摘要：在住宅小區傳統建設模式下，充電樁安裝難、配套投資大，嚴重阻礙了充電樁在小區內進(jìn)行普及使用。為解決該問(wèn)題，本文首先調研了住宅小區內的電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的出行習慣和充電特點(diǎn)，提出了分時(shí)電價(jià)響應和動(dòng)態(tài)服務(wù)價(jià)響應兩種有序充電模式，然后以用戶(hù)充電費用較低為目標建立了數學(xué)模型，并引入特別小區配電變壓器容量的懲罰因子，之后利用改進(jìn)粒子群算法，仿真分析在無(wú)序充電、分時(shí)電價(jià)響應有序充電、動(dòng)態(tài)服務(wù)價(jià)響應有序充電三種方式下的負荷波動(dòng)性。算法仿真后，證明了所提出充電策略的正確性、有效性。之后，針對住宅小區公共、個(gè)人停車(chē)位充電樁，提出了住宅小區停車(chē)位安裝充電樁響應有序充電建設方案，為今后住宅小區電動(dòng)汽車(chē)實(shí)際應用充電提供了指導建議。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē);住宅小區；分時(shí)電價(jià)響應；動(dòng)態(tài)服務(wù)價(jià);有序充電策略

0引言

國家在加快電動(dòng)汽車(chē)充電基礎設施建設的指導文件《關(guān)于加快電動(dòng)汽車(chē)充電基礎設施建設的指導意見(jiàn)》中明確，住宅小區配建停車(chē)位時(shí)要同步建設充電設施或預留充電樁建設安裝條件。但調查發(fā)現，小區物業(yè)部門(mén)擔心安全責任準宅小區業(yè)主安裝充電樁仍存在較多困難、物業(yè)不配合、報裝以及接電難度大等情況。在住宅小區電動(dòng)汽車(chē)規?；l(fā)展的基礎上，小區安裝充電樁數量將進(jìn)一步增多。以山東省某市為例，約有1萬(wàn)個(gè)小區，每個(gè)小區變壓器、高低壓電纜等配套設施設備、施工費按30萬(wàn)元/臺粗略估計，假設增容或新上5臺變壓器及配套設施用于小區充電樁充電使用，預計配套電源投資達到150億元。全國耗資可能需要上萬(wàn)億，投資成本數額巨大。并且在普遍的老舊小區，普遍因位置緊張、地方協(xié)調關(guān)系復雜，配電設施擴建改造非常困難。短時(shí)間內,無(wú)法實(shí)現該目標和要求,迫切需要在原有配電設施不改造的前提下，研究一種科學(xué)有效、合理有序、投資少見(jiàn)效快、可持續發(fā)展的住宅小區電動(dòng)汽車(chē)有序充電策略[1-2]。國家在《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃（2021—2035年）》中明確，住宅小區內要積極推廣建設有序慢速充電樁。文獻［3-4］提出在原有配電設施不增容、不升級改造的前提下,利用谷時(shí)段充電,從而獲取充電費用較低的有序充電方法。文獻提出一種無(wú)需集中式通信系統實(shí)時(shí)監測控制的分布式電動(dòng)汽車(chē)有序充放電策略。實(shí)際生活中，更需要以主動(dòng)引導方式,鼓勵電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)能夠充分、主動(dòng)響應充電價(jià)格參與有序充電策略。文獻提出用戶(hù)充電成本和電動(dòng)汽車(chē)充電起始時(shí)間兩個(gè)目標相結合為較優(yōu)的充電控制策略。文獻考慮充電站運營(yíng)收益，以電網(wǎng)分時(shí)電價(jià)動(dòng)態(tài)引導，建立有序充電模型。通過(guò)調整電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)間和預測充電負荷，使得客戶(hù)充電成本較低，建立有序充電模型。利用啟發(fā)式算法，綜合客戶(hù)充電成本和負荷曲線(xiàn)較優(yōu)為目標，建立有序充電模型。文獻利用原有專(zhuān)變冗余容量,建立由專(zhuān)變用戶(hù)、充電站運營(yíng)商和電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的三層有序充電模型。以上研究對充電價(jià)格定義尚不明確,僅在峰谷分時(shí)電價(jià)或動(dòng)態(tài)分時(shí)電價(jià)上研究探討。 國家在電動(dòng)汽車(chē)用電價(jià)格的政策規定，電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)充電后應向充電樁運營(yíng)企業(yè)繳納電費、充電服務(wù)費兩項。因此，本文將充電價(jià)格分為充電電價(jià)、充電服務(wù)價(jià)兩部分，分別對應充電電費、充電服務(wù)費，并依據充電價(jià)格劃分原則引導、鼓勵用戶(hù)主動(dòng)調整用車(chē)行為和充電習慣，響應電動(dòng)汽車(chē)有序充電策略。充電電價(jià)執行一般工商業(yè)分時(shí)電價(jià)，充電服務(wù)費由充電樁運營(yíng)企業(yè)根據現場(chǎng)實(shí)際、自身經(jīng)營(yíng)情況等制定，主要用于彌補充電樁的運營(yíng)成本和建設成本。本文在分析住宅小區電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)出行習慣和充電特點(diǎn)后，在無(wú)序充電方式的基礎上定義分時(shí)電價(jià)響應和動(dòng)態(tài)服務(wù)價(jià)響應的兩種有序充電方式，建立以用戶(hù)充電費用較低目標函數，并引入超小區配電變壓器容量的懲罰因子，利用改進(jìn)粒子群算法以，分析分時(shí)電價(jià)響應有序充電、動(dòng)態(tài)服務(wù)價(jià)響應有序充電兩種方式下負荷波動(dòng)性影響。算例仿真驗證了本文提出的有序充電策略的有效性和合理性。

