解决方案

平台除了对充电桩的监控外，还对充电站的光伏发电系统、储能系统以及供电系统进行集中监控和统一协调管理，提高充电站的运行可靠性，降低运营成本，平台系统架构如图所示。

大屏显示：展示充电站设备统计、使用率排行、运营统计图表、节碳量统计等数据。

站点监控：显示设备实时状态、设备列表、设备日志、设备状态统计等功能。

有序充电策略主要根据负荷允许容量变化来进行充电许可或充电功率控制，采用先到先充或权限优先等策略，保障电网运行稳定。系统实时监测变压器负荷率，计算变压器剩余容量，结合充电需求和储能系统放电容量对充电进行动态控制，包括：用户权限识别、充电行为统计、充电功率控制、允许/禁止新增充电、调整充电价格等方式来引导用户充电需求，培养用户充电习惯，提高电网对充电的友好度和容纳能力。

运营趋势统计：显示运营信息查询、站点对比曲线、日月年报表、站点对比列表等功能。

收益查询：提供收益汇总、实际收益报表、收益变化曲线、支付方式占比等功能。

故障分析：提供故障汇总、故障状态饼图、故障趋势分析、故障类型饼图等功能。

订单记录：提供实时/历史订单查询、订单终止、订单详情、订单导出、运营商应收信息、充电明细、交易流水查询、充值余额明细等功能。

提供慢充和快充两种充电方式，便携式、壁挂式、落地式等多种类型的充电桩，包含智能7kw/21kw交流充电桩，30kw直流充电桩，60kw/80kw/120kw/180kw直流一体式充电桩来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求。实现对动力电池快速、安全、合理的电量补给，同时为提高公共充电桩的效率和实用性，具有有智能监测：充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护的功能；智能计量：输出配置智能电能表，进行充电计量，具备完善的通信功能；云平台：具备连接云平台的功能，可以实现实时监控，财务报表分析等等；远程升级：具备完善的通讯功能，可远程对设备软件进行升级；保护功能：具备防雷保护、过载保护、短路保护，漏电保护和接地保护等功能；适配车型：满足国标充电接口，适配所有符合国标的新能源汽车，适应不同车型的不同功率。下面是具体产品的型号和技术参数。

充电桩产品符合NB/T 11305.2-2023《电动汽车充放电双向互动 第2 部分:有序充电》要求，有序充电管理系统、有序充电设备、用户交互功能、系统响应时间等均满足有序充电的要求。

现场图片

新能源汽车相比燃油汽车具有更高的环保意义，许多用户考虑到充电比燃油价格更低，因此选择使用新能源汽车。而实际上由于充电桩存在的诸多问题，导致新能源汽车后续使用过程中存在诸多麻烦，其中不同企业充电桩的收费、充电速度没有为用户带来理想的体验感。由此可见要推行新能源汽车大范围普及，就需要确保充电桩的质量与有效性。充电桩的优化需要充分结合用户的实际使用需求以及电网的状况，从而确保充电桩分布、收费的合理性，减少用户寻找充电桩时存在的麻烦，更是对我国新能源事业建设具有积极意义。

审核编辑 黄宇