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更新時間：2025-01-13 
瀏覽次數：384安科瑞 陳聰
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-網協同控制
建立電動汽車、充電樁與電網之間的實時通信與協同控制系統。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通過物聯網技術對接入系統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系統結構
系統分為四層：
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統計分析
通過系統平臺，從充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統計信息、能耗統計信息等。
5.4.6基礎數據管理
在系統平臺建立運營商戶，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系統硬件配置
| 類型 | 型號 | 圖片 | 功能 |
| 安科瑞充電樁收費運營云平臺 | AcrelCloud-9000 |
| 安科瑞響應節(jié)能環(huán)保、綠色出行的號召，為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kW交流充電樁，30kW壁掛式直流充電樁，智能60kW/120kW直流一體式充電樁等來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經濟、智能運營管理的市場需求，提供電動汽車充電軟件解決方案，可以隨時隨地享受便捷安全的充電服務，微信掃一掃、微信公眾號、支付寶掃一掃、支付寶服務窗，充電方式多樣化，為車主用戶提供便捷、安全的充電服務。實現對動力電池快速、安全、合理的電量補給，能計時，計電度、計金額作為市民購電終端，同時為提高公共充電樁的效率和實用性。 |
| 互聯網版智能交流樁 | AEV-AC007D |
| 額定功率7kW，單相三線制，防護等級IP65，具備防雷 保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方：4G/wifi/藍牙支持刷卡，掃碼、免費充電可選配顯示屏 |
| 互聯網版智能直流樁 | AEV-DC030D |
| 額定功率30kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠 程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網 支持刷卡，掃碼、免費充電 |
| 互聯網版智能直流樁 | AEV-DC060S |
| 額定功率60kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網 支持刷卡，掃碼、免費充電 |
| 互聯網版智能直流樁 | AEV-DC120S |
| 額定功率120kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網 支持刷卡，掃碼、免費充電 |
| 10路電瓶車智能充電樁 | ACX10A系列 |
| 10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10A-TYHN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電 ACX10A-TYN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，免費充電 ACX10A-YHW：防護等級IP65，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YW：防護等級IP65，支持刷卡、免費充電 ACX10A-MW：防護等級IP65，僅支持免費充電 |
| 2路智能插座 | ACX2A系列 |
| 2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率2200W，總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX2A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護等級IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護等級IP21，支持刷卡充電 |
| 20路電瓶車智能充電樁 | ACX20A系列 |
| 20路承載電流50A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率11kW。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX20A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX20A-YN：防護等級IP21，支持刷卡，免費充電 |
| 落地式電瓶車智能充電樁 | ACX10B系列 |
| 10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10B-YHW：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電,不帶廣告屏 ACX10B-YHW-LL：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電。液晶屏支持U盤本地投放圖片及視頻廣告 |
| 絕緣監(jiān)測儀 | AIM-D100-ES |
| AIM-D100-ES系列直流絕緣監(jiān)測儀可以應用在15~1500V的直流系統中，用于在線監(jiān)測直流不接地系統正負極對地絕緣電阻，當絕緣電阻低于設定值時，發(fā)出預警或報警信號。 |
| 絕緣監(jiān)測儀 | AIM-D100-T |
| AIM-D100-T系列直流絕緣監(jiān)測儀可以應用在10~1000V的直流系統中，用于在線監(jiān)測直流不接地系統正負極對地絕緣電阻，當絕緣電阻低于設定值時，發(fā)出預警或報警信號。 |
| 智能邊緣計算網關 | ANet-2E4SM |
| 4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。 |
| 擴展模塊ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
| 擴展模塊ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網通 | ||
| 導軌式單相電表 | ADL200 |
| 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，輸入電流：10（80）A； 電能精度：1級 支持Modbus和645協議 證書：MID/CE認證 |
| 導軌式電能計量表 | ADL400 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統計，總正反向無功電能統計；紅外通訊；電流規(guī)格：經互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 證書：MID/CE認證 |
| 無線計量儀表 | ADW300 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目） 證書：CPA/CE認證 |
| 導軌式直流電表 | DJSF1352-RN |
| 直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量，復費率電能統計，SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入*大1000V，電流外接分流器接入(75mV)或霍爾元件接入(0-5V);電能精度1級，1路485通訊，1路直流電能計量AC/DC85-265V供電 證書：MID/CE認證 |
| 面板直流電表 | PZ72L-DE |
| 直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量:紅外通訊:電壓輸入*大1000V，電流外接分流器接入·(75mV)或霍爾元件接入(0-20mA0-5V);電能精度1級 證書：CE認證 |
| 電氣防火限流式保護器 | ASCP200-63D |
| 導軌式安裝，可實現短路限流滅弧保護、過載限流保護、內部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測等功能;1路RS485通訊，1路NB或4G無線通訊(選配);額定電流為0~63A，額定電流菜單可設。 |
| 開口式電流互感器 | AKH-0.66/K |
| AKH-0.66K系列開口式電流互感器安裝方便，無須拆一次母線，亦可帶電操作，不影響客戶正常用電，可與繼電器保護、測量以及計量裝置配套使用。 |
| 霍爾傳感器 | AHKC |
| 霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復雜信號的隔離轉換，通過霍爾效應原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受，響應時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強，線性好，抗干擾能力強。 |
| 智能剩余電流繼電器 | ASJ |
| 該系列繼電器可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式的剩余電流動作保護器，主要適用于交流50Hz，額定電壓為400V及以下的TT或TN系統配電線路，防止接地故障電流引起的設備和電氣火災事故，也可用于對人身觸電危險提供間接接觸保護。 |
六.結論
高速公路充電站電動汽車有序充電是一項系統性工程，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
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