1電動(dòng)汽車(chē)出行習慣

1.1 電動(dòng)汽車(chē)功率需求分析

假設電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)出行結束后，就開(kāi)始充電。 假設充電過(guò)程近似為恒壓過(guò)程，即恒功率充電。 一輛電動(dòng)汽車(chē)的充電時(shí)間：

式(1)中:Tc為充電的時(shí)間;Pc為充電功率;SOCo為電動(dòng)汽車(chē)初始荷電狀態(tài);w為電動(dòng)汽車(chē)電池容量。將24小時(shí)分為96個(gè)充電時(shí)段，則t時(shí)段電動(dòng)汽車(chē)的充電功率為：

式(2)中N為動(dòng)汽車(chē)充電數量,Pev,i(t)為電動(dòng)汽車(chē)i在第t時(shí)段的充電功率，其為正值表示在充電，為負值表示在放電，為零值表示不充電(為閑置狀態(tài))。

1.2 電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)行為習慣

一天24小時(shí)中，住宅小區電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的出行時(shí)間不是均勻分布，具有顯著(zhù)的早晚高低峰現象叫由于上下班工作、接送孩子上學(xué)等生活工作習慣，電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的出行高峰主要集中在7 : 00-8 : 00、17 : 00-19 : 00兩個(gè)時(shí)間段區間，電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)在下班后進(jìn)行充電的概率較大。而這期間本身就是住宅小區用電高峰期，電動(dòng)汽車(chē)集中在此時(shí)間段充電會(huì )增加用電量，造成高峰時(shí)期電力負荷的緊張,給住宅小區配電設施帶來(lái)運行風(fēng)險，同時(shí)電力系統出現“峰上加峰"的現象。為此，需要通過(guò)充電價(jià)格引導用戶(hù)，改變其充電習慣,避免造成電力負荷緊張的局面。

