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安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

宗婷婷

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定201801

摘　要：在双碳指场地教导下，建筑屋顶可看成散播式光伏的进攻场景，同期汽车电动化是交通领域减碳的缺欠举措。关联词，多数光伏出力和电动汽车充电需求在时候上的不匹配，给电网剖判性带来较大压力。提倡一种光伏-直流智能充电桩的有序充电计谋，在称心充电需求的基础上，减少外网供电，可灵验擢升光伏自消纳智商和负荷称心率。以北京市某办公建筑为例，通过现实测试和模拟野心，分析了不同天气要求下系统运行效果。终结标明，该充电计谋不错都备愚弄建筑光伏称心电动汽车充电需求，无须向外网取电，即负荷称心率可达100%。与传统恒功率充电形貌比拟，光伏消纳率擢升了42%，光伏并网功率下落了54%，为建筑光伏高效愚弄和交通领域电气化提供鉴戒和参考

缺欠词：充电桩；有序充电计谋；电动汽车；S2V；直流系统

0小序

在双碳指场地教导下，以气候电为主的可再纯真力将被平淡使用，建筑屋顶光伏是其中的进攻构成部分，到2025年，大家机构新建建筑屋顶光伏秘籍率将达到50%，以建筑屋顶光伏系统为代表的散播式动力系统也会得到多数应用。

关联词，大规模散播式光伏接入电网可能会对电网的安全运行带来不利影响，若何灵验达成就地消纳是亟待商议的问题。同期，电动汽车欣慰发展，瞻望2030年中国将保有约8000万辆电动汽车，巨大的充电需求也会对区域电力系统变成巨大挑战。据统计，私家电动汽车约有90%以上的时候停放在建筑内或左近泊车场，其充电经过与建筑动力系统深度交融。因此，探究电动汽车与建筑光伏的互动形貌，并挖掘其对建筑光伏的愚弄后劲，以进程消纳可再纯真力，对于镌汰碳排放有进攻意旨。

2009年，愚弄太阳能为电动汽车充电（solarto-vehicle，S2V）的主张被提倡后，愚弄泊车场的光伏称心合理范围内的电动汽车通勤电力需求的作念法得到考据，发表了S2V关系硬件、经济性和计谋的商议着力。但现在电动汽车的主要充电气象大多为恒功率充电，变成了多数瞬时尖峰负荷，给电网带来巨大的压力。另外，光伏电力的波动性、当场性和间歇性等不剖判特征，与电力需求侧的负荷存在较大的不匹配关系。本色S2V场景中每每需要从电网取电为电动汽车充电，同期又有部分光伏无法消纳。因此，想象一种新的有序充电计谋，将电动汽车充电需求与光伏发电特质相匹配，对于绿电消纳至极进攻。

文件继承一种多指标优化算法进行电动汽车有序充电，从而镌汰负荷波动率和用户充电资本。文件提倡一种微电网电动汽车有序充电计谋，继承吞吐阻挡算法优化安排电动汽车充电磋商，达成电力的削峰填谷，并通过模拟仿真进行了考研。文件以住宅小区电动汽车集群为商议对象，开发了基于分时电价的有序充电贴近式优化模子并继承基于模拟退火机制的朦胧粒子群算法进行优化，镌汰了充电负荷的峰谷比。但这些商议并未研究电动汽车充电需求与光伏电力的协同问题，得出的论断正常是让电动汽车在夜间进行充电。文件研究了电动汽车充电与贴近式光伏发电径直协同，但针对散播式光伏，尤其是建筑光伏的商议较少。文件研究了散播式光伏和负荷的不笃定要素，提倡一种表层以配电网年用电资本小、基层以优化电网剖判性为指场地双层阻挡计谋。文件以微电网为商议对象，研究充电需乞降蔼候电输出的不笃定性，凭证每个节点充电开导愚弄率的高下阻挡充电站运行时候。文件对散播式光伏发电下的电动汽车充电计谋进行了分析，提倡了充电行径计谋的优化决策，促进了电动汽车充电负荷与散播式电力的匹配性，但并未研究将光伏发电功率与充电桩充电功率协同阻挡，未能在实时的充电阻挡层面给出进一步商议。

