安科瑞 耿笠 187-6150-0144

摘要：隨著電動汽車（EV）的規(guī)?；占昂徒恢绷骰旌吓潆娋W(wǎng)的不斷發(fā)展，二者之間的互動關(guān)系成為新型電力系統(tǒng)領(lǐng)域的研究熱點。電動汽車充電負荷的隨機性與波動性，對傳統(tǒng)配電網(wǎng)的規(guī)劃與運行帶來了巨大挑戰(zhàn)，而交直流混合配電網(wǎng)憑借其靈活接納直流電源、消納直流負荷的天然優(yōu)勢，為承接規(guī)?；妱悠嚦潆娦枨筇峁┝诵碌慕鉀Q方案。本文旨在探討交直流混合配電網(wǎng)環(huán)境下，電動汽車的充電承載能力關(guān)鍵影響因素，并系統(tǒng)分析在此架構(gòu)下實現(xiàn)有序充電的策略與價值。文章首先剖析了交直流混合配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點及其對EV充電的適配性；其次，深入論述了影響系統(tǒng)EV充電承載能力的多維約束條件；再次，提出了面向交直流混合配電網(wǎng)的有序充電控制框架與技術(shù)路徑；后，對未來的技術(shù)發(fā)展方向進行了展望。研究表明，通過合理的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)優(yōu)化與智能有序充電控制，交直流混合配電網(wǎng)能顯著提升對規(guī)?；⒏吖β孰妱悠嚦潆娦枨蟮某休d能力與消納效率，保障系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、運行。

關(guān)鍵詞：交直流混合配電網(wǎng)；電動汽車；充電承載能力；有序充電；功率協(xié)調(diào)控制

引言

在全球能源轉(zhuǎn)型與“雙碳”目標的驅(qū)動下，交通領(lǐng)域的電氣化進程勢不可擋。中國電動汽車產(chǎn)業(yè)已進入爆發(fā)式增長階段，保有量的激增帶來了充電需求的急劇攀升。高功率、隨機性的充電負荷若無序接入，易導致配電網(wǎng)局部過載、節(jié)點電壓越限、網(wǎng)損增加、電能質(zhì)量惡化等問題，嚴重制約了配電網(wǎng)對電動汽車的承載能力。

與此同時，配電網(wǎng)本身也在經(jīng)歷一場深刻的變革。大量分布式光伏、儲能等直流源荷的接入，以及數(shù)據(jù)、LED照明等直流負荷的增長，推動了交直流混合配電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與應用。相較于傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)，混合配電網(wǎng)通過電力電子變換器（如AC/DC換流器、DC/DC變換器）互聯(lián)交、直流子系統(tǒng)，具備以下顯著優(yōu)勢：其一，可、直接地接納光伏、儲能等直流分布式電源，減少變換環(huán)節(jié)，提升能源利用效率；其二，可原生支持電動汽車這一典型直流負荷，避免額外的AC/DC變換損耗，提高充電效率；其三，通過靈活的潮流控制能力，可在交、直流網(wǎng)絡間進行功率互濟，增強系統(tǒng)整體運行的靈活性與可靠性。

因此，在交直流混合配電網(wǎng)的框架下，研究如何其對電動汽車充電的承載能力，并利用其可控性實施有序充電策略，具有重要的理論意義和工程價值。本文將從承載能力分析與有序充電策略兩個維度，淺要探討這一交叉領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。

交直流混合配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點

交直流混合配電網(wǎng)通常由一個或多個交流饋線和直流饋線通過互聯(lián)換流器連接而成，形成可進行功率交換的聯(lián)合網(wǎng)絡。其典型結(jié)構(gòu)包括交流母線、直流母線、互聯(lián)換流器、分布式電源、儲能系統(tǒng)以及交、直流負載。

其對電動汽車充電的天然適配性主要體現(xiàn)在：

（1）的能量傳輸路徑：電動汽車動力電池為直流電，直流充電樁（快充）本質(zhì)是一個AC/DC或DC/DC變換器。在直流配電網(wǎng)中，電能從直流母線經(jīng)DC/DC變換器即可為電池充電，省去了傳統(tǒng)交流充電路徑中整流環(huán)節(jié)（PFC電路），降低了能量轉(zhuǎn)換損耗（通?？蓽p少5%~10%），提升了整體能效。

（2）優(yōu)越的供電品質(zhì)：直流系統(tǒng)無頻率、無功、諧波等問題（交流側(cè)諧波由互聯(lián)換流器集中治理），可為電動汽車提供更穩(wěn)定、的電能供應，有利于電池健康。

（3）靈活的功率支撐與調(diào)劑：互聯(lián)換流器作為核心控制單元，可以實現(xiàn)交直流網(wǎng)絡間的雙向功率流動。當交流配電網(wǎng)因EV集中充電而面臨壓力時，可以由直流網(wǎng)絡通過互聯(lián)換流器向其輸送功率，反之亦然。這種“功率互濟”能力大地增強了系統(tǒng)應對局部負荷沖擊的彈性。

（4）便于分布式能源與儲能的即插即用：直流母線便于光伏、儲能等直流型分布式資源的直接接入。這些資源可以就近為EV充電負荷供電，減少對上級交流電網(wǎng)的依賴，從源頭上提升本地網(wǎng)絡的承載能力。

影響交直流混合配電網(wǎng)EV充電承載能力的關(guān)鍵因素

充電承載能力是指配電網(wǎng)在滿足所有技術(shù)約束條件下，所能接納的電動汽車充電負荷的大容量。在混合配電網(wǎng)中，其制約因素更為復雜多元，主要包括：