2住宅小區充電模式分析

小區用戶(hù)購買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)，主要用于生活、工作需求，在小區充電較為方便,工作日下班后、周末全天充電均可,用于第二天上班或生活使用,適合交流慢充?？紤]在分時(shí)充電價(jià)格響應的有序充電方式下,不需要在小區配置專(zhuān)人管理電動(dòng)汽車(chē)接入充電樁,只通過(guò)充電價(jià)格引導用戶(hù)主動(dòng)響應充電。

2.1 無(wú)需充電方式

無(wú)序充電方式下，不論充電價(jià)格如何變化,電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)下班后將電動(dòng)汽車(chē)連接到住宅小區充電樁充電，近似恒功率充滿(mǎn)電才斷開(kāi)充電連接。整個(gè)住宅小區所有電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)在有充電樁閑置的情況下，下班后隨機接入充電。

2.2 分時(shí)電價(jià)響應的有序充電方式

分時(shí)電價(jià)響應的有序充電方式是在充電電價(jià)分時(shí)段、充電服務(wù)價(jià)固定統一的前提下,部分電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)下班后沒(méi)有立即連接充電樁，而是選擇在一段時(shí)間后連接充電，目的是花費較低的充電成本費用充滿(mǎn)電。充電電價(jià)執行國家規定的一般工商業(yè)峰谷分時(shí)電價(jià)。

2.3 動(dòng)態(tài)服務(wù)價(jià)響應的有序充電方式

動(dòng)態(tài)服務(wù)價(jià)響應的有序充電方式是在充電價(jià)格分時(shí)段(充電電價(jià)、服務(wù)價(jià)均分時(shí)段)的前提下，部分電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)下班后沒(méi)有立即連接充電樁，而是選擇在一段時(shí)間后連接充電，目的是花費較低的充電成本費用充滿(mǎn)電。 充電服務(wù)價(jià)制定規則。住宅小區配電室變壓器容量是影響小區電動(dòng)汽車(chē)充電的關(guān)鍵因素。為更有效地利用變壓器余量，通過(guò)充電服務(wù)價(jià)響應參與住宅小區普通電力負荷曲線(xiàn)調度，根據上一時(shí)段電力負荷計算該時(shí)段的充電服務(wù)價(jià)。利用各時(shí)段價(jià)格差，通過(guò)充電管理系統控制充電樁電流大小，鼓勵用戶(hù)將充電負荷轉移到普通電力負荷較低的時(shí)段，實(shí)現較大化利用住宅小區變壓器容量。

充電服務(wù)價(jià)與普通電力負荷的關(guān)系為：

式(3),(4)中：P'n(t)為t時(shí)段普通電力負荷;Pn為一天中普通電力負荷平均值。v0為固定充電服務(wù)價(jià)，指充電樁運營(yíng)企業(yè)向充電車(chē)主收取一定服務(wù)費彌補建設成本,本文取0.45元/千瓦時(shí)。

圖1充電服務(wù)價(jià)變化曲線(xiàn)

高峰期充電，避免住宅小區配電設施超負載運行;普通電力負荷低時(shí),充電服務(wù)價(jià)相對較低，吸引、鼓勵住宅小區充電用戶(hù)選擇接入充電，提高住宅小區配電設施利用率。電動(dòng)汽車(chē)的充電負荷具有可轉移性,在充電服務(wù)價(jià)格差的刺激下，電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)為降低充電費用，盡量選擇在充電服務(wù)價(jià)低的時(shí)段充電也就是將充電負荷聚集到普通電力負荷少的時(shí)段充電,充分利用小區配電室變壓器容量。在0 ： 00-6 : 00時(shí)間段內，充電服務(wù)價(jià)相對較低，在0.2元/千瓦時(shí)以下;在17 : 00-22 : 00時(shí)間段內，充電服務(wù)價(jià)相對較高，在0.8元/千瓦時(shí)以上。

3有序充電優(yōu)化模型

3.1 優(yōu)化目標

有序充電優(yōu)化策略目標是在現有住宅小區配電網(wǎng)變壓器余量的基礎上，通過(guò)用戶(hù)主動(dòng)響應，讓用戶(hù)充電費用降特別多。

