产品技术咨询工程师 李亚娜 18761502857

摘要： 随着全球对环境保护和可持续发展的关注度不断提升，电动汽车产业迎来了发展机遇。车联网技术作为连接电动汽车与外部环境的关键纽带，为实现电动汽车群的有序充电提供了崭新的技术手段。本研究深入剖析车联网环境下电动汽车群有序充电优化策略，多方面探讨其在能源利用、电网稳定等多方面的重要意义，详细分析面临的诸多挑战，并提出一系列行之有效的优化方法。阐述安科瑞充电桩收费运营云平台在推动有序充电进程中的贡献，该平台通过整合充电资源、优化调度机制以及提升用户体验等多维度功能，为电动汽车群有序充电的大规模应用提供了坚实的技术支撑与运营保障，对未来智能交通与能源管理领域的协同发展具有深远意义。

　　关键词：车联网；电动汽车群；有序充电；安科瑞充电桩收费运营云平台

　　一、引言

　　在当今时代，传统燃油汽车所带来的环境污染与能源危机问题日益严峻，电动汽车因其低排放特性成为全球汽车产业转型升级的核心方向。然而，随着电动汽车保有量呈指数级增长，其无序充电行为给电力系统带来了一系列严峻挑战。例如，在用电高峰期，大量电动汽车集中充电会导致电网负荷急剧攀升，进一步加剧峰谷差，降低电网设备的运行效率与使用寿命；同时，可能引发电压波动、谐波污染等电能质量问题，严重影响电力系统的安全稳定运行以及其他电力用户的正常用电。车联网技术的蓬勃发展为解决这些问题开辟了新的途径，它借助通信技术与信息处理手段，构建起电动汽车、充电设施、电网以及用户之间的紧密信息交互网络，从而为实现电动汽车群的有序充电提供了可能，这对于推动电动汽车产业的可持续发展以及构建智能、有效、绿色的能源体系具有关键的战略意义。

　　二、车联网环境下电动汽车群有序充电的意义

　　2.1削峰填谷

　　在电力系统的运行过程中，负荷的峰谷差一直是影响系统运行效率与经济性的重要因素。电动汽车群的无序充电往往会与居民用电、工业用电等常规用电负荷叠加，使得电网在特定时段承受巨大的负荷压力。而有序充电策略则能够充分利用车联网所提供的信息优势，准确掌握每辆电动汽车的充电需求与可调度时间窗口。通过制定灵活的充电计划，引导电动汽车在电网负荷低谷期进行充电，例如深夜时段，此时电力供应相对充裕且电价较低。在负荷高峰期，如傍晚居民用电高峰时段，则适当控制或减少电动汽车的充电功率，甚至暂停部分非紧急充电需求的电动汽车充电。这样一来，能够有效平滑电网的负荷曲线，显著降低峰谷差，提高电网设备的利用率，减少为满足尖峰负荷而额外建设的发电与输电设施投资，从而大幅降低电网的整体运行成本，实现电力资源的优化配置与有效利用。

　　2.2提升电能质量

　　电能质量是衡量电力系统运行稳定性与可靠性的重要指标。当大量电动汽车同时接入电网进行充电时，由于充电设备的非线性特性以及充电电流的随机性，易引发一系列电能质量问题。例如，充电过程中的谐波电流注入电网，会导致电压波形畸变，影响其他电力设备的正常运行，降低其使用寿命；瞬间的大功率充电需求可能引起电压波动与闪变，对敏感电力设备造成损害，甚至影响到周边居民的正常用电体验。而车联网环境下的有序充电策略能够通过智能调度与控制，对电动汽车群的充电过程进行精细化管理。根据电网的实时电压、电流等电能质量参数以及各区域的负荷分布情况，合理分配充电功率与时间，避免大规模集中充电所带来的冲击性负荷。同时，采用谐波技术与无功补偿策略，对充电设备进行优化控制，有效减少谐波电流的产生与注入，维持电网电压的稳定，从而多面提升电能质量，保障电力系统的安全稳定运行以及其他电力用户的正常用电权益。

　　2.3促进电动汽车普及

　　电动汽车的广泛普及不仅仅取决于车辆本身的性能与价格，充电设施的便利性与充电体验也是至关重要的影响因素。在无序充电模式下，由于缺乏有效的统筹规划与管理，往往会出现充电设施利用率不均的情况，部分热门区域的充电桩长时间处于排队等待状态，而一些偏远区域的充电桩则闲置率较高。这不仅增加了用户的充电等待时间与焦虑感，降低了用户对电动汽车的使用满意度，还在一定程度上阻碍了电动汽车的进一步推广。车联网环境下的有序充电优化策略能够借助大数据分析与智能预测技术，深入了解不同区域、不同时间段的充电需求分布规律。基于此，通过合理规划充电设施的布局与建设，优化充电资源的配置，提高充电设施的整体利用率。同时，为用户提供个性化的充电服务，如根据用户的出行计划与电池剩余电量，提前预约合适的充电时间与地点，并提供实时的充电状态查询与导航引导功能。这样能够大大地提升用户的充电体验，增强用户对电动汽车的使用信心与满意度，从而有力地促进电动汽车在全社会的广泛普及，加速交通领域的能源转型进程。