除此以外，电动汽车车主的充电行径气象亦然影响充电负荷的缺欠要素。文件基于用户意愿和出行律例对电动汽车充电负荷进行了优化分拨。文件凭证车用电需乞降调峰需求提倡了一种可适合多种充电气象的优化阻挡计谋。文件进一步研究了在光伏发电要求下，充电需求、充电行径与光伏消纳之间的耦合阻挡，继承了非预测机制达成充电功率的动态分拨。但上述商议尚未研究用户行径对充电要求的适合性变化，由于电动汽车在办公场景下永劫候停留，不错继承即停即插的充电气象，使充电功率的调配具有更大的柔性调节空间。

因此，本文基于建筑光伏的发电特质和电动汽车的充电负荷特质，提倡了一种基于直流母线电压的有序充电阻挡计谋，在称心电动车充电需求的基础上，尽量减少外网充电行径，达成腹地光伏电力的灵验愚弄。

1系统成就与阻挡计谋

1.1系统拓扑

本商议直流充电系统包括光伏模块、充电桩、交流电网和建筑负载，并联在直流母线上，系统拓扑结构如图1所示。光伏模块通过一个直流/直流变换器（DC/DC）接到直流母线上，耕作系统仅通过光伏模块为充电桩供电，充电桩无法从电网取电；交流电网是一个双向的能量交互模块，通过整流器（AC/DC）与直流母线迷惑：当系统从电网取电时，AC/DC处于整流状态，将交流电障碍成直流电，为系统供电；当光伏富足时，系统向电网送电，AC/DC处于逆变状态，将直流电障碍成一定频率和幅值的交流电送入电网；单向直流充电桩和建筑用电看成系统主要负载，其中建筑负载为可选项，即不迷惑建筑负载时，该系统仅为电动汽车提供充电职业；电动汽车可视为该系统的出动蓄电板，其充电电流可调，使得负载功率可在较大范围内变化。上述各部分通过母线电压看成信号在运行中保抓系统能量均衡。

图1系统拓扑结构

1.2直流母线电压阻挡计谋

为大化愚弄太阳能清洁动力，光伏模块需尽可能地以功率输出，本系统通过纠正的大功率点追踪（maximum power point tracking，MPPT）扰动不雅测法[19,22]，追踪更动电压以赢得大功率状态点。需要注意的是，光伏输出的功率只与光照强度和光伏板温度联系，系统中其他模块运行计谋不干与光伏模块输出电压（UPV,max），UPV,max恒久为光伏组件在现时时刻的大功率点电压。本文系统中母线电压（UDC）通过和DC/DC占空比（系统开关开启时候与周期时候的比值，α）笃定，二者关系为

（1）

式中：UDC,max和UDC,min鉴别为直流母线允许的高和低电压。

母线电压升高或保抓在高位，意味着光伏的发电功率充足，可擢升充电桩充电的总功率，充足的光伏电力则会并入电网；当母线电压镌汰，意味着光伏的发电功率不及，则需要镌汰充电桩的总充电的功率。

1.3充电桩阻挡计谋

为了使充电桩的功率梗概自适合田主动调节，本文提倡一种基于直流母线电压的充电桩有序充电阻挡计谋。系统运行经过中，电动汽车充电功率（Pc,max）是教导功率的上限值，充电桩额定功率（Pc,rated）将阻挡充电桩大本色输出功率，基于此凭证直流母线电压（UDC）和车辆电板荷电状态（Soc）笃定充电功率（P∗），即充电功率教导值是对于UDCSocPc,maxPc,rated等参数的函数，即有P∗=f(UDC,Soc,Pc,max,Pc,rated...)。其中，P∗与UDC正关系，光伏富足时，母线电压升高，充电桩功率增大；P∗与Soc负关系，车辆电板荷电状态低时，优先以更大功率充电

当电动汽车接入系统之后，充电桩获取电动汽车参数（Soc和Pc,max）。凭证Soc野心肇始点充电电压U0（UDC＞U0时，启动充电）和功率弧线弧度nc（达成不同Soc电动汽车的充电功率阻挡，使得交流母线电压下，车辆电板荷电状态更低的车辆优先以更大功率充电）。U0和nc的野心公式为

U0=Soc(UDC,max-UDC,min-2ΔU)+UDC,min+ΔU（2）

nc=Soc/(1-Soc)（3）

式中：ΔU为死区电压差。

随后，凭证母线电压UDC所处的区间，判断并野心教导充电功率P*，野心公式为

（4）除此以外，在系数配电系统中，电动汽车电板科罚系统的权限高。为保护电动汽车，一般在充电电流镌汰至1A或充电功率小于0.5kW时的近零功率充电，电动汽车电板科罚系统将判断充电接近充满或电路故障，从而割断充电。

