充电桩有序充电与配电网需求侧响应：新能源汽车产业发展的“助推器”

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摘要：在全球迈向绿色能源时代的浪潮中，电动汽车产业如同一颗璀璨的新星，迅猛崛起。随着其普及步伐的加快，与之紧密关联的充电基础设施建设及优化，已然成为撬动新能源汽车全面普及的“关键支点”。本文聚焦我国电动汽车充电设施领域，深入剖析现状、直面挑战，并以创新视角探讨充电桩有序充电技术与配电网需求侧响应协同融合的优势、策略及实际应用，旨在为行业的稳健前行铺就坚实道路。

关键词：电动汽车；充电桩；有序充电；配电网；需求侧响应；

1.引言

如今，电动汽车凭借其环保、节能的显著优势，正逐步成为大众绿色出行的主流之选。据预测，至 2025 年，庞大的电动汽车保有量将对充电基础设施建设提出超 2000 万辆车的配套需求，这无疑是一项艰巨且紧迫的任务。当下，充电基础设施建设虽成果斐然，数量呈几何级数增长，可诸多棘手难题依旧横亘在前。基础充电设施分布失衡，城市核心区充电桩“扎堆”，偏远地带与城市边缘却“一桩难求”；电动汽车充电负荷如汹涌浪潮，冲击着电网的稳定运行，致使负荷波动频发、供需失衡加剧。在此背景下，探寻充电桩有序充电与配电网需求侧响应的有机结合路径，恰似点亮一盏明灯，为化解困境、推动充电基础设施有序发展、助力新能源汽车畅行无阻照亮方向。本文将以安科瑞充电桩收费运营云平台为鲜活案例，深度挖掘这一策略在实战中的可行性与卓越成效。

2.电动汽车充电设施现状与挑战

我国政府对电动汽车充电设施建设的重视程度与日俱增，近年来频出政策“组合拳”，大力推广智能有序充电技术，充电桩如雨后春笋般在各地拔地而起。2023 年 1 - 5 月，全国充电基础设施增量达 114.7 万台，新增公共车桩比为 2.6：1，增速较存量水平略显逊色。回首过往，自 2016 年至 2022 年底，公共充电桩数量从 14.1 万座（179.7 - 165.6）激增至 179.7 万座，涨幅高达 1174.47%，其中直流充电桩 76.1 万座、交流充电桩 103.6 万座，分别占比 42.35%与 57.65%。展望 2023 年末，新增公共充电桩 97.5 万台，总量将攀至 277.2 万台，随车配建充电桩新增 340.0 万台，总数跃升至 681.2 万台。

然而，繁荣背后难掩隐忧。地域分布不均问题仿若一道顽固的“伤疤”，在偏远乡村、城乡结合部，充电桩寥寥无几，电动汽车车主常陷入续航焦虑，“找桩难”成为出行“拦路虎”；充电负荷对电网而言，恰似“定时炸弹”，电压波动、过载隐患如影随形，严重威胁电网安全稳定，尤其在能源转型加速、分布式能源蓬勃发展之际，配电网运营管理压力山大，提升供电能力、熨平峰谷差、稳控负荷波动，成为电网规划建设的核心课题。

3.充电桩有序充电技术概述

（一）定义

充电桩有序充电技术，恰似一位智慧“调度官”，统筹考量电网运行“脉搏”、用户多元需求、充电设施性能特点等诸多要素，巧妙编排电动汽车充电“时间表”与“功率谱”，对充电负荷进行精细化时空调配，全力规避大规模同时充电引发的电网“震荡”，诸如电压“过山车”、过载“警报”等乱象。

（二）目标

从电网视角出发，其核心使命在于雕琢负荷曲线，削减峰谷落差，抚平波动“涟漪”，筑牢供电可靠性“堤坝”，全方位保障电能质量，护航电网安全稳健运行，借助合理规划充电时段与功率，为高峰“减压”，让低谷“增效”；站在用户立场，在契合出行规划、呵护电池健康前提下，为用户精心烹制经济实惠、便捷高效的充电“佳肴”，精准推荐充电“黄金时段”与适配功率，让等待充电成为“过去式”。

4.配电网需求侧响应机制分析

配电网需求侧响应，仿若一场用电行为的“指挥交响乐”，通过巧妙引导用户调整用电节奏，奏响电网供需平衡“和谐乐章”。在高峰时段“踩刹车”，减少用电负荷，于低谷时段“踩油门”，增加用电需求，以此巧妙化解供需“矛盾”，为电网运行效率与稳定性“添翼”。

