0引言

在新能源汽车行业高速发展的背景下，推进储能式充电桩参与电网联合运行，能够降低电网扩充成本，对此还能够生成参与电网需求侧响应的辅助管理服务收益，其优势性明显。同时，汽车充电桩的大规模应用也对配电网的运行产生一定冲击。基于此，需要着重落实汽车充电桩充电与电网需求侧响应的有机结合，助推配电网与新能源汽车健康、协调发展。

1 研究背景

面对能源方面的问题，各种新能源产品应运而生，并在当前得到了广泛的推广应用。发展至今，各个地区已围绕提升新能源产品消费服务水平，设定并落实了各种政策方案，从新能源汽车服务领域来看，着力推动规模化电动汽车负荷参与电力需求响应。依托移动式或分布式储能系统在汽车充电桩及其附近进行合理安装，能够有效避免汽车随机式充电明显冲击电网。基于此，搭建充储一体化汽车充电桩，实施汽车充电桩参与电网需求侧响应联合运行极为必要，也有着较高的研究价值。

2 汽车充电桩参与电网需求侧响应和联合运行的价值性分析

汽车充电桩参与电网需求侧响应是一种通过智能充电技术来平衡电网负荷、提高可再生能源消纳率及减小电动汽车充电对电网冲击的有效策略[1]。在当前的实践中，依托汽车充电桩参与电网需求侧响应联合运行的优化与推行，能够达到平衡电网负荷的效果。通过需求侧响应机制，可以有效平衡电网负荷，减小电网的压力。在储能式充电桩与电网需求侧响应联合运行技术的支持下，能够提高可再生能源消纳率。作为实现汽车充电桩与电网需求侧响应联合运行中的一种关键技术，智能充电技术可以提高可再生能

源的消纳率，促进清洁能源的使用。此外，汽车充电桩参与电网需求侧响应还能够减少对电网的冲击。有序充电技术可以减少电动汽车充电对电网的冲击，提高电网的稳定性。总体而言，汽车充电桩参与电网需求侧响应联合运行技术所显现出的应用价值较为明显，汽车充电桩参与电网需求侧响应不仅有助于提高电网的灵活性和稳定性，还能促进可再生能源的利用，推动新能源汽车产业的健康发展。随着技术的不断进步和政策的支持，这一领域将有更广阔的应用前景。更多资料请联系安科瑞陈芳芳

3 汽车充电桩参与电网需求侧响应联合运行的实现要点探讨

3.1 配电网需求侧响应机制

围绕电网供需平衡的维护与促进展开对用户用电行为的调整所形成的机制，为配电网需求侧响应机制。在实践中，基于需求侧响应的实施，促使电网高峰时段用户的用电有所降低，并在电网低谷时段适当增加用电，以此达到对电网供需矛盾进行有效缓解的效果，推动电网运行稳定性及效率水平的进一步提高[2]。基于此，设定并推行配电网需求侧响应机制及对应的需求侧响应策略是必然选择，激励用户落实对用电行为的调整，促使“削峰填谷”成为现实，从而推进电力系统运行效率的提升。

在配电网需求侧响应机制（图1）的支持下，充电桩参与需求响应联合运行过程中，从用户侧的角度来看，重点达成的目标包括：一，用电成本的降低。积极响应激励措施、价格信号，进行对个人用电行为的合理调整，选择在电价相对较低的时间段用电，或者获取相应的经济补偿，以此达到减少用电成本费用的效果。第二，用电舒适度及灵活性的提升。在基本用电需求得以切实满足的基础上，切实参考用户自身的现实情况及现行的相关激励机制，实施对用电设备使用时间的灵活性安排，从而提升用电的舒适度及自主性。例如，用户可以在低谷电价时段内，或是收到激励信号后，安排电动汽车充电。

从电网侧的角度来看，重点达成的目标包括：一，削峰填谷。在配电网高峰时段安排对用电负荷的减小处理，以此实现对电网峰值功率需求的降低。同时，实施对低谷时段电网用电负荷的适当增加，促使负荷曲线能够尽可能保持在相对平坦的状态下，达到适当缓解高峰时段内电网供电压力的效果，促使对于发电及输电设备的扩容要求有所下降，也进一步控制、减小电网建设与运营方面所产生的成本费用。第二，供电可靠性的提升。基于对用户负荷的合理性调整，实施对电压波动、电网过载等风险问题发生可能性的降低，促使电网应对自然灾害、设备故障等突发情况的现实能力随之提高，助推供电质量及可靠性水平的提升。第三，可再生能源消纳的促进。重点引导用户在可再生能源的发电高峰时段内用电，或是适当增加用电，实现对可再生能源现实利用率的提升，也促使可再生能源可以在配电网内得到有效的消纳。

