一、背景:为什么要做有序充电?
在全球倡导绿色出行与可持续发展的大背景下,电动汽车凭借其环保、节能等诸多优势,市场份额持续攀升。电动汽车保有量的迅猛增长,使得充电需求呈爆发式增长。然而,这一趋势也给电网带来了前所未有的挑战。
当大量电动汽车无序充电时,尤其在用电高峰时段集中充电,会使配电网瞬间承受巨大的负荷压力,极大地增加了配变峰值负荷。这种超出配电网承载能力的负荷冲击,可能导致配电网线路过载、电压跌落等一系列问题,严重威胁电网的安全稳定运行,同时也加速了电力设备的损耗,缩短了设备使用寿命。据相关研究表明,无序充电可能使配变峰值负荷增加 30% 以上。
另一方面,传统配电网在规划与建设时,并未充分考虑大规模电动汽车充电的需求。若要满足无序充电带来的负荷增长,就需要对配电网进行大规模的升级改造,这无疑将耗费巨额的资金与时间成本。据估算,为应对无序充电,部分地区可能需要将配电容量扩大数倍,建设成本高达数亿元。
因此,为保障电网的安全稳定运行,降低运营成本,提高能源利用效率,实施电动汽车有序充电已刻不容缓。
二、安科瑞有序充电系统驱动智能调度
(一)核心逻辑:用时间换成本,用数据提效率
安科瑞有序充电系统的核心在于,通过对用户充电行为、用能行为的灵活引导与主动调控,实现能源资源的优化配置。其核心逻辑可以概括为 “用时间换成本,用数据提效率”。
用时间换成本,是指充分利用峰谷电价政策。在夜间等低谷电价时段,如电价低至 0.3 元 / 度时,引导用户集中充电,相比高峰时段,单度电成本可降低 60%,从而帮助用户节省大量充电费用。
用数据提效率,则是借助先进的大数据分析技术,对用户充电习惯、历史数据、电网负荷情况等多维度数据进行深入挖掘与分析。通过精准的数据洞察,系统能够更合理地安排充电计划,提高充电效率,降低电网运营成本。
(二)有序充电系统主要功能
光伏发电功率预测系统:该系统紧密结合光伏发电预测和负荷预测数据,精确计算充电可用容量。同时,依据充电历史特点,对储能系统进行科学合理的充放电控制。必要时,系统还能灵活调整电动汽车充电功率、价格,以此实现对充电行为的有效调控。这不仅显著提高了系统运行的稳定性,还能极大程度地降低充电成本。在光照充足的白天,系统可根据光伏发电量,适当降低从电网取电进行充电的功率,优先利用清洁能源,降低电费支出。
能量管理策略:在确保变压器安全运行的前提下,系统对能源进行全面优化调控。通过有效消除峰谷差、平滑负荷,实现短时柔性扩容,大大提高了电力设备的运行效率,能够精准补偿负荷波动。当电网负荷处于高峰时,系统自动降低部分充电桩的充电功率,避免对电网造成过大冲击;而在负荷低谷时,则适当提高充电功率,充分利用电网剩余容量。此外,在不允许对电网送电的情况下,系统可通过调节光伏发电、储能充电以及充电桩等多种方式,有效防止逆功率现象的发生,保障电网稳定运行。
有序充电:系统实时、精准地监测变压器负荷率,快速计算变压器剩余容量。在此基础上,结合充电需求和储能系统放电容量,对充电过程进行动态控制。具体措施包括用户权限识别,确保只有授权用户能够进行充电操作;充电行为统计,详细记录用户的充电时间、充电量等信息,为后续数据分析提供依据;充电功率控制,根据电网负荷情况和变压器剩余容量,灵活调整充电桩的输出功率;允许 / 禁止新增充电,在电网负荷紧张时,限制新的充电请求,保障正在充电车辆的正常运行;调整充电价格,通过价格杠杆引导用户在电网负荷低谷时段充电。通过这些措施,逐步培养用户良好的充电习惯,提高电网对充电的友好度和容纳能力。
