安科瑞 劉芳 咨詢家：acrel-js

什么是有序充電微電網(wǎng)？

想象一下，忙碌了一天的你，下班后開著電動(dòng)汽車回到家，準(zhǔn)備給愛車充電。以往，你可能會(huì)直接插上充電器，讓它隨意充電。但在有序充電微電網(wǎng)的世界里，事情可沒這么簡(jiǎn)單。

有序充電微電網(wǎng)，是一種將分布式電源（如太陽能板、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)）、儲(chǔ)能裝置（電池）、電動(dòng)汽車充電樁以及各類用電負(fù)荷整合在一起的小型電力系統(tǒng)。它就像是一個(gè)能源的 “小宇宙”，在這個(gè)小宇宙里，所有的能源流動(dòng)都被精心安排。微電網(wǎng)既可以與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，從大電網(wǎng)獲取電力，也能在必要時(shí)獨(dú)立運(yùn)行，自給自足 。而有序充電，則是讓電動(dòng)汽車按照一定的規(guī)則和策略進(jìn)行充電，避免出現(xiàn)所有車輛同時(shí)充電，導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷過大的情況。通過智能控制系統(tǒng)，有序充電微電網(wǎng)可以根據(jù)實(shí)時(shí)的電力供需情況、電價(jià)波動(dòng)以及用戶的出行習(xí)慣，合理安排電動(dòng)汽車的充電時(shí)間和功率。

有序充電微電網(wǎng)的工作原理

（一）微電網(wǎng)發(fā)電特性

在有序充電微電網(wǎng)中，太陽能、風(fēng)能等可再生能源占據(jù)著重要地位。以太陽能為例，白天陽光充足時(shí)，太陽能板能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化為電能。但一旦遇到陰天、雨天，光照強(qiáng)度減弱，發(fā)電功率就會(huì)大幅下降。風(fēng)能也是如此，風(fēng)力的大小和穩(wěn)定性直接影響著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率。這種發(fā)電的不穩(wěn)定性，使得微電網(wǎng)的發(fā)電功率難以與用電需求實(shí)時(shí)匹配。比如在用電高峰期，可能恰好遇到可再生能源發(fā)電不足的情況；而在用電低谷期，可再生能源又可能發(fā)電過剩。因此，常常需要儲(chǔ)能裝置（如電池）將多余的電能儲(chǔ)存起來，在發(fā)電不足時(shí)釋放電能，或者與外部大電網(wǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保障電力的穩(wěn)定供應(yīng)。

（二）充電樁用電特性

充電樁的用電特性也頗具特點(diǎn)。從時(shí)間上看，晚上下班后和周末，充電樁的使用頻率明顯增加。因?yàn)榇蠖鄶?shù)車主在結(jié)束一天的行程后，會(huì)選擇在這個(gè)時(shí)間段給車輛充電。不同類型的電動(dòng)汽車，其充電功率也存在較大差異。一些小型電動(dòng)汽車的充電功率可能只有幾千瓦，而大型電動(dòng)汽車的快充功率則能達(dá)到幾十千瓦甚至更高。車主的充電習(xí)慣也較為隨意，沒有統(tǒng)一的規(guī)劃，這就容易導(dǎo)致多輛電動(dòng)汽車在同一時(shí)間集中充電。如此一來，會(huì)給微電網(wǎng)的負(fù)荷帶來巨大沖擊，可能造成電壓波動(dòng)、頻率偏移等問題，影響微電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

（三）有序充電實(shí)現(xiàn)機(jī)制

優(yōu)化充電時(shí)間管理

：智能控制系統(tǒng)宛如有序充電微電網(wǎng)的 “智慧大腦”，它與分時(shí)電價(jià)政策緊密配合，共同引導(dǎo)車主進(jìn)行錯(cuò)峰充電。在凌晨等用電低谷時(shí)段，電價(jià)相對(duì)較低，智能控制系統(tǒng)會(huì)向車主發(fā)出信號(hào)，鼓勵(lì)他們?cè)诖藭r(shí)充電。這樣不僅能降低車主的充電成本，還能有效平衡微電網(wǎng)的負(fù)荷。相反，在用電高峰時(shí)段，系統(tǒng)可能會(huì)限制充電或者提高充電價(jià)格，以減少充電樁的使用，避免微電網(wǎng)負(fù)荷過大。

動(dòng)態(tài)功率分配

：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)微電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)功率分配的關(guān)鍵。通過各種傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲取微電網(wǎng)的發(fā)電功率、儲(chǔ)能狀態(tài)以及負(fù)載情況。當(dāng)檢測(cè)到可再生能源發(fā)電充足，且儲(chǔ)能設(shè)備電量充足時(shí)，系統(tǒng)會(huì)為充電樁分配較高的充電功率，讓電動(dòng)汽車能夠快速充電。若發(fā)電不足或儲(chǔ)能電量較低，系統(tǒng)則會(huì)根據(jù)充電樁的優(yōu)先級(jí)，對(duì)充電功率進(jìn)行合理調(diào)降。比如，優(yōu)先保障緊急出行車輛的充電需求，適當(dāng)降低非緊急車輛的充電功率，以確保微電網(wǎng)的整體功率穩(wěn)定。

與儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)同

：儲(chǔ)能系統(tǒng)在有序充電微電網(wǎng)中扮演著 “能量緩沖器” 的角色，發(fā)揮著 “削峰填谷” 的重要作用。當(dāng)微電網(wǎng)中的可再生能源發(fā)電過剩時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)會(huì)將多余的電能儲(chǔ)存起來，就像一個(gè) “大電池” 一樣，把多余的能量?jī)?chǔ)存起來備用。而在充電樁用電高峰，且可再生能源發(fā)電不足時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)則會(huì)釋放儲(chǔ)存的電能，為充電樁供電。通過智能算法的協(xié)調(diào)，儲(chǔ)能系統(tǒng)和充電樁之間能夠?qū)崿F(xiàn)高效協(xié)同。優(yōu)先利用儲(chǔ)能系統(tǒng)的電能為充電樁供電，不僅可以穩(wěn)定微電網(wǎng)的電壓，還能提高電力供應(yīng)的可靠性，減少對(duì)外部大電網(wǎng)的依賴。

有序充電微電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

（一）提升電網(wǎng)穩(wěn)定性

在過去，充電樁無序充電的現(xiàn)象較為普遍，這給電網(wǎng)帶來了不小的沖擊。當(dāng)大量電動(dòng)汽車在同一時(shí)間集中充電時(shí)，就好比眾多食客同時(shí)涌入一家餐廳點(diǎn)餐，電網(wǎng)的負(fù)荷瞬間增大，就像餐廳廚房的壓力驟增，可能導(dǎo)致電壓波動(dòng)、頻率不穩(wěn)定等問題。而有序充電微電網(wǎng)的出現(xiàn)，就如同為餐廳引入了一套智能排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)，它能夠根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)負(fù)荷情況，合理安排電動(dòng)汽車的充電時(shí)間和功率。在用電高峰時(shí)段，有序充電微電網(wǎng)會(huì)適當(dāng)限制充電樁的充電功率，減少充電負(fù)荷，避免電網(wǎng) “不堪重負(fù)”；在用電低谷時(shí)段，則提高充電功率，充分利用電網(wǎng)的剩余容量，從而有效緩解了高峰時(shí)段的電力供應(yīng)壓力，增強(qiáng)了電網(wǎng)的穩(wěn)定性 。

（二）降低用戶成本

峰谷電價(jià)政策是有序充電微電網(wǎng)降低用戶成本的重要手段。峰谷電價(jià)，簡(jiǎn)單來說，就是在不同的時(shí)間段，電價(jià)有所不同。在用電高峰時(shí)段，電價(jià)較高；而在用電低谷時(shí)段，電價(jià)則相對(duì)較低。有序充電微電網(wǎng)通過智能控制系統(tǒng)，與峰谷電價(jià)政策緊密配合，引導(dǎo)用戶在低谷電價(jià)時(shí)段充電。這就好比在商場(chǎng)促銷時(shí)購物更劃算一樣，用戶在低谷電價(jià)時(shí)段充電，能夠以更低的成本為電動(dòng)汽車補(bǔ)充電量。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用有序充電策略，用戶的充電成本平均可降低 15% - 20%。這對(duì)于廣大電動(dòng)汽車用戶來說，無疑是實(shí)實(shí)在在的實(shí)惠，既能滿足車輛的充電需求，又能節(jié)省開支。

（三）促進(jìn)新能源消納

隨著太陽能、風(fēng)能等可再生能源在能源領(lǐng)域的占比逐漸提高，如何有效消納這些新能源成為了關(guān)鍵問題。有序充電微電網(wǎng)在這方面發(fā)揮了重要作用，它就像是一座橋梁，將可再生能源發(fā)電與電動(dòng)汽車充電需求緊密連接起來。當(dāng)太陽能板在白天陽光充足時(shí)產(chǎn)生大量電能，或者風(fēng)力發(fā)電機(jī)在有風(fēng)時(shí)發(fā)電，有序充電微電網(wǎng)可以將這些多余的電能存儲(chǔ)起來，或者直接用于為電動(dòng)汽車充電。這樣一來，不僅避免了可再生能源的浪費(fèi)，還提高了新能源的利用效率，減少了對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴，為實(shí)現(xiàn)綠色、可持續(xù)的能源發(fā)展目標(biāo)做出了積極貢獻(xiàn)。