　　三、车联网环境下电动汽车群有序充电面临的挑战

　　3.1信息交互复杂性

　　车联网作为一个庞大而复杂的信息交互系统，涵盖了海量的电动汽车、种类繁多的充电设施、庞大复杂的电网以及需求各异的用户群体。在这个系统中，信息的种类丰富，包括电动汽车的电池状态信息（如电量、健康度、充电倍率等）、位置信息、行驶计划信息；充电设施的类型、规格、运行状态信息；电网的实时负荷信息、电能质量信息、电价政策信息；用户的充电偏好信息、出行习惯信息等。这些信息不仅数据量巨大，而且具有高度的动态性与实时性要求，需要在不同主体之间进行快速、准确、安全的传输与交互。然而，由于不同设备与系统之间的通信协议差异、数据格式不统一以及网络安全隐患等问题，导致信息交互面临诸多困难。例如，部分老旧充电设施可能采用的是早期的通信标准，与新型电动汽车或电网管理系统之间的兼容性较差，无法实现有效的数据传输；在信息传输过程中，容易受到网络攻击、数据泄露等安全威胁，影响用户隐私与电网运行安全。因此，如何构建一个统一、有效、安全的信息交互平台，确保车联网中各类信息的顺畅流通与有效利用，是实现电动汽车群有序充电面临的首要挑战。

　　3.2用户充电需求多样性

　　电动汽车用户群体具有高度的多样性，其充电需求受到多种因素的综合影响。首先，不同用户的出行习惯差异巨大，部分用户主要用于日常通勤，其充电时间相对固定且集中在下班后或夜间；而另一些用户则可能从事物流配送、出租车运营等行业，其充电需求具有随机性与高频次特点，需要在运营间隙快速充电以维持车辆的持续运行。其次，用户的行驶里程需求也各不相同，一些短途出行用户可能只需少量充电即可满足日常需求，而长途出行用户则对电池续航里程与充电速度有更高的要求。此外，用户对于充电成本的敏感度也存在差异，部分用户愿意为了节省充电时间而选择在高峰时段使用快充服务，即使电价较高；而另一些注重经济性的用户则更倾向于在电价低谷时段进行慢充。这种用户充电需求的多样性使得在制定统一的有序充电策略时面临巨大挑战。如何在满足电网整体运行要求的前提下，充分考虑不同用户的个性化需求，兼顾充电效率、成本与用户满意度，是实现电动汽车群有序充电优化管理的关键难点之一。

　　3.3电网承载能力不确定性

　　电网的承载能力并非一成不变，而是受到多种复杂因素的动态影响。一方面，电力系统的负荷本身具有明显的时变性与季节性特征，在不同的时间段（如工作日与节假日、夏季与冬季），居民用电、工业用电等常规负荷的需求差异较大，这使得电网在不同时期能够分配给电动汽车充电的剩余容量存在很大不确定性。另一方面，随着分布式能源（如太阳能、风能等可再生能源发电系统）在电网中的广泛接入，其发电功率的随机性与间歇性进一步加剧了电网运行状态的复杂性。例如，在晴朗的白天，太阳能发电系统可能会产生大量的电能，使得电网在该时段的承载能力相对较强；但在夜间或阴天等情况下，太阳能发电功率骤降，电网的供电能力则会相应减弱。此外，电网中的设备故障、线路检修等突发情况也会对电网的承载能力产生临时性的影响。在这种电网承载能力不确定性的背景下，如何实时、准确地评估电网的可用容量，并据此动态调整电动汽车群的有序充电策略，以确保电网的安全稳定运行，是车联网环境下电动汽车群有序充电面临的又一严峻挑战。

　　四、车联网环境下电动汽车群有序充电优化策略

　　4.1基于价格激励的优化策略

　　通过制定分时电价、峰谷电价等价格机制，引导用户在电价较低的时段进行充电。建立电动汽车用户响应模型，根据电价变化调整充电功率和时间，以实现电网负荷的优化。

　　4.2基于智能调度的优化策略

　　利用车联网获取电动汽车的电池状态、位置、预计充电时间等信息，结合电网负荷预测，通过智能算法对电动汽车群进行充电调度。例如，采用遗传算法、粒子群优化算法等优化充电顺序和充电功率分配，使充电负荷与电网负荷相匹配。

　　五、安科瑞充电桩收费运营云平台助力有序充电开展

　　5.1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。

　　5.2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。

　　5.3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。

　　5.4安科瑞充电桩云平台系统功能

　　5.4.1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。

　　5.4.2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。

5.4.3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。

5.4.4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。

5.4.5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。

5.4.6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。

5.4.7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

5.4.8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。

5.5系统硬件配置

　　六.结论

　　车联网环境下电动汽车群有序充电对于提高电网运行效率、促进电动汽车产业发展具有重要的意义。尽管面临诸多挑战，但通过合理的优化策略如基于价格激励和智能调度等方法可以有效改善充电管理。安科瑞充电桩收费运营云平台凭借其完善的功能在助力有序充电开展方面表现出显著优势，通过整合充电资源、优化用户管理和智能调度等手段，为实现电动汽车群有序充电提供了有力的支持，在未来的电动汽车充电基础设施建设与运营管理中将发挥越来越重要的作用。

　　参考文献：

　　[1]何伟,孙广波.车联网环境下电动汽车群有序充电优化策略

　　[2]蒋怡静,于艾清,黄敏丽.考虑用户满意度的电动汽车时空双尺度有序充电引导策略

　　[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版