充电运营管理:为提升用户充电体验和服务质量,安科瑞开发了功能强大的充电运营管理平台。该平台基于先进的物联网和大数据技术,实现了对充电桩的全方位监控、高效调度和精细化管理。用户可通过专属的 APP 或小程序,提前预约充电时间和充电桩,有效避免在充电站排队等待的情况,节省用户时间成本。同时,用户的预约行为也为充电站提供了更准确的充电需求数据,便于后续进行科学合理的调度和管理。平台支持扫码 / 刷卡充电、寻桩导航、订单管理、充电桩监控、收益分析等丰富功能。用户可在手机上实时查看充电进度、在线开具发票、进行余额管理等,操作便捷,极大地提升了用户满意度。
三、硬件筑牢安全底线
(一)防火限流保护器(ASCP 系列)
在充电过程中,电气安全至关重要。安科瑞的防火限流保护器(ASCP 系列)具备卓越的性能,能够在极短的时间内,即 150 微秒内迅速切断短路电流,从根本上杜绝火灾隐患,为充电设施和人员安全提供了坚实可靠的保障。
微电网协调控制器(ACCU - 100)犹如有序充电系统的 “智慧大脑”。它能够实时、精准地监测变压器负载情况,并通过先进的算法自动分配充电功率,确保每一台充电桩的充电功率都处于合理范围内,有效避免过载风险,保障整个充电系统的稳定运行。
四、运营提升用户体验
(一)智能地锁 + AI 识别
为解决充电站常见的油车占位和车辆充满未驶离问题,安科瑞采用了智能地锁 + AI 识别技术。通过 AI 摄像头对车辆进行智能识别,一旦发现油车占用充电车位,系统自动计费,促使油车尽快驶离。对于车辆充满电后未及时驶离的情况,系统按每分钟加收占位费,以此提高充电桩的使用效率,确保真正有充电需求的车辆能够及时使用充电桩。
(二)一站式小程序
安科瑞开发的一站式小程序,为用户提供了便捷、高效的充电服务体验。用户通过小程序,可实时查看充电进度,随时掌握车辆充电状态;在线开具发票,方便用户进行费用报销;进行余额管理,及时充值,确保充电过程不受影响。这些贴心的功能设计,极大地提升了用户满意度,据统计,使用该小程序后,用户满意度提升了 35%。
五、案例分享
某大型商业综合体停车场引入了安科瑞有序充电解决方案。该停车场原有变压器容量为 1000kVA,此前由于电动汽车无序充电,经常出现变压器过载报警,导致部分充电桩无法正常工作,用户投诉不断。同时,由于充电时间集中在高峰时段,用电成本居高不下。
引入安科瑞有序充电系统后,系统实时监测变压器负荷率,根据负荷情况动态调整充电功率。在夜间低谷电价时段,引导用户集中充电,将 80% 的充电量优化调整到了配变负荷低谷时段。通过这种方式,不仅使配变接纳充电桩能力提高了 4 倍,有效解决了变压器过载问题,还显著降低了用电成本。
据统计,该停车场年充电量为 139 万度,通过收取服务费 0.4 元 / 度和电费差价 0.4 元 / 度,扣除设备损耗后,直接收益达到 55.46 万元 / 年。此外,由于有序充电减轻了电网高峰时段的供电压力,降低了设备损耗,该停车场还获得了虚拟电厂补贴,同时节省了大量运维成本,隐藏收益约为 15 万 - 20 万 / 年。用户方面,利用峰谷电价政策,在低谷时段充电,节省了大量充电费用,用户满意度大幅提升。
综上所述,安科瑞有序充电解决方案通过智能调度、硬件保障、运营优化等多方面的协同作用,有效破解了充电难题,提升了能源效率,为电动汽车充电行业的可持续发展提供了有力的支持。
审核编辑 黄宇
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