3.2 有序充電模型

(1)充電價(jià)格函數:s(t)=q(t) + v(t)無(wú)序充電方式下,q(t)、v(t)、s(t)為常數。

分時(shí)電價(jià)下的有序充電方式,q(t)為階段函數,v(t)為一常數，因此s(t)為變量。

動(dòng)態(tài)服務(wù)價(jià)下的有序充電方式,q(t)為階段函數,v(t)為動(dòng)態(tài)變量，因此s(t)為變量。

式中:s(t)為t時(shí)段充電價(jià)格,q(t)為t時(shí)段充電電價(jià),v(t)為t時(shí)段充電服務(wù)價(jià)。

(2)配變余量函數：

式中Sn為小區配電室變壓器額定容量;COSφN為變壓器額定功率因數;μ為變壓器負載率;Pb(t)為t時(shí)段住宅小區配電網(wǎng)普通電力負荷pi+(t)為t時(shí)段變壓器用電余量。本公式是指充電樁與普通電力負荷同時(shí)接在一臺變壓器上，充電樁有功功率與普通電力負荷有功功率之和是變壓器負載。 在不超過(guò)住宅小區配電變壓器容量的前提下,以用戶(hù)充電費用很低為目標建立函數：

式⑸ 中Pev,i(t)為第i輛電動(dòng)汽車(chē)t時(shí)段充電功率,N為電動(dòng)汽皋充電樁臺數△t為時(shí)間間隔;γ為各時(shí)段超出小區配電變壓器額定容量限制的懲罰因子本文取10元/千瓦。定義符號函數

3.3 約束條件

電動(dòng)汽車(chē)充電響應主要受住宅小區電壓范圍、 充電容量、線(xiàn)路熱負荷等因素限制。

1. 住宅小區可允許的電壓范圍約束充電樁側的電壓維持額定范圍為：

2. 
   

式(7)中：Vi為第i個(gè)充電樁的電壓，Vmin和Vmax分別為住宅小區配電網(wǎng)允許的較大、較小電壓值。

1. 小區充電站內的充電功率變化范圍為：

2. 
   

式(8)中:△P0為當前時(shí)段與上一時(shí)段小區充電站的充電功率變化范圍，本文取20kW。

(3)充電容量約束

式⑼ 中SOCi,0為第i輛電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的初始荷電狀態(tài);Wi為第i輛電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池容量。

(4)荷電狀態(tài)連續性約束

式(10)中SOCi,0為第i輛電動(dòng)汽車(chē)在t時(shí)間段末電池的荷電狀態(tài),SOCt-i為第i輛電動(dòng)汽車(chē)在(t-1)時(shí)間段末電池的荷電狀態(tài)。

(5)線(xiàn)路熱負荷約束

式(11)中:LMCLMCMAX祝嗅分別為線(xiàn)路的熱負荷、較大熱負荷。

3.4有序充電控制算法

本文結合Monte-Carlo模擬，采用改進(jìn)粒子群算法(improved particle swarmoptimization, IPS0)求解問(wèn)題，并引入動(dòng)態(tài)慣性因子w。

式(12） 中：Wmax、Wmin為慣性因子的較大、較小值，一般Wmax=0.9,Wmin =0.4,t、Tmax分別為當前迭代次數與設置的較大迭代次數。 使用IPSO進(jìn)行優(yōu)化求解時(shí)，將第i輛電動(dòng)汽車(chē)在t時(shí)段的充電功率變量xit作為粒子的位置坐標,粒子維數為NxT。

圖2有序充電方式算法流程圖

本文研究24小時(shí)進(jìn)行數學(xué)優(yōu)化，采用Madab仿真求解，其算法流程圖如圖2所示。

4仿真算例

4.1 住宅小區配電網(wǎng)

