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淺聊用戶行為的V2G模式下電動(dòng)汽車(chē)有序充電控制負(fù)荷預(yù)測(cè)研究

瀏覽次數(shù):136更新時(shí)間:2024-10-12

 

張繼冬

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要: 隨著電動(dòng)汽車(chē)的普及和 V2G(Vehicle-to-Grid)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)電動(dòng)汽車(chē)有序充電控制及負(fù)荷預(yù)測(cè)的研究變得至關(guān)重要。本文深入探討了考慮用戶行為的 V2G 模式下電動(dòng)汽車(chē)有序充電控制的負(fù)荷預(yù)測(cè)問(wèn)題。通過(guò)分析用戶行為對(duì)充電需求的影響,結(jié)合先進(jìn)的預(yù)測(cè)方法,為實(shí)現(xiàn)高效的電動(dòng)汽車(chē)有序充電和電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。

一、引言
近年來(lái),電動(dòng)汽車(chē)作為一種環(huán)保、高效的交通工具得到了迅速發(fā)展。V2G 技術(shù)的出現(xiàn)使得電動(dòng)汽車(chē)不僅可以從電網(wǎng)獲取電能,還可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)㈦娔芑仞伣o電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)車(chē)輛與電網(wǎng)的雙向互動(dòng)。然而,大規(guī)模電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)序充電可能會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)巨大的負(fù)荷波動(dòng),影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。因此,研究 V2G 模式下電動(dòng)汽車(chē)有序充電控制及負(fù)荷預(yù)測(cè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
用戶行為是影響電動(dòng)汽車(chē)充電需求的關(guān)鍵因素之一。不同用戶的出行習(xí)慣、充電偏好等行為差異會(huì)導(dǎo)致充電需求的多樣化。準(zhǔn)確把握用戶行為,對(duì)于提高電動(dòng)汽車(chē)有序充電控制的效果和負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。
二、V2G 模式下電動(dòng)汽車(chē)充電行為分析
(一)用戶出行行為
用戶的出行行為主要包括出行目的、出行時(shí)間、出行距離等。一般來(lái)說(shuō),工作日用戶的出行主要是上下班通勤,出行時(shí)間相對(duì)固定;而周末和節(jié)假日用戶的出行目的更加多樣化,出行時(shí)間也更加靈活。出行距離則決定了電動(dòng)汽車(chē)的耗電量,進(jìn)而影響充電需求。
(二)充電偏好
用戶的充電偏好包括充電時(shí)間、充電地點(diǎn)、充電方式等。有些用戶可能更傾向于在夜間充電,以利用低谷電價(jià);而有些用戶則可能更注重充電的便捷性,選擇在公共場(chǎng)所如商場(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)等進(jìn)行充電。充電方式也有快充和慢充之分,不同的充電方式對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷影響不同。
(三)V2G 參與意愿
用戶對(duì) V2G 的參與意愿也是影響電動(dòng)汽車(chē)充電行為的重要因素。一些用戶可能出于經(jīng)濟(jì)利益的考慮,愿意參與 V2G 模式,將電動(dòng)汽車(chē)的電能回饋給電網(wǎng);而另一些用戶則可能擔(dān)心對(duì)電池壽命的影響,不愿意參與 V2G。
三、基于用戶行為的電動(dòng)汽車(chē)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法
(一)傳統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法
傳統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法主要有時(shí)間序列法、回歸分析法等。時(shí)間序列法是根據(jù)歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)的時(shí)間序列特征進(jìn)行預(yù)測(cè),適用于負(fù)荷變化較為平穩(wěn)的情況?;貧w分析法是通過(guò)建立負(fù)荷與影響因素之間的回歸方程進(jìn)行預(yù)測(cè),需要確定合適的影響因素和回歸模型。
(二)考慮用戶行為的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法
  1. 基于出行鏈的負(fù)荷預(yù)測(cè)
    出行鏈?zhǔn)侵赣脩粼谝欢〞r(shí)間內(nèi)的出行活動(dòng)序列。通過(guò)分析用戶的出行鏈,可以預(yù)測(cè)電動(dòng)汽車(chē)的充電需求。例如,根據(jù)用戶的上下班出行鏈,可以確定電動(dòng)汽車(chē)在工作日的充電時(shí)間和充電地點(diǎn)。

