安科瑞 刘迈

　　摘要：在环境污染加剧与能源危机凸显的背景下，电动汽车凭借低排放、低噪音等显著优势，市场渗透率持续攀升。然而，电动汽车大规模无序接入电网充电，尤其在居民生活用电高峰时段集中充电，给电网安全稳定运行带来严峻挑战，如负荷峰值超限、供需平衡失调及电压稳定性受损等。本文聚焦此问题，构建以 “削峰填谷” 为核心目标的住宅区内电动汽车充电电费定价双层规划模型。下层模型基于个人用户视角，追求充电电费zui小化，精准确定充电负荷；上层模型从电网整体考量，聚焦负荷时间分布均衡，求解快、慢充分时电价，借助价格杠杆引导居民错峰充电，算例验证该策略使电网供电稳定性提升 57.66%，为实现电网与用户双赢提供创新思路与有效路径。

　　关键词：电动汽车；分时电价；双层规划模型；削峰填谷

　　一、引言

　　传统化石能源渐趋枯竭，环境污染恶化，电动汽车作为新能源领域的关键力量，因其低污染、高能源转换效率获政策强力扶持，技术进步与成本优势推动其shichang份额稳步上扬，有望逐步取代传统燃油汽车。但电动汽车无序充电致电网负荷激增，威胁电网稳定，有序充电与合理定价策略成为研究热点。本文立足价格维度，兼顾电网运营与用户利益，以价格信号优化用户充电行为，护航电网稳健运行。

　　二、问题背景

　　2.1 问题剖析

　　通勤族为主的电动汽车用户多在住宅区充电，下班后用电高峰时段集中充电，使充电负荷与居民生活用电负荷高峰叠加，加剧电网供需矛盾，影响供电可靠性与电能质量，威胁电网基础设施安全，甚至引发大面积停电事故，危及居民生活与社会经济秩序，凸显优化充电策略紧迫性。

　　2.2 问题假设

　　为简化复杂现实场景，特作如下合理假设：

　　住宅区充电桩 “一车一桩”，用户依电价独立决策充电时段与方式，无相互干扰。

　　用户充电需求电量在停车时长内可满足，不超充电桩供电能力。

　　分时电价实施前，用户归家即启动慢充，充电行为单一且集中。

　　固定充电方式下，电动汽车电池电量随时间线性变化，便于建模分析。

　　三、模型构建

　　电网总负荷涵盖电动汽车充电负荷与小区基础负荷，前者受各车充电方案左右，而充电方案又取决于充电电价，三者相互关联、动态影响，形成闭环反馈机制，是模型构建关键逻辑链。

　　3.1 下层模型

　　以小时为粒度细分一天为 24 时段（t = 1, 2, …, 24），聚焦小区电动汽车用户。设电动汽车集合 N = {1, 2, …, k}，车 n 可充电时段始于归家时刻 shn，终于离家时刻 ehn，依用户出行规律与充电需求电量 Q 规划各时段充电方案。目标函数为车 n 充电成本zui小化，即各时段不同充电方式电量与对应电价乘积之和zui小，输出zuiyou充电策略，兼顾用户经济成本与充电需求满足度，提升用户参与错峰积极性。

　　3.2 上层模型

　　聚焦小区电网全局，综合考量居民生活基础负荷与电动汽车充电负荷交互影响，权衡电网波动平抑与用户电费合理波动。目标为zui小化 24 时段总负荷标准差与电价调整前后用户充电总费用变化，求解各时段快、慢充分时电价，协调电网稳定性与用户经济承受力，保障电力供应商合理收益，维护电力市场健康可持续发展生态。

　　在摘要中加入电动汽车无序充电的危害推荐一些考虑负荷分布均衡的电动汽车充电定价策略与应用的论文电动汽车充电定价策略的研究现状和发展趋势

　　四、 应用方案

图1 有序充电管理系统示意图

图2平台结构图

　　充电运营管理平台是基于物联网和大数据技术的充电设施管理系统，可以实现对充电桩的监控、调度和管理，提高充电桩的利用率和充电效率，提升用户的充电体验和服务质量。用户可以通过APP或小程序提前预约充电，避免在充电站排队等待的情况，同时也能为充电站提供更准确的充电需求数据，方便后续的调度和管理。通过平台可对充电桩的功率、电压、电流等参数进行实时监控，及时发现和处理充电桩故障和异常情况对充电桩的功率进行控制和管理，确保充电桩在合理的功率范围内充电，避免对电网造成过大的负荷。

　　五、安科瑞充电桩云平台具体的功能

　　平台除了对充电桩的监控外，还对充电站的光伏发电系统、储能系统以及供电系统进行集中监控和统一协调管理，提高充电站的运行可靠性，降低运营成本，平台系统架构如图3所示。

图3 充电桩运营管理平台系统架构

　　大屏显示：展示充电站设备统计、使用率排行、运营统计图表、节碳量统计等数据。

　　图4 大屏展示界面

　　站点监控：显示设备实时状态、设备列表、设备日志、设备状态统计等功能。

图5 站点监控界面

　　设备监控：显示设备实时信息、配套设备状态、设备实时曲线、关联订单信息、充电功率曲线等。

图6 设备监控界面

　　运营趋势统计：显示运营信息查询、站点对比曲线、日月年报表、站点对比列表等功能。

图7 运营趋势界面

　　收益查询：提供收益汇总、实际收益报表、收益变化曲线、支付方式占比等功能。

图8 收益查询界面

　　故障分析：提供故障汇总、故障状态饼图、故障趋势分析、故障类型饼图等功能。

图9 故障分析界面

　　订单记录：提供实时/历史订单查询、订单终止、订单详情、订单导出、运营商应收信息、充电明细、交易流水查询、充值余额明细等功能。

图10 订单查询界面

　　六、产品选型

　　安科瑞为广大用户提供慢充和快充两种充电方式，便携式、壁挂式、落地式等多种类型的充电桩，包含智能7kw/21kw交流充电桩，30kw直流充电桩，60kw/80kw/120kw/180kw直流一体式充电桩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。实现对动力电池快速、高效、安全、合理的电量补给，同时为提高公共充电桩的效率和实用性，具有有智能监测：充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护的功能；智能计量：输出配置智能电能表，进行充电计量，具备完善的通信功能；云平台：具备连接云平台的功能，可以实现实时监控，财务报表分析等等；远程升级：具备完善的通讯功能，可远程对设备软件进行升级；保护功能：具备防雷保护、过载保护、短路保护，漏电保护和接地保护等功能；适配车型：满足国标充电接口，适配所有符合国标的电动汽车，适应不同车型的不同功率。下面是具体产品的型号和技术参数。

　　七、现场图片

　　八、结论

　　针对住宅区内大规模电动汽车无序接人电网的现象建立双层规划模型，为一天24个时段分别制定不同的电价,下层模型利用上层得到的分时电价,引导每名电动汽车用户错峰充电,保证所有用户充电费用最小化,将下层模型得到的充电负荷输人上层优化分时电价,逐渐平抑电网波动，“削峰填谷”保证电网安全。

　　1)优化模型不但大大减小了电网负荷波动,供电稳定性提高 57.66%,也一定程度降低了用户的充电费用,电动汽车的充电时长平均减少 29.17%。

　　2)该模型在优化适用时间上没有限制,也可适用于周末节假日时期。

　　3)电动汽车用户的归家、离家时间具有很强的随机性,以后还应考虑这一因素,加强模型的鲁棒性;另外小区电动汽车充电桩数量有限,本文考虑的是所有电动汽车“一车一桩”的情况,未来还可以进一步分析共享充电桩下的电动汽车充电定价策略。