以山東省某市住宅小區為例，其設備參數:一臺配電變壓器容量為800kVA,額定功率因數0.95,較大允許負載率0.9,變比10/0.4kV,三相線(xiàn)路2.8km,單相電纜1.2km,480家住宅用戶(hù)，低壓配電網(wǎng)電壓在額定電壓220/380V允許的+10%-10%范圍內波動(dòng)。經(jīng)調査了解,住宅小區內電動(dòng)汽車(chē)保有量48輛,有長(cháng)城C30EV、比亞迪e5、北汽EX360等電動(dòng)汽車(chē)品牌，電池容量大致在25kWh~80kWh,計劃近期購買(mǎi)或更換電動(dòng)汽車(chē)有72戶(hù)。如果要對該住宅小區統一安裝充電樁，計劃安裝60臺功率7kW交流充電樁，車(chē)樁比約2 ：1。

4.2 電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電方式

電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電，電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)不受充電價(jià)格影響，隨機接入充電樁啟動(dòng)充電,16 : 00-20 : 00時(shí)間段充電負荷出現高峰期。住宅用戶(hù)由于下班回家，電視、廚房等用電設備開(kāi)啟，在18 : 00-22 : 00時(shí)間段，普通電力負荷出現負荷高峰期。計入住宅小區電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)充電負荷，總負荷曲線(xiàn)在18 : 00-20 : 00時(shí)間段內出現“峰峰疊加"現象，較高負荷達到866kW,超出較大允許負荷684kW約27%( 圖3)。

圖3無(wú)序充電方式下的負荷變化曲線(xiàn)

在考慮接入48輛電動(dòng)汽車(chē)的前提下，引入懲罰因子對超出小區配變容量限制予以加收費用，利用IPSO求解目標函數，用戶(hù)充電費用10931元。住宅小區配電變壓器已超載,無(wú)法滿(mǎn)足小區繼續新增電動(dòng)汽車(chē)充電需求。在該時(shí)間段內變壓器出現過(guò)載現象，線(xiàn)路過(guò)熱，可能影響變壓器等設備過(guò)載、線(xiàn)路跳閘,嚴重影響整個(gè)住宅小區正常用電。由此可見(jiàn)，無(wú)序充電方式既不安全，又不經(jīng)濟。

4.3 分時(shí)電價(jià)響應的有序充電方式

有90%電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)響應分時(shí)電價(jià)下的有序充電方式，其中30%電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)選擇在下班后平時(shí)段（21 : 00-23 : 00）接入充電樁充電,60%電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)選擇在下班后谷時(shí)段（23 : 00-7 : 00）接入充電樁充電，剩余10%電動(dòng)汽車(chē)仍選擇在下班后隨機接入充電樁充電（表1）。

表1分時(shí)段充電價(jià)格表

在21 : 00之后充電負荷開(kāi)始增加,23 : 00之后再次出現陡增趨勢;22 : 00總負荷出現較大峰值605kW,在小區配電變壓器安全運行容量范圍內（圖4）。求解目標函數，用戶(hù)充電費用2217元,與無(wú)序充電方式相比較,充電費用節省80%。

圖4分時(shí)電價(jià)響應的有序充電方式負荷變化曲線(xiàn)

隨機抽取第3輛電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)為例，分析計算該用戶(hù)充電費用。該用戶(hù)電動(dòng)汽車(chē)品牌是北汽EX360,電池容量48kWh,充電起始荷電狀態(tài)SOC為28%, 用戶(hù)需求是充滿(mǎn)電,SOC達到100%根據用戶(hù)需求，按照恒功率7kW交流充電樁充電，北汽EX360充滿(mǎn)電需5小時(shí)（表2）。

