安科瑞魯一揚15821697760

摘要：于能源轉型的浪潮中，光伏 - 直流智能充電樁以其高效、環保特質嶄露頭角，成為充電基礎設施發展的關鍵方向。本文深入探討其有序充電策略及應用效果。鑒于大量光伏出力與電動汽車充電需求的時序錯配給電網穩定性帶來挑戰，提出一種有序充電策略，在保障充電需求前提下，減少外網供電，提升光伏自消納能力與負荷滿足率。

關鍵詞：充電樁；有序充電策略；電動汽車；S2V；直流系統

0 引言

在雙碳目標的推動下，風光電等可再生能源的應用日益廣泛，建筑屋頂光伏作為其中重要組成部分，預計到 2025 年公共機構新建建筑屋頂光伏覆蓋率將達 50%。然而，大規模分布式光伏接入電網對其安全運行構成威脅，就地消納問題亟待解決。與此同時，電動汽車迅猛發展，2030 年中國保有量預計達 8000 萬輛，其充電需求給區域電力系統帶來巨大挑戰。鑒于私家電動汽車超 90% 的時間停放在建筑內或周邊停車場，其充電與建筑能源系統深度融合，探索電動汽車與建筑光伏的互動模式，挖掘光伏利用潛力，對降低碳排放意義重大。2009 年提出 S2V 概念后，雖有相關研究，但當前電動汽車恒功率充電模式產生大量瞬時尖峰負荷，且光伏電力特性與負荷需求不匹配，實際 S2V 場景常需電網供電且存在光伏棄能現象，因此設計適配充電需求與光伏發電特性的有序充電策略對綠電消納至關重要。

1 光伏 - 直流智能充電樁的優勢

1.1 環保節能

光伏 - 直流智能充電樁利用太陽能光伏發電，降低對傳統化石能源的依賴，削減碳排放。與傳統交流充電樁相比，直流充電方式顯著提升充電速度，為電動汽車更高效地補給能量，推動能源結構向綠色轉型。

1.2 穩定可靠

白天，光伏系統為充電樁提供穩定電力，削弱電網波動對充電過程的干擾。智能充電樁配備完善保護功能，有效確保充電過程的安全性與可靠性，為用戶提供穩定、持續的充電服務。

1.3 成本效益

盡管初期投資偏高，但長期運行中，光伏 - 直流智能充電樁通過利用太陽能，減少電費支出，提升充電設施利用率，降低運營成本，為充電樁運營商帶來更可觀的經濟效益，增強其市場競爭力。

2 有序充電策略

2.1 智能調度

充電樁與電網建立通信連接，實現智能調度功能。依據電網負荷狀況、光伏發電量以及電動汽車充電需求，動態優化充電時間與功率。例如，在電網負荷較低的夜間或凌晨，提高充電樁輸出功率，加速充電進程；在電網負荷高峰時段，降低充電功率或暫停充電，平衡電網供需關系，減輕電網壓力。

2.2 功率控制

基于電動汽車電池狀態與充電需求，動態調整充電功率。電池電量低時，采用大功率快速充電，縮短充電時長；電量接近充滿時，降低功率，保護電池壽命。同時，借助智能控制算法合理分配多輛電動汽車的充電功率，確保每輛車在適宜時間內完成充電，提高充電設施整體效率。

2.3 光伏發電優先利用

優先使用光伏系統發電量為電動汽車充電。當光伏發電量充足且大于充電需求時，存儲多余電量或回饋電網；當光伏發電量不足時，再從電網獲取補充電力。此舉不僅提高光伏系統利用率，減少對電網的依賴，還能降低充電成本，促進可再生能源的有效利用。

