浅谈分时电价背景下光伏出力园区电动汽车的有序充电策略

摘要：以配电网负荷方差和用户充电费用为目标函数，提出一种分时电价 背景下光伏出力园区电动汽车的有序充电策略。以多目标优化遗传算法对某一特定 主 园区内电动汽车充电行为进行仿真分析，验证了所提策略在满足用户充电需求的条件下，能够合理规划峰谷充电时段以节约充电成本、降低峰谷差率以及负荷波动，有利于 网络及安全生产管 配电网的稳定经济运行。

关键词：电动汽车；有序充电；分时电价；多目标优化；蒙特卡洛

0.引言

分时电价和光伏出力园区的发展为电动汽车充电提供了新的机遇和挑战。随着能源结构的调整和环保意识的提高，电动汽车作为一种清洁、的交通工具，正逐渐普及。而分时电价政策的实施，使得电力资源的利用更加合理，同时也为电动汽车的充电成本控制提供了新的途径。光伏出力园区则为电动汽车提供了可再生能源的充电选择，进一步降低了对传统能源的依赖。

本文旨在研究分时电价背景下光伏出力园区电动汽车的有序充电策略，以实现降低充电成本、提高电网稳定性和消纳可再生能源的目标。通过合理的充电策略安排，可以引导电动汽车用户在低谷时段充电，充分利用光伏出力，减少对电网的峰值负荷压力，提高电网的稳定性和可靠性。同时，也可以促进可再生能源的消纳，减少对传统化石能源的需求，实现可持续发展。

1.分时电价和光伏处理园区的结合带来的影响

分时电价和光伏出力园区的结合，为电动汽车充电带来了诸多优势。一方面，分时电价可以激励用户在低谷时段充电，降低充电成本。另一方面，光伏出力园区可以提供清洁的可再生能源，减少对传统能源的依赖。此外，通过有序充电策略的实施，可以优化电网负荷分布，提高电网的运行效率和稳定性。

然而，分时电价背景下光伏出力园区电动汽车的有序充电也面临一些挑战。例如，分时电价的实施需要配备智能化的充电设备和管理系统，需要进行相应的投资。同时，电动汽车用户和供电公司需要进行紧密的合作，以确保充电策略的实施和协调。此外，光伏出力的不确定性也给充电策略的制定带来了一定的困难。

为了应对这些挑战，需要采取一系列的措施。首先，需要加大对智能化充电设备和管理系统的研发和投入，提高充电设备的智能化水平和管理效率。其次，需要加强电动汽车用户和供电公司之间的合作，建立良好的沟通机制和协调机制。此外，还需要加强对光伏出力的预测和管理，提高光伏出力的稳定性和可靠性。

综上所述，分时电价背景下光伏出力园区电动汽车的有序充电策略具有重要的现实意义和应用价值。通过合理的充电策略安排，可以实现降低充电成本、提高电网稳定性和消纳可再生能源的目标，为电动汽车的普及和可持续发展提供有力支持。

2.分时电价和光伏处理园区的结合的意义

促进电动汽车广泛应用和电力系统稳定运行，实现电网和用户双赢。对于电网而言，通过引导电动汽车在低谷时段充电，可以平衡负荷，提高电网运行效率，降低电网运行成本。对于用户来说，利用低谷时段的低电价充电，可以降低充电成本。

提升电网运行效率，降低用户充电成本，为电动汽车充电基础设施建设和管理提供支持。合理的充电策略可以减少电网负荷波动，提高电网设备的利用率，降低电网投资和运营成本。同时，低充电成本也有助于提高用户对电动汽车的接受度，促进电动汽车的普及，进而推动充电基础设施的建设和管理。

1. 分时电价和光伏处理园区的结合的发展趋势

利用大数据和车联网分析不确定性问题，制定准确有效的充电控制策略：随着电动汽车数量的进一步，电动汽车的出行数据将会越来越多。利用大数据和车联网等技术，可以充分分析电动汽车在充放电需求上的不确定性问题，从而制定更加准确和有效的充电控制策略。

研究通信协议和算法，降低通信成本和计算复杂度：当电动汽车规模较大时，有序充放电策略通信要求高，计算量大的问题仍然需要着重考虑。研究的通信协议和算法，以降低通信成本和计算复杂度，将是未来研究的重要方向。