3.2 充电桩参与需求响应联合运行优化

推进汽车充电桩参与需求响应联合运行优化期间，需要重点把握以下几个方面要点内容：一，建立联合运行优化模型。通过建立储能式充电桩参与电网需求侧响应的联合运行优化模型，可以*大化效益函数，考虑储能式充电桩的充放电量约束、容量约束和需求响应电量约束等条件。第二，分布式能量联合优化求解。采用基于原始—对偶分解的分布式能量联合优化求解方法，包括构建拉格朗日函数、拉格朗日对偶函数，并应用KKT条件和基于原始—对偶分解的更新迭代算子等步骤。

参与电网需求响应是分布式储能期间汽车充电桩所承担的重要任务，受到电价激励信号、储能参与需求响应因子的相对关系的影响。基于电价激励信号、需求响应因子的差异性设定，实际所获取到的运行策略及优化结果也有所不同。基于上述思路进行汽车充电桩参与需求响应联合运行优化，设定3.35 kAh为某汽车充电桩的容量峰值，控制电价激励信号保持在0.2~0.4的范围，控制需求响应因子保持在0.3~0.5的范围，以收益、参与需求响应增益、充电桩总增益为切入点，分析该汽车充电桩的效益，所得到的结果如图1所示。在时间有所增长的条件下，系统总体收益、需求响应收益会随之提高，储能系统的损耗也有所降低。

联合调度汽车充电桩与电网需求侧响应，基于对汽车充电桩充放电的利用获取*大效益函数。在满足容量、电量等方面限制的条件下，尽可能降低储能成本，同时提升*终收益。设定3.35 kAh为汽车充电桩的容量峰值，对于多个相同容量峰值的汽车充电桩的容量动态变化展开分析，所得到的结果如图2所示。3.05~3.3 kWh为相应汽车充电桩的容量变化范围，相应汽车充电桩的运行容量区间为总容量的80%~90%。综合分析结果能够明确的是基于上述思路的推行实施汽车充电桩参与需求响应联合运行优化，可以获取到*大化的汽车充电桩效益。

3.3 智能有序充电技术

针对汽车充电过程进行合理性控制与调度的技术为智能有序充电技术，在实践中，重点依托对汽车充电设施特性、用户需求以及电网现实运行状态等因素的综合考量，从时间与频率两方面优化分配汽车充电负荷，避免多台汽车同时进行充电期间对电网产生明显负面影响，并引发过载、电压波动等问题。依托智能有序充电技术的应用，汽车充电桩可以根据实时电价激励进行充电，从而减少高峰时段的电网负荷。

在智能有序充电技术的支持下，在充电桩参与需求响应联合运行过程中，从用户侧的角度来看，重点落实对用户现实充电需求的满足，保证不对用户正常使用汽车产生影响的基础上，面向用户提供尽可能便捷、经济的充电服务。例如，基于对汽车电池状态、用户出行计划等信息的采集与综合分析，提供更为合适、合理的充电功率、充电时间指导，避免用户长时间等待汽车充电[3]。从电网侧的角度来看，重点实现对配电网峰值与谷值之间差距的控制与降低，实施对负荷波动的平抑，助推电网的供电质量水平以及可靠性的提升，促使电网能够长时间维持在安全、稳定运行的状态下。基于对汽车充电时间、功率的合理性安排，避免高峰时段电网实际承担的供电压力大幅提升，显现出适当降低的变化趋势，并实现对低谷时段剩余容量的充分利用。

3.4 虚拟电厂调度平台

虚拟电厂调度平台主要承担智能感知、智慧调度各类分布式能源（包括来自商场、工厂、家庭等地的各类分布式电源、可控负荷和储能系统等海量分散资源）的任务。在推进储能式充电桩参与电网需求侧响应联合运行中，依托虚拟电厂调度平台与私人充电设施的结合应用，能够实现实时调节和响应，表明其在需求侧响应中具有明显的应用效果。