3 應用效果

3.1 緩解電網壓力

有序充電策略使光伏 - 直流智能充電樁避免在電網高峰時段充電，降低電網負荷峰值，增強電網穩定性與可靠性，有效緩解電網壓力，為電網安全運行提供有力支持。

3.2 提高充電效率

智能調度與功率控制策略根據電動汽車實際需求優化充電安排，提升充電效率。直流充電樁的快速充電特性進一步縮短用戶充電時間，改善用戶體驗，推動電動汽車的普及應用。

3.3 促進可再生能源發展

推廣應用光伏 - 直流智能充電樁，增加太陽能等清潔能源在能源消費結構中的比重，促進可再生能源發展，助力實現可持續發展目標，推動能源轉型進程。

3.4 降低運營成本

利用光伏發電和有序充電策略，減少充電樁電費支出，提高經濟效益。同時，為充電樁運營商創造更多商業契機，如參與電力市場交易、提供增值服務等，拓展盈利渠道。

4 安科瑞充電樁收費運營云平臺助力有序充電開展

4.1 概述

AcrelCloud - 9000 安科瑞充電樁收費運營云平臺系統借助先進的物聯網技術，與接入系統的電動自行車充電站及各類充電樁建立緊密連接，實現對其數據的持續采集與實時監控。該平臺不僅能夠精準監控充電樁的運行狀態，還提供了涵蓋充電服務、支付管理、交易結算、資產管理、電能管理以及明細查詢等一系列功能。同時，針對充電機可能出現的過溫、漏電、輸入 / 輸出過壓或欠壓、絕緣低等各類故障，平臺具備敏銳的預警能力。充電樁支持以太網、4G 或 WIFI 等多種便捷的互聯網接入方式，用戶可通過微信、支付寶、云閃付等主流支付手段掃碼進行充電操作，極大地提升了充電服務的便利性與靈活性。

4.2 應用場所

此平臺廣泛適用于多種建筑場景下的充電樁基礎設施設計，包括民用建筑、一般工業建筑、居住小區、實業單位、商業綜合體、學校以及園區等。無論在何種場所，它都能有效滿足充電樁的運營管理需求，為不同環境下的電動汽車充電提供穩定、可靠的支持。

4.3系統結構

系統分為四層：

1）即數據采集層、網絡傳輸層、數據層和客戶端層。

2）數據采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進行電能計量和保護。

3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

4）數據層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶端層：系統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。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，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功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏作為平臺的重要展示窗口，直觀呈現站點分布情況。同時，對設備狀態、使用率、充電次數、時長、金額、度數以及充電樁故障等關鍵信息進行全面統計顯示。用戶還可進一步查看每個站點的詳細信息，包括充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等，便于統一管理小區充電樁，根據設備使用率合理分配資源，提升運營效率。

4.4.2實時監控

實時監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態、回路狀態、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、注銷等操作，可查看小區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果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現場問題。

4.4.5統計分析

通過系統平臺，從充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統計信息、能耗統計信息等。

4.4.6基礎數據管理

在系統平臺建立運營商戶，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、優惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

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，進行遠程參數設置，同時可接收故障推送

4.4.8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系統硬件配置

類型	型號	圖片	功能
安科瑞充電樁收費運營云平臺	AcrelCloud-9000

	安科瑞響應節能環保、綠色出行的號召，為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kW交流充電樁，30kW壁掛式直流充電樁，智能60kW/120kW直流一體式充電樁等來滿足新能源汽車行業快速、經濟、智能運營管理的市場需求，提供電動汽車充電軟件解決方案，可以隨時隨地享受便捷安全的充電服務，微信掃一掃、微信公眾號、支付寶掃一掃、支付寶服務窗，充電方式多樣化，為車主用戶提供便捷、安全的充電服務。實現對動力電池快速、安全、合理的電量補給，能計時，計電度、計金額作為市民購電終端，同時為提高公共充電樁的效率和實用性。
互聯網版智能交流樁	AEV-AC007D

	額定功率7kW，單相三線制，防護等級IP65，具備防雷 保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方：4G/wifi/藍牙支持刷卡，掃碼、免費充電可選配顯示屏
互聯網版智能直流樁	AEV-DC030D

	額定功率30kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠 程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網 支持刷卡，掃碼、免費充電
互聯網版智能直流樁	AEV-DC060S

	額定功率60kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網 支持刷卡，掃碼、免費充電
互聯網版智能直流樁	AEV-DC120S