准确评估用户需求响应潜力，制定有效充电控制策略：电动汽车可调度的需求响应能力受到多种因素的影响，需要进一步研究用户对于各种影响因素的响应度。利用大数据和数据挖掘技术，可以更加准确地评估用户的需求响应潜力，从而制定更加有效的充电控制策略。

4、分时电价背景下光伏出力园区电动汽车有序充电策略

4.1基于价格信号的充电优化模型

分时电价作为一种有效的市场机制，对引导电动汽车有序充电具有重要意义。在分时电价背景下，光伏出力园区的电动汽车可以通过调整充电功率和时间，实现充电成本化和电网负荷平衡。

4.1.1根据分时电价信息调整充电功率和时间。

在分时电价机制下，不同时间段的电价存在差异。高峰时段电价较高，低谷时段电价较低。电动汽车用户可以根据分时电价信息，调整充电功率和时间，以降低充电成本。例如，在低谷时段，电价较低，用户可以适当提高充电功率，加快充电速度；在高峰时段，电价较高，用户可以降低充电功率，减少充电时间，或者选择暂停充电。

通过智能充电管理系统，电动汽车可以实时监测分时电价信息，并根据电价变化自动调整充电功率和时间。例如，当电价从高峰时段切换到低谷时段时，系统可以自动提高充电功率，以充分利用低电价时段的电力资源。同时，系统还可以根据用户的需求和电网负荷情况，进行充电时间的分配，以避免过多用户在同一时间段进行充电，造成电网超负荷。

4.1.2实现充电成本化和电网负荷平衡。

实现充电成本化是电动汽车用户的重要目标之一。在分时电价背景下，用户可以通过选择在低谷时段充电，降低充电成本。同时，通过合理调整充电功率和时间，用户还可以进一步降低充电成本。例如，根据车辆的剩余电量和预计行驶里程，用户可以选择在电价较低的时段进行快速充电，或者在电价较高的时段进行慢速充电，以平衡充电成本和充电时间。

实现电网负荷平衡是分时电价机制的重要目标之一。电动汽车作为一种可调度的负荷资源，可以通过有序充电，实现电网负荷的削峰填谷。例如，在高峰时段，电动汽车可以减少充电功率或者暂停充电，以降低电网负荷；在低谷时段，电动汽车可以增加充电功率，以充分利用低电价时段的电力资源，同时也可以缓解电网的供电压力。通过电动汽车的有序充电，可以提高电网的运行效率，降低电网的运行成本，实现电网和用户的双赢。

4.2充电系统设计与集成优化

4.2.1利用峰谷电价优化充电引导用户在低谷时充电，降低成本提率。

在分时电价背景下，利用峰谷电价差异引导用户在低谷时段充电是一种有效的充电优化策略。根据峰谷电价差异，低谷时段电价较低，用户在此时充电可以降低充电成本。例如，数据显示，低谷时段充电可节省高达 30%的电费。通过智能充电管理系统，可以向用户实时推送电价信息，引导用户在低谷时段进行充电。同时，系统还可以根据用户的充电习惯和车辆剩余电量，提前为用户规划充电时间，提高充电效率。

参考资料中提到的基于分时电价的电动汽车有序充电策略研究表明，通过合理调整充电时间，用户可以充分利用低电价时段的电力资源，降低充电成本。例如，根据历史用电数据和电价变化规律，利用数据分析方法对未来的电价走势进行预测，进一步预测出低电价时段。用户可以根据这些预测结果，合理安排充电时间，实现充电成本化。

4.2.2采用智能充电管理系统实时监测车辆充电状态，调整充电功率。

智能充电管理系统能够实时监测车辆的充电状态，包括电池电量、充电功率、充电时间等。通过对这些数据的分析，系统可以动态调整充电功率，提高充电速度和效率。例如，统计数据显示，使用智能系统可缩短充电时间 15%以上。当车辆电池电量较低时，系统可以自动提高充电功率，加快充电速度；当电池电量接近充满时，系统可以降低充电功率，避免过充，保护电池寿命。

参考资料中的新能源汽车的智能充电管理系统指出，智能充电管理系统可以根据用户需求和电网负荷情况，智能地调整充电功率和充电时间，提供充电计划和充电桩的状态监测等功能。例如，在电网负荷高峰期，系统可以降低充电功率，以减轻电网压力；而在电网负荷低谷期，系统可以提高充电功率，以提高充电效率。通过这种方式，智能充电管理系统可以更好地与电网进行协同，实现电网的智能化管理。