（一）电网维度目标

一是“削峰填谷”，削减高峰用电“尖峰”，舒缓供电“紧绷神经”，削减扩容成本，让发电、输电设备“轻装上阵”；二是“强筋健骨”，优化负荷布局，降低故障风险，增强应急“韧性”，提升供电可靠性与电能质量；三是“绿色赋能”，巧借用户用电“弹性”，提升可再生能源利用率，助力其在配电网中“扎根生长”，加速能源绿色转型进程。

（二）用户维度目标

于用户而言，一是“钱包减负”，依循价格信号与激励“指挥棒”，择电价“低谷”用电，赢取经济补偿，削减用电成本；二是“体验升级”，立足基本需求，灵活规划用电“日程表”，自主掌控用电节奏，畅享舒适、便捷用电新体验，诸如将电动汽车充电等非急用电任务安置于低谷电价时段，尽享实惠与便利。

5.充电桩有序充电与配电网需求侧响应结合的优异性

（（一）充电设施利用效率“大跃升”

有序充电本就擅长精算充电“最优解”，与需求侧响应“珠联璧合”后，更能依循电网负荷“晴雨表”与用户需求“风向标”，将充电安排得“恰到好处”。在电网“闲时”，以价格“诱惑”、策略“引导”，激发电动汽车“充电热情”，盘活闲置充电桩，提升整体利用效能。

（二）配电网压力“巧缓解”

电动汽车无序充电，仿若“洪水猛兽”冲击电网；二者结合则变身“守护卫士”。需求侧响应机制实时“把脉”电网供电能力，动态调控充电桩功率，驯服充电负荷这头“巨兽”，筑牢配电网安全“城墙”。

（三）能源转型“加速跑”

借助有序充电“导航”，引导电动汽车在可再生能源发电“旺季”充电，化身“消纳利器”，提升清洁能源占比，斩断对传统化石能源“依赖链”，驱动能源绿色低碳转型“车轮”滚滚向前。

（四）用户充电体验“新升级”

融合策略如同贴心“管家”，综合考量充电与电网状况，为用户精准推荐充电“最佳时机”与“理想地点”，驱散等待“阴霾”，化解“找桩”困扰，大幅提升用户满意度与获得感。

6.安科瑞充电桩收费运营云平台：有序充电“实干先锋”

6.1概述

安科瑞充电桩收费运营云平台（AcrelCloud - 9000）宛如一座“智慧能源中枢”，凭借物联网“纽带”，与电动自行车充电站及充电桩紧密相连，开启不间断数据采集与监控“视窗”，实时洞察充电桩“一举一动”，涵盖充电服务、支付结算、资产管理、电能管控、明细查询等多元功能，还具备故障预警“超能力”，以以太网、4G、WIFI 等“桥梁”接入互联网，用户扫码即可开启充电之旅。

6.2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。

6.3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。

6.4安科瑞充电桩云平台系统功能

6.4.1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。

6.4.2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。

6.4.3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。

6.4.4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。

6.4.5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。

6.4.6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。

6.4.7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

6.4.8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。

6.5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。

7.结论与展望

充电桩有序充电与配电网需求侧响应融合，无疑是驱动充电基础设施科学布局、新能源汽车产业蓬勃发展的“核心引擎”。践行此策略，恰似为电网负荷平衡“校准天平”，为可再生能源消纳“拓宽航道”，为缓解充电冲击“筑牢堤坝”，引领用户用电行为“归向正轨”，实现多方共赢。安科瑞充电桩收费运营云平台恰似这一策略落地的“生动样本”，成效斐然。

展望未来，政策“东风”需持续劲吹，强化引导扶持；技术研发“引擎”要马力全开，攻克难题、创新模式；充电设施与电网应“携手并肩”，协同规划、共建共享；智能化管理“羽翼”要持续丰满，提升运营效能。唯有如此，方能为新能源汽车产业腾飞注入磅礴动力，绘就绿色出行宏伟蓝图。

参考文献：

[1]陈启元，张强，欧渊，等.充电桩有序充电与配电网需求侧响应结合的优异性分析

[2]李海斌.基于需求响应的电动汽车有序充电策略研究[J],2021.

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版

审核编辑 黄宇