有序充電微電網(wǎng)的應(yīng)用案例

在有序充電模式下，能源管理系統(tǒng)發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它會(huì)結(jié)合微電網(wǎng)內(nèi)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，對(duì)園區(qū)內(nèi)的多充電樁進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。當(dāng)檢測(cè)到微電網(wǎng)發(fā)電功率不足或負(fù)荷過高時(shí)，系統(tǒng)會(huì)適當(dāng)降低部分充電樁的充電功率，或者調(diào)整充電順序，優(yōu)先保障重要設(shè)備或緊急出行車輛的充電需求，有效防止了多充電樁同時(shí)運(yùn)行帶來過大的沖擊，確保了微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。通過這種有序充電模式，不僅提高了能源利用效率，還降低了企業(yè)的用電成本，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色、高效的生產(chǎn)運(yùn)營。

有序充電微電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)

（一）技術(shù)創(chuàng)新

隨著科技的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)將更加深入地融入有序充電微電網(wǎng)領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)讓微電網(wǎng)中的各種設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，就像為它們搭建了一座無形的溝通橋梁，使得設(shè)備之間能夠?qū)崟r(shí)交換信息。通過在充電樁、分布式電源、儲(chǔ)能裝置等設(shè)備上安裝傳感器和通信模塊，它們可以將自身的運(yùn)行狀態(tài)、電量數(shù)據(jù)等信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂?a target="_blank">中心。大數(shù)據(jù)技術(shù)則能對(duì)這些海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，挖掘出有價(jià)值的信息。比如，通過分析用戶的充電習(xí)慣、用電需求以及微電網(wǎng)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)未來的電力需求和可再生能源發(fā)電情況，為有序充電策略的制定提供有力依據(jù)。人工智能技術(shù)更是為微電網(wǎng)的智能決策提供了強(qiáng)大支持，它能夠根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)結(jié)果，自動(dòng)調(diào)整充電計(jì)劃和功率分配，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的更精準(zhǔn)、更智能的監(jiān)測(cè)、調(diào)度和管理 。

（二）市場(chǎng)拓展

在成本降低和政策推動(dòng)的雙重作用下，有序充電微電網(wǎng)將從目前的示范項(xiàng)目逐步走向更廣泛的市場(chǎng)化應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷成熟和規(guī)?；a(chǎn)的推進(jìn)，微電網(wǎng)設(shè)備的成本正在逐漸降低。太陽能板、儲(chǔ)能電池等關(guān)鍵設(shè)備的價(jià)格下降，使得建設(shè)和運(yùn)營有序充電微電網(wǎng)的成本更具競(jìng)爭(zhēng)力。政策方面，政府對(duì)新能源和智能電網(wǎng)的支持力度持續(xù)加大，出臺(tái)了一系列補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等政策，鼓勵(lì)企業(yè)和用戶采用有序充電微電網(wǎng)。這些政策為有序充電微電網(wǎng)的市場(chǎng)拓展提供了良好的環(huán)境，吸引了更多的企業(yè)參與到微電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)營中來，也吸引了大量的投資進(jìn)入該領(lǐng)域，推動(dòng)其快速發(fā)展。

（三）多領(lǐng)域融合

未來，有序充電微電網(wǎng)將與更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)深度融合，其中車網(wǎng)互動(dòng)是一個(gè)重要的發(fā)展方向。在車網(wǎng)互動(dòng)模式下，電動(dòng)汽車不僅是電力的消費(fèi)者，更是電力的儲(chǔ)存者和供應(yīng)者。當(dāng)電動(dòng)汽車接入有序充電微電網(wǎng)時(shí)，在用電低谷期，電動(dòng)汽車可以從微電網(wǎng)獲取電力進(jìn)行充電，將多余的電能儲(chǔ)存起來；而在用電高峰期，電動(dòng)汽車則可以將儲(chǔ)存的電能反向輸送回微電網(wǎng)，為其他用電設(shè)備供電。這就好比電動(dòng)汽車變成了一個(gè)個(gè) “移動(dòng)的充電寶”，在需要的時(shí)候?yàn)槲㈦娋W(wǎng)提供支持。通過挖掘電動(dòng)汽車電池的儲(chǔ)能潛力，實(shí)現(xiàn)能源的雙向流動(dòng)，不僅可以提高能源利用效率，還能增強(qiáng)微電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性，為能源領(lǐng)域的發(fā)展帶來新的機(jī)遇 。有序充電微電網(wǎng)作為能源領(lǐng)域的創(chuàng)新模式，在提升電網(wǎng)穩(wěn)定性、降低用戶成本和促進(jìn)新能源消納等方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。通過優(yōu)化充電時(shí)間管理、動(dòng)態(tài)功率分配以及與儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)同，有序充電微電網(wǎng)有效解決了充電樁無序充電帶來的諸多問題，為電動(dòng)汽車的普及和可再生能源的發(fā)展提供了有力支持。

典型硬件

審核編輯 黃宇