安科瑞魯一揚15821697760

摘要：本文置于全球能源危機的大背景下，針對電動汽車逐漸普及的現狀，深入探究其有序充電與車網互動技術。由于大規模電動汽車無序充電給電力系統造成用電壓力，尤其使峰谷差擴大等問題加劇，凸顯有序充電規劃的緊迫性。結合我國 2021 年 7 月的電動汽車保有量及充電設施建設情形，詳細剖析有序充電控制、充電設施優化規劃、與可再生能源發電融合、大規模有序充電調度與控制等核心技術問題，并提出相應的解決思路與策略，以促進電動汽車與電網的良性互動，助力雙碳目標的實現。

關鍵詞：雙碳目標；電動汽車；有序充電；車網互動；全球能源危機

一、引言

全球能源危機致使傳統能源供應充滿不確定性與挑戰，而電動汽車作為電能驅動的綠色交通方式日益流行。其在緩解能源壓力、降低碳排放方面意義重大，然而隨著保有量快速增長，無序充電現象突出，給電力系統帶來新的用電壓力，如峰谷差擴大等，影響電網穩定運行與高效利用。因此，科學規劃電動汽車有序充電，協調其與電力系統的關系，成為當下關鍵任務，對保障能源合理利用與雙碳目標實現極為關鍵。

二、電動汽車在雙碳目標及能源危機背景下的發展現狀與意義

（一）電動汽車的發展現狀

全球電動汽車市場蓬勃發展，我國處于領先地位。截至 2021 年 7 月，我國電動汽車保有量達 630 萬輛，充電基礎設施建設成果顯著，已建充電站 6.6 萬座、換電站 716 座、公共充電樁 92.3 萬臺，構建起一定范圍的充電網絡，為電動汽車使用提供保障。全球多國和地區也在加大對電動汽車產業的支持力度，推動其在人們生活中的普及。

（二）電動汽車對實現雙碳目標及應對能源危機的意義

在能源危機下，傳統燃油能源供應緊張且碳排放危害環境。電動汽車以電能驅動，若電能更多源于清潔能源，可減少對化石能源的依賴，緩解能源危機。交通領域是碳排放重要源頭，電動汽車的推廣能大幅削減交通碳排放，對實現 “碳達峰、碳中和” 目標不可或缺，是應對能源與環境挑戰的有效舉措。

三、電動汽車充電負荷對電網運行的影響

3.1 無序充電帶來的挑戰

3.1.1 增加電網調峰難度

電動汽車用戶充電行為隨機，無序充電時，大量車輛集中于電網負荷高峰時段充電，加重高峰負荷，低谷時段充電需求少，致使電網負荷峰谷差擴大。以我國數百萬輛電動汽車保有量規模來看，無序充電將使峰谷差影響更顯著，增加電網調峰負擔、運行成本及對調峰電源的依賴，威脅電網安全穩定運行。

3.1.2 影響電網電能質量

無序充電下，電動汽車充電設備接入電網的隨機性易引發局部電網電壓波動、諧波污染等電能質量問題。尤其在老舊小區等電網薄弱區域，大量電動汽車同時充電可能導致電壓越限故障，影響周邊用戶用電體驗，表明有序充電規劃的必要性。

3.2 作為柔性負荷的積極作用

3.2.1 平滑負荷曲線

電動汽車通過合理安排充電時間，在電網負荷低谷時段充電，高峰時段停止充電甚至向電網反饋電能（具備雙向充電功能的車輛），起到 “削峰填谷” 作用，使電網負荷曲線更平緩，優化電網運行狀態，提高電網設備利用率。即使面對我國龐大的電動汽車群體，有序充電在平滑負荷曲線方面作用顯著，助力電網應對用電壓力。

3.2.2 降低電網運行成本

借助有序充電和車網互動，電網可減少對調峰機組等備用電源的依賴，降低發電成本及電網建設和運維成本。同時，更好地整合利用現有電力資源，避免浪費，提升經濟效益，有助于緩解能源危機下的資源緊張狀況。

3.2.3 助力可再生能源消納

新型電力系統中可再生能源占比上升，但具有間歇性、波動性。電動汽車作為可靈活調節的柔性負荷，能依據可再生能源發電情況調整充電策略，如在風電、光伏發電充足時增加充電量，有效消納不穩定的可再生能源，提高電力系統清潔能源利用率，契合雙碳目標與能源可持續發展要求。

四、電動汽車有序充電與車網互動關鍵技術問題

4.1 有序充電控制技術

有序充電控制依據電網運行狀態、用戶充電需求及相關約束條件，對電動汽車充電過程進行引導與調控。常用方法包括基于價格信號的控制（如峰谷電價引導用戶低谷時段充電）和基于電網調度指令的控制（由電網運營管理部門根據實時電網負荷向電動汽車發送充電功率、時間等指令）。但我國龐大的電動汽車用戶群體使這些方法在實際應用中面臨用戶響應不確定、控制信息傳遞及時性等問題，需進一步優化，以保障有序充電控制對眾多電動汽車的有效性，維護電網穩定。