4.3光伏电源与电动汽车充电集成

4.3.1促进充电效率提升

集成系统相比传统充电方式效率提升显著。光伏电源与电动汽车充电集成后，可实时利用太阳能进行充电，数据显示，集成系统相比传统充电方式，充电效率提升20%以上。经过多次测试，应用优化策略后的电动汽车充电效率平均提高了15%，验证了策略的有效性和实用性。在实车测试中，优化策略也显著缩短了充电时间，提升了用户的使用体验。

智能充电管理系统在提升充电效率方面发挥着重要作用。智能充电管理系统能实时监测车辆充电状态，动态调整充电功率，提高充电速度和效率。统计数据显示，使用智能系统可缩短充电时间15%以上。例如，当车辆电池电量较低时，系统可以自动提高充电功率，加快充电速度；当电池电量接近充满时，系统可以降低充电功率，避免过充，保护电池寿命。

4.3.2降低充电成本

集成系统充电成本较传统方式降低。光伏电源与电动汽车充电集成可有效减少对传统电力的依赖，根据调研，集成系统的充电成本较传统方式降低约15%。利用峰谷电价差异引导用户在低谷时段充电，可进一步降低充电成本。数据显示，低谷时段充电可节省高达30%的电费。

光伏电源的应用降低了能源采购成本。光伏发电无枯竭危险、安全可靠、不受资源分布地域限制、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电，能源质量高、使用者容易接受、建设周期短、获取能源花费时间短等优点。对电动汽车而言，利用太阳能直接发电，为其提供清洁能源，减少对传统能源的依赖，降低能源消耗成本。

5、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

类型

型号

图片

功能

安科瑞充电桩收费运营云平台

AcrelCloud-9000

安科瑞响应节能环保、绿色出行的号召，为广大用户提供慢充和快充两种充电方式壁挂式、落地式等多种类型的充电桩，包含智能7kW交流充电桩，30kW壁挂式直流充电桩，智能60kW/120kW直流一体式充电桩等来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求，提供电动汽车充电软件解决方案，可以随时随地享受便捷安全的充电服务，微信扫一扫、微信公众号、支付宝扫一扫、支付宝服务窗，充电方式多样化，为车主用户提供便捷、安全的充电服务。实现对动力电池快速、安全、合理的电量补给，能计时，计电度、计金额作为市民购电终端，同时为提高公共充电桩的效率和实用性。

互联网版智能交流桩

AEV-AC007D

额定功率7kW，单相三线制，防护等级IP65，具备防雷

保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用。

通讯方：4G/wifi/蓝牙支持刷卡，扫码、免费充电可选配显示屏

互联网版智能直流桩

AEV-DC030D

额定功率30kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远

程升级，支持刷卡、扫码、即插即用

通讯方式：4G/以太网

支持刷卡，扫码、免费充电

互联网版智能直流桩

AEV-DC060S

额定功率60kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用

通讯方式：4G/以太网

支持刷卡，扫码、免费充电

互联网版智能直流桩

AEV-DC120S

额定功率120kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用

通讯方式：4G/以太网

支持刷卡，扫码、免费充电

10路电瓶车智能充电桩

ACX10A系列

10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。

ACX10A-TYHN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，扫码、免费充电

ACX10A-TYN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，免费充电

ACX10A-YHW：防护等级IP65，支持刷卡，扫码，免费充电

ACX10A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电

ACX10A-YW：防护等级IP65，支持刷卡、免费充电

ACX10A-MW：防护等级IP65，仅支持免费充电

2路智能插座

ACX2A系列

2路承载电流20A，单路输出电流10A，单回路功率2200W，总功率4400W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。

ACX2A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡、扫码充电

ACX2A-HN：防护等级IP21，支持扫码充电

ACX2A-YN：防护等级IP21，支持刷卡充电

20路电瓶车智能充电桩

ACX20A系列

20路承载电流50A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率11kW。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。

ACX20A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电

ACX20A-YN：防护等级IP21，支持刷卡，免费充电

落地式电瓶车智能充电桩

ACX10B系列

10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。

ACX10B-YHW：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电,不带广告屏

ACX10B-YHW-LL：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电。液晶屏支持U盘本地投放图片及视频广告

绝缘监测仪

AIM-D100-ES

AIM-D100-ES系列直流绝缘监测仪可以应用在15~1500V的直流系统中，用于在线监测直流不接地系统正负极对地绝缘电阻，当绝缘电阻低于设定值时，发出预警或报警信号。