2 现实场景与性能评价步履

2.1现实场景

本文收用北京某办公建筑为例，搭建如图2所示现实系统。依据T/CABEE030—2022《民用建筑直发配电程序》，该办公楼直流母线电压等第为375V，并允许在一定范围内（如85%~105%）变化。建筑屋顶光伏装机容量为20kWp，建筑左近接入2个额定功率为6.6kW的智能充电桩，继承1.3节中的阻挡计谋。现实经过中建筑内负载使用频率较低，因此不看成本文分析要点。

图2现实系统拓扑与场所实景

2.2充电功率阻挡效果

本文耕作充电桩轮回监测系统周期为30ms，直流母线电压上、下限鉴别是395V和320V，死区电压差ΔU为5V。为考研充电桩功率阻挡的灵验性，本文对不同Soc和母线电压下的21个教导功率和充电桩本色功率进行了监测，每个功率测试点进行15次测试并取平均值，阻挡效果如图3所示。在不同Soc和母线电压下，智能充电桩的充电功率与本色功率梗概保抓接近，达成允洽预期的阻挡，本色功率与教导功率之间的偏差率均小于±10%，平均偏差率为1%，表理智能充电桩在本色系统中可适合直流母线电压的变化和不同车型的接入，可达成预期的充电计谋。

2.3光伏消纳率和负荷称心率

为分析充电桩阻挡计谋的可行性，本文继承光伏消纳率（selfconsumptionrate，SCR）和负荷称心率（loadsatisfactionrate，LSR）对系统进行评价。光伏消纳率和负荷称心率越高，意味着光伏电力得到灵验愚弄的进程越高。

式中：SCR为光伏发电顶用于负载耗电的比例；LSR为负载用电中来自光伏电力的比例；EPV、Ecar鉴别为野心时候段内的光伏发电量和电动汽车充电量，kW·h；Egrid,export、Egrid,import鉴别为并网电量和从电网取电的电量，kW·h。

图3教导功率与本色功率偏差露出

当无须继承外网充电（Egrid,import=0）时，负荷称心率为1，即都备由建筑光伏对电动汽车进行充电。

3运行效果分析

Soc系统经过测试调优后插足本色运行，使用东谈主员主要为左近建筑办公东谈主员，汽车充电时候均处于白昼职责时候，车主将车辆停放时可摆脱接入进行免费充电。本商议触及数据主要包括：实时的光伏发电功率、光伏上网功率和各充电桩充电功率，以及母线电压、车辆收支场时候和等参数信息。依据天气景况，收用光伏充足和光伏不及2个典型日，对充电桩本色运行效果进行分析。

3.1光伏充足典型日

3.1.1系统供用电情况

SCR辉煌天气时，光伏充足工况下系统供用电情况如图4所示。光伏发电功率为13.7kW，日累计发电量为71.8kW·h，可称心2辆电动汽车同期充电。其中2号充电桩在08:00启动职责，1号充电桩在09:00启动职责。在14:00前光伏发电量保抓充足，14:00之光芒伏发电量下落。在运行经过中，充电桩奢靡了多数的光伏电力，充足的光伏电力并入电网，大并网功率为6.5kW，在光伏功率大时发生，此时为52.3%。光伏电力较少时，充电功率受控，紧随光伏发电功率变化，全体运行效果符所有谋想象，告捷达成在光伏波动特质下多电动汽车的有序充电。2辆电动汽车鉴别充电30.6 kW·h和13.9 kW·h，达成了100%的负载称心率和63%的光伏消纳率，充足光伏并入电网，系统不从电网取电。

图4光伏充足日系统供用电情况

3.1.2充电桩运行效果

光伏充足工况下，充电桩的阻挡效果如图5所示。光伏发电时，母线电压奴才光伏组件的功率点电压发生变化，母线电压基本看守在385~390V。当光伏发电量减少，母线电压下落，充电桩的充电功率也会因此减小；当光伏发电量回升时，母线电压也会升高，进而擢升充电功率。