表2不同充電方式下的充電費用明細

在無(wú)序充電方式下,該用戶(hù)17 : 30下班到住宅小區接入充電樁充電，在峰時(shí)段（17 : 30-21 : 00）充電3.5h,在平時(shí)段（21 : 00-22 : 30）充電1.5h0北汽EX360單次充滿(mǎn)電，需花費用戶(hù)44.83元。 用戶(hù)響應分時(shí)電價(jià)下的有序充電方式,分別為響應平時(shí)段有序充電和響應谷時(shí)段有序充電。響應平時(shí)段有序充電，用戶(hù)下班后沒(méi)有接入充電樁充電而是在21 : 00接入充電。在平時(shí)段（21 : 00-23 : 00）充電2h,在谷時(shí)段（23 : 00-次日2 : 00）充電3h。同理計算，北汽EX360單次充滿(mǎn)電,需花費用戶(hù)41.71元,充電費用節省7%。響應谷時(shí)段有序充電，用戶(hù)下班后沒(méi)有接入充電樁充電，而是在23 : 00接入充電。在谷時(shí)段（23 : 00-次日4 : 00）充電5h。同理計算,北汽EX360單次充滿(mǎn)電，需花費用戶(hù)37.54元,充電費用節省16%。

4.4 動(dòng)態(tài)服務(wù)價(jià)響應的有序充電方式

考慮48輛電動(dòng)汽車(chē)充電負荷響應有序充電，在充電電價(jià)分時(shí)段的基礎上,90%用戶(hù)響應充電服務(wù)價(jià)有序充電方式。住宅小區電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)結合自身出行需求，由充電管理系統控制充電樁電流大小，盡量選擇在充電價(jià)格較低時(shí)間段充電。充電負荷主要集中在充電電價(jià)谷時(shí)段(23 : 00-6 : 00)、充電服務(wù)價(jià)低時(shí)段(13 : 00-15 : 30)充電(圖1)。夜間，普通電力負荷雖然在22：00之后急劇下降，但充電價(jià)格也同時(shí)下降，吸引電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)積極參與充電服務(wù)價(jià)下的有序充電方式。白天，充電電價(jià)在平時(shí)間段(11 : 30-16 : 00)較低,充電服務(wù)價(jià)在13 : 00-15 : 30時(shí)間段較低，相互疊加，共同作用，影響充電價(jià)格在13 : 00-15 : 30時(shí)間段較低，電動(dòng)汽車(chē)充電負荷增加約100kWo與此同時(shí)，普通電力負荷在10 : 00-13 : 00時(shí)間段迎來(lái)負荷“小高峰"，再次疊加,形成總負荷在時(shí)間段11 : 30-13 : 00時(shí)間段形成“小高峰"，較大負荷400kW,仍在小區配電變壓器安全運行容量范圍內。求解目標函數，用戶(hù)充電費用1334元，與無(wú)序充電方式相比較，充電費用節省 88%(圖 5)。

圖5小區內48輛電動(dòng)汽車(chē)響應動(dòng)態(tài)服務(wù)價(jià)有序充電方式的負荷變化曲線(xiàn)

計入小區用戶(hù)計劃的72輛電動(dòng)汽車(chē)后，仿真模擬120輛電動(dòng)汽車(chē)充電負荷響應充電服務(wù)價(jià)下的有序充電，總負荷曲線(xiàn)更趨于平緩(圖6)。

圖6小區內120輛電動(dòng)汽車(chē)響應動(dòng)態(tài)服務(wù)價(jià)有序充電方式的負荷變化曲線(xiàn)

48輛電動(dòng)汽車(chē)、120輛電動(dòng)汽車(chē)充電負荷分別響應充電服務(wù)價(jià)下的有序充電與無(wú)序充電方式相比較負荷波動(dòng)性(表3)。