4.2 充電設施優化規劃

合理的充電設施布局對實現電動汽車有序充電至關重要。需綜合考慮城市規劃、交通流量、電網承載能力等因素，確定充電樁數量、類型（快充、慢充）及安裝位置。以我國現有電動汽車保有量和充電設施建設情況為例，大型商業區、交通樞紐等人流量大且停車時間長的區域應適當增加快充樁比例；居民區則需結合居民用電負荷特點，合理規劃慢充樁數量與分布，避免沖擊小區電網，滿足不同區域用戶充電需求，提升充電網絡的合理性與有效性。

4.3 與可再生能源發電融合技術

實現電動汽車與可再生能源發電深度融合的關鍵在于構建有效的信息交互與協同控制機制。一方面，要實時獲取可再生能源發電功率、電量等信息；另一方面，需精準掌握電動汽車充電需求與可調節能力。通過打造智能能源管理系統，依據可再生能源發電情況動態調整電動汽車充電策略，確保可再生能源被電動汽車充分消納，同時滿足電動汽車充電需求。在我國大力發展可再生能源且電動汽車日益普及的背景下，此融合技術的研究與應用愈發緊迫。

4.4 大規模有序充電調度與控制技術

隨著我國電動汽車保有量持續攀升，大規模電動汽車充電調度與控制成為復雜的系統工程。需借助大數據、云計算、物聯網等先進信息技術，采集、分析和處理海量電動汽車充電信息。同時，建立高效的調度模型與算法，綜合考慮電網安全、用戶滿意度、可再生能源消納等多目標優化問題，實現對大規模電動汽車充電行為的精準調度與有效控制，以應對數百萬輛電動汽車充電帶來的復雜調度需求，保障電力系統平穩運行。

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 安科瑞充電樁收費運營云平臺系統借助物聯網技術，對接入的電動自行車充電站及各個充電樁進行持續數據采集與監控，實時監控充電樁運行狀態，開展充電服務、支付管理、交易結算、資產管理、電能管理、明細查詢等工作。同時，對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入 / 輸出過壓、欠壓、絕緣低等各類故障進行預警；充電樁支持以太網、4G 或 WIFI 等方式接入互聯網，用戶可通過微信、支付寶、云閃付掃碼充電。

5.2 應用場所

適用于民用建筑、一般工業建筑、居住小區、事業單位、商業綜合體、學校、園區等采用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：數據采集層、網絡傳輸層、數據層和客戶端層。數據采集層包含電瓶車智能充電樁，其通訊協議為標準 modbus - rtu，用于采集充電回路電力參數，進行電能計量與保護；網絡傳輸層通過 4G 網絡將數據上傳至數據庫服務器；數據層包括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；客戶端層允許系統管理員在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平臺，終端充電用戶可通過刷卡掃碼啟動充電。小區充電平臺功能涵蓋充電設施智能化大屏、實時監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等，同時為運維人員提供運維 APP，為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

展示站點分布，統計顯示設備狀態、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等信息，還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，便于統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

5.4.2實時監控

實時監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態、回路狀態、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

	安科瑞響應節能環保、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
絕緣監測儀	AIM-D100-ES

	AIM-D100-ES系列直流絕緣監測儀可以應用在15~1500V的直流系統中，用于在線監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，發出預警或報警信號。
絕緣監測儀	AIM-D100-T

	AIM-D100-T系列直流絕緣監測儀可以應用在10~1000V的直流系統中，用于在線監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、漏電監測、線纜溫度監測等功能;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

在全球能源危機與雙碳目標的推動下，電動汽車有序充電與車網互動技術對交通領域減碳、能源壓力緩解以及電網穩定高效運行意義重大。盡管當前在有序充電控制、充電設施規劃、與可再生能源融合及大規模充電調度等方面存在諸多技術問題，但通過探索解決策略、提升關鍵技術水平，有望實現電動汽車與電網的和諧共生與協同發展，為我國乃至全球應對能源與環境挑戰、達成雙碳目標貢獻力量。未來，需關注技術更新迭代及市場和政策環境變化，持續完善相關技術體系，推動電動汽車產業更好地服務于雙碳戰略。

參考文獻：

[1]謝嘉城.雙碳目標下電動汽車有序充電與車網互動技術研究[J]

[2]成曉倩.基于共享電動單車軌跡數據挖掘的中小城市熱點探測與居民出行行為分析[J],2021.

[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版

審核編輯 黃宇