图5光伏充足日充电功率与车电板情况

凭证1.3节充电计谋，充电桩的充电功率受车辆的Soc和母线电压影响。交流母线电压下，车辆Soc越大，充电功率越低，以保险低电量的电动汽车不错赢得更大的充电功率。由图5可知，1号充电桩天然晚于2号充电桩接入电动汽车，关联词由于1号桩车辆Soc相对更低，在其接入后系统优先将有限的光伏电力供给1号充电桩，导致2号充电桩充电功率突降。在光伏电力发生波动和不实时，光伏功率也优先分拨给了Soc更低的电动汽车，达成了对低电量车的需求保险。同期，跟着电动汽车Soc的飞腾，充电桩的充电功率也在不时下落。通过母线电压与Soc的协作阻挡，达成了电动汽车充电负荷特质与光伏发电特质的灵验匹配，2辆车的Soc都达到了80%以上。

图6光伏不及日系统供用电情况

3.2光伏不及典型日

3.2.1系统供用电情况

黢黑天气时，在光伏发电量少的工况下，系统供用电情况如图6所示。在该要求下，光伏发电功率为5.9kW，日累计发电量为22.1kW·h。充电桩在08:00启动职责，未能奢靡的光伏电力并入电网，并网功率为1.4kW，在充电桩启动职责前发生。在充电计谋的阻挡下充电功率紧随光伏发电功率变化，一定进程达成对光伏的愚弄。电动汽车共充电19.1kW·h，达成了100%的负载称心率和86%的光伏消纳率，充足光伏并入电网，系统不从电网取电。需要注意的是，除了充电负荷以外，部分光伏电力还用于充电桩系统的反馈和阻挡，将此部分计入光芒伏消纳率为94%，光伏电力险些系数用于称心电动汽车的充电需求。

3.2.2充电桩运行效果

Soc在光伏不及日，光伏发电量少且波动更为剧烈，母线电压也随之波动，在06:00—11:00时代出现了大幅度飞腾和下落，如图7所示。为了对充电功率进行灵验阻挡，充电桩的野心和反馈更为常常，这依然过也奢靡了部分电力。达成了充电功率弧线与光伏发电功率弧线的高度重合，在不从电网取电的情况下，灵验愚弄光伏电力，使得电动汽车的达到了80%以上。

图7光伏不及日充电功率与车电板情况

4智能充电气象与传统恒功率气象对比

为分析本文智能充电气象的时候上风，本文继承蒙特卡洛模拟步履，基于3.1节实测数据的光伏要求对本色工况下的传统恒功率充电气象（充电桩保抓6.6kW额定功率供电，光伏不实时从电网取电）和智能充电气象进行模拟野心。模拟经过中，电动汽车电板参数和障碍行径均通过本色调研情况网络，模拟8辆车在典型日的充电情况，模拟80次后终结达到不停。平均每天充电桩充电功率和光伏发电功率变化情况如图8所示。

图8模拟的典型日恒功率与变功率数据

在恒功率充电气象和智能充电气象下，电动汽车的总充电量交流，均为44 kW·h/天，平均每辆车5.5 kW·h/天，这是由电动汽车的能量需求所决定的，允洽北京市日常通勤单程距离22.9 km的能量需求[24]。但由图8不错看出，在恒功率充电气象下，电动汽车接入充电桩系统后立即就会以大的充电功率启动充电，直到达到较高值，充电功率受电动汽车电板科罚系统阻挡才会缓缓下落，在这一气象下，充电需求的波峰与光伏发电的波峰相错开，在08:00—10:00之间需要从电网取电来补足电动汽车的充电功率需求，电功率达到了10.9 kW。而当光伏发电量达到峰值时，电动汽车的充电需求已经下落，更多的光伏被弃掉或者并入电网，这一气象下的平均为71.1%，平均为43.2%，光伏并网的大功率达到了11.5 kW。在功率可控的变功率气象下，电动汽车充电功率与光伏发电功率得到了很好的匹配，无须从电网取电即可称心电动汽车的充电需求，况且灵验镌汰了光伏并网的大功率，这一气象下的平均为100%，平均为61.3%，比拟恒功率气象下擢升了42%，光伏大并网功率为5.3 kW，下落了54%

总而言之，比拟传统恒功率充电气象，本文所提倡的智能充电气象更能适合光伏的发电特质，梗概在称心电动汽车充电需求的同期更好消纳光伏。但在现实经过中光伏的发电总量稠密于电动汽车的需求量，在夙昔会在现实场所装配更多的充电桩，招引更多用户来使用，促进光伏消纳；另一方面，在充电计谋上还不错补充时候点这一参数用于调节，使时候程序上电动汽车的充电功率更为安然，幸免上昼电量充满后导致下昼多数光伏并网的情况。