对于虚拟电厂调度平台而言，其主要基于物联网、人工智能、大数据、云技术等先进技术的应用，将各类分布式资源以终端资源点的形式接入虚拟电厂，把分散的分布式资源打包成一个整体，在资源点配置智能装置，实现各分布式资源点与虚拟电厂的指令与数据交互，整体结构如图2所示[4]。该平台通过配套的调控技术、通信技术，能够实现对各类分布式能源的整合调控和协调优化，以特殊电厂形式参与需求响应、辅助服务、现货交易等电力市场交易。在助力资源聚合、扩展新业务和新的利润增长点的同时，帮助电力用户获取更多的收益，实现双赢目标。

综上所述，汽车充电桩与电网需求侧响应联合运行技术所显现出的应用价值较为明显。依托配电网需求侧响应机制的设定与推行、推进充电桩参与需求响应联合运行优化、引入智能有序充电技术、搭建并使用虚拟电厂调度平台，能够促使汽车充电桩与电网的联合运行成为现实，提高了电网的灵活性和稳定性，促进了可再生能源的利用，推动了新能源汽车产业的健康发展。

4安科瑞充电桩收费运营云平台系统选型方案

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的电动电动自行车充电站以及各个充电整法行不间断地数据采集和监控，实时监控充电桩运行状态，进行充电服务、支付管理，交易结算，资要管理、电能管理，明细查询等。同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压，欠压，绝缘低各类故障进行预警；充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网，用户通过微信、支付宝，云闪付扫码充电。

4.2应用场所

适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、实业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。

4.3系统结构

系统分为四层：

1）即数据采集层、网络传输层、数据层和客户端层。

2）数据采集层：包括电瓶车智能充电桩通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数，并进行电能计量和保护。

3）网络传输层：通过4G网络将数据上传至搭建好的数据库服务器。

4）数据层：包含应用服务器和数据服务器，应用服务器部署数据采集服务、WEB网站，数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。

5）应客户端层：系统管理员可在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡扫码的方式启动充电。

小区充电平台功能主要涵盖充电设施智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能，同时为运维人员提供运维APP，充电用户提供充电小程序。

4.4安科瑞充电桩云平台系统功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站点分布情况，对设备状态、设备使用率、充电次数、充电时长、充电金额、充电度数、充电桩故障等进行统计显示，同时可查看每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等。统一管理小区充电桩，查看设备使用率，合理分配资源。

4.4.2实时监控

实时监视充电设施运行状况，主要包括充电桩运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压电流，充电桩告警信息等。

4.4.3交易管理

平台管理人员可管理充电用户账户，对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作，可查看小区用户每日的充电交易详细信息。

4.4.4故障管理

设备自动上报故障信息，平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理，同时运维人员可通过运维APP收取故障推送，运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。

4.4.5统计分析

通过系统平台，从充电站点、充电设施、、充电时间、充电方式等不同角度，查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。

4.4.6基础数据管理

在系统平台建立运营商户，运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施，维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动，同时可管理在线卡用户充值、冻结和解绑。4.4.7运维APP

面向运维人员使用，可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电\充值情况，进行远程参数设置，同时可接收故障推送

4.4.8充电小程序

面向充电用户使用，可查看附近空闲设备，主要包含扫码充电、账户充值，充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。

4.5系统硬件配置

5结论与展望

本充电桩严格遵守国网公司相关标准，并根据电动汽车产业发展的规划和发展方向，研制了一种稳定、可靠、安全、实用的电动汽车智能充电桩。运行结果表明，本充电桩的使用提高了电动汽车充电桩的技术水平和实用化水平，有力的推动了电动汽车充电行业的发展。

数据驱动的内涵之一是数据决定方法，根据能够获取的数据寻找适宜的方法。本文提出的排名变差算法以充电桩交易流水数据为前提条件，在一定程度上能够识别充电桩计量可信度的传播范围。需要强调的是，由于交易记录包含个人隐私，保管人在提交交易流水数据之前将个人信息进行编码处理。无论互联网还是桩车网络，节点的排名都主要由节点间连接强度决定。互联网由于建立连接的代价低，其排名可以很好地反映网页的质量。在桩车网络中，决定连接强度的因素众多，因而排名本身并不足以反映计量特性，受控计量变量引起的排名变差则具有大得多的参考价值。网络排名变差算法中，排名变差原理是实质性的，而评分算法是非实质性的，可以有多种选择，是否存在更适宜的评分算法有待进一步研究。