2.1電壓約束：

交流側(cè)：節(jié)點電壓偏差是主要限制。大規(guī)模EV無序充電可能導致線路末端電壓嚴重跌落，越出±7%的國標限值。

直流側(cè)：直流母線電壓穩(wěn)定性是關(guān)鍵。直流系統(tǒng)慣性小，大功率負荷的投切容易引起直流電壓劇烈波動，威脅系統(tǒng)安全。

2.2容量約束：

線路與變壓器熱穩(wěn)定限：這是基礎的物理約束。EV充電負荷，特別是集群式直流快充，電流巨大，易使配電線路、配電變壓器（交流側(cè)）及互聯(lián)換流器（交直流接口）過載。

2.3互聯(lián)換流器（IC）的容量約束：IC是混合電網(wǎng)的咽喉要道，其傳輸功率能力直接決定了交直流網(wǎng)絡間所能互濟的功率上限，是影響全局承載能力的關(guān)鍵瓶頸。

2.4電能質(zhì)量約束：

交流側(cè)：大量電力電子設備（充電樁、換流器）的接入會向交流網(wǎng)絡注入諧波電流。

直流側(cè)：需關(guān)注直流電壓的紋波含量。

2.5保護協(xié)調(diào)性：交直流混合系統(tǒng)的故障特性與傳統(tǒng)交流系統(tǒng)迥異，尤其是直流側(cè)故障電流上升速率快?，F(xiàn)有的保護裝置與策略可能無法有效適應，限制了系統(tǒng)在故障情況下的供電可靠性，間接約束了承載能力。

面向交直流混合配電網(wǎng)的有序充電策略

為了突破上述約束，系統(tǒng)的EV充電承載能力，實施有序充電控制。其核心思想是：通過智能化調(diào)度，將EV充電行為從一種隨機、不可控的負荷，轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N可調(diào)控的柔性資源，使其與網(wǎng)絡狀態(tài)、可再生能源出力相匹配。

在交直流混合配電網(wǎng)這一更復雜的平臺上，有序充電策略擁有更多可操控的“抓手”：

3.1分層分級控制架構(gòu)：

系統(tǒng)級（集中控制）：由混合配電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)（EMS）負責。其根據(jù)全局信息（網(wǎng)絡拓撲、潮流、光伏預測、基礎負荷預測、EV充電預約信息），以承載能力、消納可再生能源、削峰填谷或運行成本低為目標，制定優(yōu)的互聯(lián)換流器調(diào)度計劃和區(qū)域總充電功率指令。

集群級（分布式控制）：充電站控制器或聚合商接收上級指令，并考慮本地直流母線電壓狀態(tài)、儲能SOC等，對所轄范圍內(nèi)的EV充電樁進行功率分配。

設備級（本地控制）：單臺充電樁或車輛BMS執(zhí)行終功率指令，并可具備基于本地直流電壓信號的下垂控制能力。當直流電壓因負荷突增而下降時，充電樁自動按一定比例降低輸出功率，起到穩(wěn)定直流電壓的道防線作用。

3.2多時間尺度協(xié)調(diào)優(yōu)化：

日前調(diào)度：基于負荷與光伏預測，制定次日互聯(lián)換流器功率計劃和各充電場站的功率配額，實現(xiàn)大尺度上的能量平衡與經(jīng)濟調(diào)度。

實時滾動優(yōu)化：根據(jù)超短期預測和實時網(wǎng)絡狀態(tài)（如電壓、功率），以分鐘級周期調(diào)整充電功率，應對預測誤差和突發(fā)狀況。

本地自治控制：毫秒-秒級的下垂控制等，應對直流電壓的瞬時波動，保障系統(tǒng)安全。

3.3利用多元化柔性資源：

有序充電策略可與混合電網(wǎng)內(nèi)的其他柔性資源協(xié)同優(yōu)化，形成合力：

與互聯(lián)換流器協(xié)同：調(diào)節(jié)交直流網(wǎng)絡間的潮流，實現(xiàn)功率時空轉(zhuǎn)移。

與儲能系統(tǒng)（ESS）協(xié)同：儲能可快速吸收或釋放功率，平抑功率波動，彌補光伏發(fā)電的間歇性，為有序充電提供緩沖。

與分布式光伏協(xié)同：引導EV在光伏大發(fā)時段充電，綠電消納，實現(xiàn)“以光充車”。

安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)選型方案

4.1概述

AcrelCloud9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進行充電服務、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎設施設計。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標準modbusrtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進行電能計量和保護。

3）網(wǎng)絡傳輸層：通過4G網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器。

4）數(shù)據(jù)層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，應用服務器部署數(shù)據(jù)采集服務、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎數(shù)據(jù)庫。

5）應客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進行統(tǒng)計顯示，同時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。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

4.4.2實時監(jiān)控

實時監(jiān)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)、充電過程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。

4.4.3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(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細信息。

4.4.4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(fā)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(jié)果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

4.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)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(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

4.4.6基礎數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)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(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

4.4.7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(huán)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(shù)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。

4.5系統(tǒng)硬件配置

放大看

總結(jié)

交直流混合配電網(wǎng)為規(guī)?；妱悠嚦潆娞峁┝艘粭l、靈活的新路徑。其承載能力不再僅僅由傳統(tǒng)交流網(wǎng)絡的薄弱環(huán)節(jié)決定，而是取決于交直流系統(tǒng)整體、特別是互聯(lián)換流器的協(xié)同運作能力。通過實施與網(wǎng)絡特性深度耦合的有序充電策略，可以充分挖掘混合配電網(wǎng)的潛力，將電動汽車充電負荷從“負擔”轉(zhuǎn)化為“資源”。

通過技術(shù)與機制的不斷創(chuàng)新，交直流混合配電網(wǎng)必將成為支撐電動汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要基礎設施。

審核編輯 黃宇