	額定功率120kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網 支持刷卡，掃碼、免費充電
10路電瓶車智能充電樁	ACX10A系列		10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10A-TYHN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電 ACX10A-TYN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，免費充電 ACX10A-YHW：防護等級IP65，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YW：防護等級IP65，支持刷卡、免費充電 ACX10A-MW：防護等級IP65，僅支持免費充電
2路智能插座	ACX2A系列		2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率2200W，總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX2A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護等級IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護等級IP21，支持刷卡充電
20路電瓶車智能充電樁	ACX20A系列		20路承載電流50A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率11kW。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX20A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX20A-YN：防護等級IP21，支持刷卡，免費充電
落地式電瓶車智能充電樁	ACX10B系列		10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10B-YHW：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電,不帶廣告屏 ACX10B-YHW-LL：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電。液晶屏支持U盤本地投放圖片及視頻廣告
絕緣監測儀	AIM-D100-ES

	AIM-D100-ES系列直流絕緣監測儀可以應用在15~1500V的直流系統中，用于在線監測直流不接地系統正負極對地絕緣電阻，當絕緣電阻低于設定值時，發出預警或報警信號。
絕緣監測儀	AIM-D100-T

	AIM-D100-T系列直流絕緣監測儀可以應用在10~1000V的直流系統中，用于在線監測直流不接地系統正負極對地絕緣電阻，當絕緣電阻低于設定值時，發出預警或報警信號。
智能邊緣計算網關	ANet-2E4SM

	4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。
擴展模塊ANet-485	M485模塊：4路光耦隔離RS485
擴展模塊ANet-M4G	M4G模塊：支持4G全網通
導軌式單相電表	ADL200

	單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，輸入電流：10（80）A； 電能精度：1級 支持Modbus和645協議 證書：MID/CE認證
導軌式電能計量表	ADL400

	三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統計，總正反向無功電能統計；紅外通訊；電流規格：經互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 證書：MID/CE認證
無線計量儀表	ADW300

	三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目） 證書：CPA/CE認證
導軌式直流電表	DJSF1352-RN

	直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量，復費率電能統計，SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入*大1000V，電流外接分流器接入(75mV)或霍爾元件接入(0-5V);電能精度1級，1路485通訊，1路直流電能計量AC/DC85-265V供電 證書：MID/CE認證
面板直流電表	PZ72L-DE

	直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量:紅外通訊:電壓輸入*大1000V，電流外接分流器接入·(75mV)或霍爾元件接入(0-20mA0-5V);電能精度1級 證書：CE認證
電氣防火限流式保護器	ASCP200-63D

	導軌式安裝，可實現短路限流滅弧保護、過載限流保護、內部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監測、線纜溫度監測等功能;1路RS485通訊，1路NB或4G無線通訊(選配);額定電流為0~63A，額定電流菜單可設。
開口式電流互感器	AKH-0.66/K

	AKH-0.66K系列開口式電流互感器安裝方便，無須拆一次母線，亦可帶電操作，不影響客戶正常用電，可與繼電器保護、測量以及計量裝置配套使用。
霍爾傳感器	AHKC

	霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復雜信號的隔離轉換，通過霍爾效應原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受，響應時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強，線性好，抗干擾能力強。
智能剩余電流繼電器	ASJ

該系列繼電器可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式的剩余電流動作保護器，主要適用于交流50Hz，額定電壓為400V及以下的TT或TN系統配電線路，防止接地故障電流引起的設備和電氣火災事故，也可用于對人身觸電危險提供間接接觸保護。

5. 未來展望：光伏 - 直流智能充電樁的發展新藍圖

在電動汽車市場蓬勃發展與可再生能源技術持續進步的雙重驅動下，光伏 - 直流智能充電樁即將步入一個充滿無限可能的新時代，其應用前景愈發廣闊。展望未來，以下幾大發展趨勢將引領行業變革：

（1）技術創新：突破邊界，邁向卓越

光伏系統增效提質：科研人員將致力于研發更高效的光伏電池材料與組件，提升光電轉換效率，降低成本。通過優化光伏系統的結構設計與運行管理，增強其在不同光照條件下的穩定性，確保充電樁在白天能夠獲取充足且穩定的電能供應，最大程度發揮光伏發電的潛力。