與分時(shí)電價(jià)下的有序充電方式相比,動(dòng)態(tài)服務(wù)價(jià)的有序充電方式更能為用戶(hù)有效節省充電費用。 而且從小區配電變壓器負荷波動(dòng)性角度看，通過(guò)響應普通電力負荷曲線(xiàn)制定的動(dòng)態(tài)充電服務(wù)價(jià)，對電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)參與有序充電更具有吸引性。在同一小區配電變壓器，更多的電動(dòng)汽車(chē)充電負荷接入，不僅不超變壓器負載,而且總負荷曲線(xiàn)波動(dòng)性趨于平緩,“移峰填谷"作用更為明顯。

5有序充電方式應用

在本文描述的基于分時(shí)電價(jià)、動(dòng)態(tài)服務(wù)價(jià)響應的兩種有序充電方式基礎上，提出住宅小區停車(chē)位安裝充電樁響應有序充電建設方案，用于指導實(shí)際商業(yè)應用。

5.1 住宅小區公共停車(chē)位充電樁建設方案

對于老舊小區，可能不存在物業(yè)公司等管理部門(mén),公共停車(chē)位歸業(yè)委會(huì )或居委會(huì )所有;對于新建小區，一般公共停車(chē)位由物業(yè)公司負責管理。無(wú)論老舊小區還是新建小區，均可以由第三方建設運營(yíng)企業(yè)建設有序充電樁,響應動(dòng)態(tài)分時(shí)充電價(jià)格激勵，停車(chē)位經(jīng)營(yíng)管理單位（業(yè)委會(huì )或居委會(huì )、物業(yè)公司）參與收益分配,增加積極性。

5.2 住宅小區個(gè)人停車(chē)位充電樁建設方案

住宅小區業(yè)主在個(gè)人停車(chē)位安裝隨車(chē)配建的充電樁，可以通過(guò)程序升級等技術(shù)改造,申請加入動(dòng)態(tài)分時(shí)充電價(jià)格響應有序充電，利用業(yè)主一般白天上班、停車(chē)位閑置時(shí)間，將個(gè)人停車(chē)位及停車(chē)位上的充電樁共享，為其他電動(dòng)汽車(chē)提供停車(chē)服務(wù)和充電服務(wù),通過(guò)個(gè)人停車(chē)位共享獲得收益o個(gè)人通過(guò)停車(chē)位共享能夠滿(mǎn)足其他車(chē)輛停放、 充電，獲得收益或抵扣個(gè)人充電費;停車(chē)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)管理單位通過(guò)合作能從充電客戶(hù)獲取停車(chē)費、從第三方建設運營(yíng)企業(yè)獲取充電設施固定租金收入或服務(wù)費分成收益。住宅小區不僅解決了充電難問(wèn)題，還解決了停車(chē)難問(wèn)題，停車(chē)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)管理單位獲取了“停車(chē)費+固定租金（或服務(wù)費分成）"收入,電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)能用低成本充滿(mǎn)電，第三方建設運營(yíng)企業(yè)提高了充電設施使用率，實(shí)現了多方合作、互利共贏(yíng)局面。

6 安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺

6.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營(yíng)云平臺系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的電動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地數據采集和監控，實(shí)時(shí)監控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢(xún)等。同時(shí)對充電機過(guò)溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過(guò)壓，欠壓，絕緣低各類(lèi)故障進(jìn)行預警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶(hù)通過(guò)微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

6.2應用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

6.3系統結構

6.3.1系統分為四層：

1）即數據采集層、網(wǎng)絡(luò )傳輸層、數據中心層和客戶(hù)端層。

2）數據采集層：包括電瓶車(chē)智能充電樁通訊協(xié)議為標準modbus-rtu。電瓶車(chē)智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進(jìn)行電能計量和保護。

3）網(wǎng)絡(luò )傳輸層：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )將數據上傳至搭建好的數據庫服務(wù)器。

4）數據中心層：包含應用服務(wù)器和數據服務(wù)器，應用服務(wù)器部署數據采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數據服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶(hù)端層：系統管理員可在瀏覽器中訪(fǎng)問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費平臺。終端充電用戶(hù)通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實(shí)時(shí)監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時(shí)為運維人員提供運維APP，充電用戶(hù)提供充電小程序。