5安科瑞充电桩收费运营云平台系统选型决策

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时候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隔地数据网络和监控，实时监控充电桩运功绩态，进行充电职业、支付科罚，来往结算，资要科罚、电能科罚，明细查询等。同期对充电机过温保护、走电、充电机输入/输出过压，欠压，绝缘低各样故障进行预警；充电桩撑抓以太网、4G或WIFI等形貌接入互联网，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、实业单元、买卖详细体、学校、园区等充电桩气象的充电基础设施想象。

5.3系统结构

系统分为四层：

1）即数据网络层、网罗传输层、数据层和客户端层。

2）数据网络层：包括电瓶车智能充电桩通信公约为程序modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于网络充电回路的电力参数，并进行电能计量和保护。

3）网罗传输层：通过4G网罗将数据上传至搭建好的数据库职业器。

4）数据层：包含应用职业器和数据职业器，应用职业器部署数据网络职业、WEB网站，数据职业器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。

5）应客户端层：系统科罚员可在浏览器中看望电瓶车充电桩收费平台。终局充电用户通过刷卡扫码的形貌启动充电。

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、来往科罚、故障科罚、统计分析、基础数据科罚等功能，同期为运维东谈主员提供运维APP，充电用户提供充电小缺欠。

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散播情况，对开导状态、开导使用率、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透露，同期可稽察每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记载、收益、能耗、故障记载等。颐养科罚小区充电桩，稽察开导使用率，合理分拨资源。

5.4.2实时监控

实时监视充电设施运功绩况，主要包括充电桩运功绩态、回路状态、充电经过中的充电电量、充电电压/电流，充电桩告警信息等。

5.4.3来往科罚

平台科罚东谈主员可科罚充电用户账户，对其进行账户进行充值、退款、冻结、刊出等操作，可稽察小区用户逐日的充电来往宝贵信息。

5.4.4故障科罚

开导自动上报故障信息，平台科罚东谈主员可通过平台稽察故障信息并进行派发处理，同期运维东谈主员可通过运维APP收取故障推送，运维东谈主员在运维职责完成后将终结上报。充电用户也可通过充电小缺欠反馈现场问题。

5.4.5统计分析

通过系统平台，从充电站点、充电设施、、充电时候、充电形貌等不同角度，查询充电来往统计信息、能耗统计信息等。

5.4.6基础数据科罚

在系统平台开发运营商户，运营商可开发和科罚其运营所需站点和充电设施，调度充电设施信息、价钱计谋、扣头、优惠行为，同期可科罚在线卡用户充值、冻结妥协绑。

5.4.7运维APP

面向运维东谈主员使用，不错对站点和充电桩进行科罚、梗概进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电\充值情况，进行而已参数耕作，同期可收受故障推送

5.4.8充电小缺欠

面向充电用户使用，可稽察隔壁清闲开导，主要包含扫码充电、账户充值，充电卡绑定、来往查询、故障呈报等功能。

5.5系统硬件成就

6 论断

为促进电动汽车充电行径与散播式建筑光伏匹配，本文提倡了一种基于母线电压的智能充电桩阻挡计谋，并在本色的办公建筑中进行了测试运行，分析运行终结得出以下论断。

1）该计谋梗概灵验地凭证光伏发电情况和电动汽车电板情况调治充电桩的充电功率，达成光伏功率追踪和有序充电，系统的阻挡偏差率低于±10%，梗概在不同工况下剖判运行。

2）在本色运行中充电功率得到灵验阻挡，紧随母线电压变化，并凭证的升高而下落，达成了有序充电。不错不从电网取电，仅愚弄光伏电力称心电动汽车车主的日常通勤用电需求，达到了100%。

3）通过模拟的步履与传统的充电形貌进行比较，本文提倡的计谋不错将擢升42%，将光伏并网峰值功率下落54%，大幅减少散播式光伏对电网的影响。本文提倡的智能充电桩阻挡计谋可促进建筑光伏与电动汽车的实时互动亚博体育(中国)官方网站，在称心充电需求的基础上，减少外网供电，擢升光伏自消纳智商和负荷称心率，为建筑光伏高效愚弄和交通领域电气化提供了鉴戒和参考。除此以外，本商议充电计谋将持久抓续在办公楼运行，夙昔可对用户舒心度和充电行径进行进一步分析。