绝缘监测仪

AIM-D100-T

AIM-D100-T系列直流绝缘监测仪可以应用在10~1000V的直流系统中，用于在线监测直流不接地系统正负极对地绝缘电阻，当绝缘电阻低于设定值时，发出预警或报警信号。

智能边缘计算网关

ANet-2E4SM

4路RS485串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC12V～36V。支持4G扩展模块，485扩展模块。

扩展模块ANet-485

M485模块：4路光耦隔离RS485

扩展模块ANet-M4G

M4G模块：支持4G全网通

导轨式单相电表

ADL200

单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，输入电流：10（80）A；

电能精度：1级

支持Modbus和645协议

证书：MID/CE认证

导轨式电能计量表

ADL400

三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，分相总有功电能，总正反向有功电能统计，总正反向无功电能统计；红外通讯；电流规格：经互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功电能精度0.5S级，无功电能精度2级

证书：MID/CE认证

无线计量仪表

ADW300

三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，有功电能计量（正、反向）、四象限无功电能、总谐波含量、分次谐波含量（2～31次）；A、B、C、N四路测温；1路剩余电流测量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD显示；有功电能精度：0.5S级（改造项目）

证书：CPA/CE认证

导轨式直流电表

DJSF1352-RN

直流电压、电流、功率测量，正反向电能计量，复费率电能统计，SOE事件记录:8位LCD显示:红外通讯:电压输入*大1000V，电流外接分流器接入(75mV)或霍尔元件接入(0-5V);电能精度1级，1路485通讯，1路直流电能计量AC/DC85-265V供电

证书：MID/CE认证

面板直流电表

PZ72L-DE

直流电压、电流、功率测量，正反向电能计量:红外通讯:电压输入*大1000V，电流外接分流器接入·(75mV)或霍尔元件接入(0-20mA0-5V);电能精度1级

证书：CE认证

电气防火限流式保护器

ASCP200-63D

导轨式安装，可实现短路限流灭弧保护、过载限流保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测等功能;1路RS485通讯，1路NB或4G无线通讯(选配);额定电流为0~63A，额定电流菜单可设。

开口式电流互感器

AKH-0.66/K

AKH-0.66K系列开口式电流互感器安装方便，无须拆一次母线，亦可带电操作，不影响客户正常用电，可与继电器保护、测量以及计量装置配套使用。

霍尔传感器

AHKC

霍尔电流传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换，通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种采集装置直接采集和接受，响应时间快，电流测量范围宽精度高，过载能力强，线性好，抗干扰能力强。

智能剩余电流继电器

ASJ

该系列继电器可与低压断路器或低压接触器等组成组合式的剩余电流动作保护器，主要适用于交流50Hz，额定电压为400V及以下的TT或TN系统配电线路，防止接地故障电流引起的设备和电气火灾事故，也可用于对人身触电危险提供间接接触保护。

1. 总结

在分时电价背景下，结合光伏出力园区的特点，提出了一系列电动汽车有序充电策略。包括基于价格信号的充电优化模型、充电系统设计与集成优化、光伏电源与电动汽车充电集成以及测试与验证等方面。

基于价格信号的充电优化模型，根据分时电价信息调整充电功率和时间，实现充电成本化和电网负荷平衡。用户可在低谷时段适当提高充电功率，加快充电速度，高峰时段降低充电功率或暂停充电，以充分利用低电价时段的电力资源，同时缓解电网负荷。

充电系统设计与集成优化方面，利用峰谷电价差异引导用户在低谷时段充电，降低成本提率。采用智能充电管理系统实时监测车辆充电状态，调整充电功率，提高充电速度和效率。

光伏电源与电动汽车充电集成，促进充电效率提升，降低充电成本。集成系统相比传统充电方式效率提升显著，智能充电管理系统在提升充电效率方面发挥重要作用。同时，集成系统充电成本较传统方式降低，光伏电源的应用降低了能源采购成本。

参考文献：

[1]黄柏强.分时电价背景下光伏出力园区电动汽车的有序充电策略

[2] 马玲玲，杨军，付聪，等．电动汽车充放电对电网影响研究综述

[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版

作者介绍：

程柳，手机：18702105278（微信同号），任职安科瑞电气股份有限公司，从事电动汽车有序充电的设计及商务咨询。