  2. 基于用戶分類(lèi)的負(fù)荷預(yù)測(cè)
    根據(jù)用戶的出行行為、充電偏好等特征,將用戶進(jìn)行分類(lèi)。針對(duì)不同類(lèi)型的用戶,建立相應(yīng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)模型。這樣可以提高負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性,更好地滿足不同用戶的需求。

  3. 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的負(fù)荷預(yù)測(cè)
    機(jī)器學(xué)習(xí)方法如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等具有強(qiáng)大的非線性擬合能力,可以有效地處理復(fù)雜的用戶行為和負(fù)荷數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)大量歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí),建立電動(dòng)汽車(chē)負(fù)荷預(yù)測(cè)模型,提高預(yù)測(cè)的精度和可靠性。

四、安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)選型方案

(一)概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控,實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài),進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理,交易結(jié)算,資要管理、電能管理,明細(xì)查詢等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過(guò)壓,欠壓,絕緣低各類(lèi)故障進(jìn)行預(yù)警;充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng),用戶通過(guò)微信、支付寶,云閃付掃碼充電。

(二)應(yīng)用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

(三)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

淺聊用戶行為的V2G模式下電動(dòng)汽車(chē)有序充電控制負(fù)荷預(yù)測(cè)研究

系統(tǒng)分為四層:

(1)即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

(2)數(shù)據(jù)采集層:包括電瓶車(chē)智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車(chē)智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù),并進(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

(3)網(wǎng)絡(luò)傳輸層:通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

(4)數(shù)據(jù)層:包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器,應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站,數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

(5)應(yīng)客戶端層:系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能,同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP,充電用戶提供充電小程序。

(四)安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

1.智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況,對(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示,同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁,查看設(shè)備使用率,合理分配資源。

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2.實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況,主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過(guò)程中的充電電量、充電電壓電流,充電樁告警信息等。

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3.交易管理

平臺(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶,對(duì)其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷(xiāo)等操作,可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

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4.故障管理

設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息,平臺(tái)管理人員可通過(guò)平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理,同時(shí)運(yùn)維人員可通過(guò)運(yùn)維APP收取故障推送,運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過(guò)充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。

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5.統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái),從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度,查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

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6.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶,運(yùn)營(yíng)商可建立和管理其運(yùn)營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設(shè)施,維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng),同時(shí)可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

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7.運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用,可以對(duì)站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況,進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置,同時(shí)可接收故障推送

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8.充電小程序

面向充電用戶使用,可查看附近空閑設(shè)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。

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9.系統(tǒng)硬件配置

 

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五、結(jié)論
本文對(duì)考慮用戶行為的 V2G 模式下電動(dòng)汽車(chē)有序充電控制負(fù)荷預(yù)測(cè)進(jìn)行了深入研究。通過(guò)分析用戶行為對(duì)充電需求的影響,提出了基于出行鏈、用戶分類(lèi)和機(jī)器學(xué)習(xí)的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法,以及分時(shí)電價(jià)引導(dǎo)、智能充電管理系統(tǒng)和激勵(lì)機(jī)制等有序充電控制策略。案例分析表明,這些方法和策略能夠有效地提高負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和電動(dòng)汽車(chē)有序充電控制的效果,為實(shí)現(xiàn) V2G 模式下電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展提供了理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。

然而,目前的研究還存在一些不足之處。例如,用戶行為的復(fù)雜性和不確定性使得負(fù)荷預(yù)測(cè)仍然存在一定的誤差;V2G 技術(shù)的推廣和應(yīng)用還面臨著一些技術(shù)和政策上的障礙。未來(lái)的研究需要進(jìn)一步深入分析用戶行為,完善負(fù)荷預(yù)測(cè)方法和有序充電控制策略,加強(qiáng) V2G 技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用,推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

[1]薛靜云,張銀環(huán).基于用戶行為的V2G模式下電動(dòng)汽車(chē)等有序充放電控制策略研究

[2]彭晶,黃虹,劉福潮,基于V2G技術(shù)的電動(dòng)汽車(chē)有序充放電策略研究

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版

作者介紹:
張繼冬,男,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。

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