6.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

6.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數、充電時(shí)長(cháng)、充電金額、充電度數、充電樁故障等進(jìn)行統計顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

6.4.2.實(shí)時(shí)監控

實(shí)時(shí)監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(guò)程中的充電電量、充電電壓/電流，充電樁告警信息等。

6.4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶(hù)賬戶(hù)，對其進(jìn)行賬戶(hù)進(jìn)行充值、退款、凍結、注銷(xiāo)等操作，可查看小區用戶(hù)每日的充電交易詳細信息。

6.4.4故障管理

設備自動(dòng)上報故障信息，平臺管理人員可通過(guò)平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運維人員可通過(guò)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(hù)也可通過(guò)充電小程序反饋現場(chǎng)問(wèn)題。

6.4.5統計分析

通過(guò)系統平臺，從充電站點(diǎn)、充電設施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢(xún)充電交易統計信息、能耗統計信息等。

6.4.6基礎數據管理

在系統平臺建立運營(yíng)商戶(hù)，運營(yíng)商可建立和管理其運營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設施，維護充電設施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線(xiàn)卡用戶(hù)充值、 凍結和解綁。

6.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢(xún)流量卡使用情況、查詢(xún)充電\充值情況，進(jìn)行遠程參數設置，同時(shí)可接收故障推送

6.4.8充電小程序

面向充電用戶(hù)使用，可查看附近空閑設備，主要包含掃碼充電、賬戶(hù)充值，充電卡綁定、交易查詢(xún)、故障申訴等功能。

6.5系統硬件配置

7結語(yǔ)

在考慮住宅小區充電樁難安裝的背景下，本文根據電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)出行習慣、充電特點(diǎn)和住宅小區配電變壓器容量限制因素，提出利用改進(jìn)粒子群算法建立以用戶(hù)充電費用較低為目標的數學(xué)模型。通過(guò)仿真分析，得到以下結論:與無(wú)序充電方式相比， 兩種有序充電方式都能節省充電費用，負荷波動(dòng)性趨于平緩；與分時(shí)電價(jià)響應的有序充電方式相比,通過(guò)小區配網(wǎng)負荷曲線(xiàn)制定的動(dòng)態(tài)服務(wù)價(jià)響應有序充電方式更能夠平抑負荷曲線(xiàn)，提升小區配網(wǎng)設施利

用率與安全性，且對電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)吸引度高,能夠積極響應。規?；妱?dòng)汽車(chē)應用后，響應動(dòng)態(tài)分時(shí)電價(jià)的有序充電方式的用戶(hù)比例越高,“移峰填谷"作用越明顯。

參考文獻

［1］李海斌，李正明.居民小區電動(dòng)汽車(chē)有序充電策略研究[J].自動(dòng)化與儀表,2021, 36(07) ：11-15, 57.

［2］肖白,朱珈汛，姜卓，等.考慮車(chē)輛充電調度機制的電動(dòng)公交車(chē)充電站規劃[J] •電力自動(dòng)化設備,2022,42(01): 148-155.

［3］蘇海鋒，梁志瑞•基于峰谷電價(jià)的家用電動(dòng)汽車(chē)居民小區有序充電控制方法[J].電力自動(dòng)化設備,2015, 35(06) ：17-22.

［4］歐名勇，陳仲偉,譚玉東，等.基于峰谷分時(shí)電價(jià)引導下的電動(dòng)汽車(chē)充電負荷優(yōu)化[J].電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報,2020,35(05) ：54-59.

［5］于浩明，牟欣瑋，劉杰，楊詰，林芳，吳長(cháng)龍,林英俊,住宅小區動(dòng)態(tài)分時(shí)充電價(jià)格響應的電動(dòng)汽車(chē)有序充電策略.

［6］安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版.

作者簡(jiǎn)介：魏健輝，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，手機:13681652469(微信)