智能控制算法進階：借助深度學習、強化學習等前沿人工智能技術，不斷優化充電樁的智能控制算法。實現對充電過程的精準預測與動態調控，根據電動汽車的電池狀態、用戶需求以及電網負荷等多因素實時調整充電功率與時間，進一步提高充電速度，同時確保充電過程的安全性與電池壽命的延長。

儲能技術創新突破：積極探索新型儲能技術，如固態電池、液流電池等，提升儲能系統的能量密度、充放電效率與循環壽命。實現光伏發電的有效存儲與靈活調用，不僅能夠在夜間或光照不足時為電動汽車提供持續穩定的充電能源，還能參與電網的削峰填谷，提高能源利用效率，促進能源互聯網的構建。

（2）政策支持：保駕護航，加速發展

政府在推動光伏 - 直流智能充電樁產業發展中扮演著至關重要的角色。未來，政府部門有望進一步加大政策支持力度，通過多種方式鼓勵企業和社會資本積極參與充電基礎設施建設：

補貼政策精準發力：制定更具針對性的補貼政策，對充電樁生產企業、運營商以及用戶給予補貼。例如，依據充電樁的技術水平、充電效率、服務質量等指標進行分級補貼，激勵企業提升產品品質與服務水平；為購買配備光伏 - 直流智能充電樁的電動汽車用戶提供購車補貼或充電費用補貼，提高用戶接受度與市場普及率。

稅收優惠政策持續優化：實施稅收減免、優惠稅率等政策，降低企業的生產成本與運營負擔。對從事充電樁研發、生產、運營的企業給予企業所得稅、增值稅等稅收優惠，鼓勵企業加大技術創新投入，擴大產業規模；對個人用戶安裝家用光伏 - 直流智能充電樁給予一定的稅收優惠，促進私人充電樁的普及。

產業規劃引領發展方向：制定完善的產業發展規劃，明確光伏 - 直流智能充電樁的發展目標、重點任務與布局方向。加強對充電基礎設施建設的統籌規劃，引導企業合理布局充電樁站點，避免盲目投資與重復建設，確保產業健康有序發展。

（3）互聯互通：構建生態，智慧共享

實現充電樁與電動汽車、電網、能源管理系統等的深度互聯互通，將打造一個智能化的能源生態系統，開啟能源管理的新篇章：

車樁協同智能互動：建立充電樁與電動汽車之間的高速通信鏈路，實現車輛與充電樁的實時信息交互。電動汽車可向充電樁發送電池狀態、行駛計劃等信息，充電樁則根據車輛需求優化充電策略，提供個性化充電服務。同時，支持車輛對充電樁的遠程控制與預約，提升用戶體驗。

樁網融合雙向互動：推動充電樁與電網的雙向通信與能量互動，使充電樁成為電網的智能終端。充電樁不僅能從電網獲取電能，還能在電網負荷較低時將多余的光伏發電回饋電網，實現 “削峰填谷”，提高電網穩定性與能源利用效率。通過智能調度與控制，電網可實時監測充電樁的運行狀態，優化電力分配，降低電網運營成本。

大數據驅動智能決策：運用大數據分析與人工智能技術，深度挖掘充電樁運行數據、電動汽車使用數據以及電網負荷數據等信息。通過數據分析預測電動汽車充電需求與光伏發電量，優化充電策略與能源調度方案；基于用戶行為分析提供個性化充電服務推薦，提高用戶滿意度；利用數據驅動的故障預測與診斷技術，實現充電樁的預防性維護，降低故障率。

綜上所述，光伏 - 直流智能充電樁的有序充電策略在當前能源轉型的關鍵時期具有不可替代的重要現實意義和廣泛的應用價值。通過科學合理的規劃與精細化管理，充分釋放其環保、高效、智能的優勢，不僅能夠為電動汽車用戶提供便捷、可靠的充電服務，滿足日益增長的出行需求，還將有力推動能源結構優化升級，助力實現可持續發展的宏偉目標，為構建清潔、低碳、安全、高效的能源體系貢獻重要力量。

參考文獻：

[1] 丁屹峰.光伏直流智能充電樁有序充電策略與應用效果

[2] 詹天津,謝玉榮國內分布式光伏發展形勢分析及思考

[3] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版

審核編輯 黃宇