安科瑞 耿笠 187-6150-0144
摘要:随着电动汽车的快速普及,换电站作为重要的能源补给设施,其运营模式对电网负荷和碳排放产生显著影响。本文系统探讨了换电站有序充电策略与综合能源系统低碳调度的协同优化方法,分析了当前技术发展现状、关键模型构建方法、优化算法应用以及实际案例效果。研究结果表明,通过智能调度策略、多能互补机制和碳交易体系的有机结合,可显著降低系统运行成本1530%,减少碳排放20%以上,同时提高可再生能源消纳比例和电网稳定性。本文还探讨了当前面临的挑战与未来发展方向,为促进交通领域电气化和能源系统低碳转型提供理论参考和实践指导。
关键词:换电站;有序充电;碳排放;综合能源系统;优化调度
引言
在全球应对气候变化和推进能源转型的背景下,电动汽车作为交通领域低碳化的重要载体,正经历爆发式增长。中国电动汽车百人会数据显示,2024年我国新能源汽车销量突破1500万辆,市场渗透率超过40%。与传统充电模式相比,换电模式以其补能(35分钟完成电池更换)和电池集中管理优势,在出租车、网约车、重卡等商用领域展现出独特竞争力。
然而,换电站规模化发展也带来新的挑战。一方面,换电站作为高功率用电单元,其无序充电行为会加剧电网峰谷差,威胁系统安全运行。国家能源局报告指出,部分城市高峰时段换电站负荷已占区域总负荷的1520%。另一方面,电力生产端的碳排放问题不容忽视,特别是在以煤电为主的地区,换电站间接碳排放量较高。国家能源集团数据显示,其投运的5个换电重卡项目每年可减排二氧化碳约2.6万吨,但也消耗大量电网电力。
在此背景下,研究换电站有序充电与综合能源系统低碳调度的协同优化具有重要意义。通过智能调度算法协调换电站充放电行为,可有效降低对电网的冲击,提高运行经济性;同时结合碳交易机制和可再生能源消纳,能够显著减少系统碳排放。蔚来能源专利表明,配备储能系统的换电站可降低电网依赖度30%,高峰时段换电效率提升25%。湖北工业大学的研究则证明,换电站集群与区域电网协同优化可使峰谷差减少9.94%,碳排放显著降低。
本文将从以下几个方面展开研究:(1)分析换电站在综合能源系统中的角色与功能;(2)构建考虑有序充电和碳排放的系统优化模型;(3)探讨不同优化算法在解决该问题上的适用性;(4)总结实际应用案例与效果;(5)提出未来研究方向与建议。研究成果可为换电站规划运营、电网协同调度以及低碳政策制定提供理论依据和实践参考。
1换电站在综合能源系统中的定位与功能
换电站作为连接交通系统与能源系统的关键节点,在综合能源体系中扮演着多重角色。传统视角下,换电站主要被视为电力消费单元,而现代能源系统则赋予其更为丰富的功能定位,包括分布式储能节点、需求响应资源和可再生能源消纳载体等。深入理解这些功能特性,是设计优化调度策略的基础。
1.1换电站作为分布式储能系统
换电站本质上是一个分布式电池储能系统,其核心特征在于电池库存的动态管理。与固定式储能不同,换电站的"储能介质"——动力电池会随着电动汽车的电池更换服务不断流动。研究表明,一个中等规模的换电站通常保有3050块备用电池,这些电池在充电架、存储区和车辆之间循环流动,形成独特的"电池流"网络。这种特性使换电站具备显著的能量时移能力,即可在电价低谷时段充电,在高峰时段放电或直接用于换电服务。
蔚来能源的专利技术进一步强化了这一功能,通过在换电站内部配置专用储能装置,实现了充储策略的灵活切换。数据显示,这种设计可使换电站在电网供电不足时,优先利用储能系统供电,将电网依赖度降低30%。北京地区的案例分析表明,采用谷电充电策略的换电站可减少区域电网峰谷差达156.02MW,年减排二氧化碳约268万吨。
1.2换电站作为需求响应资源
在电力市场环境下,换电站具备成为需求响应资源的潜力。通过调整充电功率和时段,换电站可参与电网调峰、频率调节等辅助服务。湖北工业大学的研究团队构建了包含风电、光伏和电池储能的WEPEVBSS集群模型,证明换电站参与需求响应可使区域电网峰谷差降低9.94%,负荷方差减少4.92%。
换电站的需求响应能力主要体现在三个方面:一是功率调节,通过控制充电桩的启停和功率变化响应电网调度指令;二是时间转移,利用电池库存缓冲将充电负荷从高峰时段转移至低谷时段;三是双向互动,在V2G(VehicletoGrid)模式下,站内电池可向电网反送电。国家能源集团的实践表明,其换电重卡项目不仅实现了绿电就地消纳,还可作为虚拟电厂参与电网调节。
1.3换电站与多能源系统的耦合
现代综合能源系统中,换电站正与多种能源形式深度耦合。一方面,换电站可直接接入分布式光伏、风电等可再生能源,形成"光储充换"一体化系统。安科瑞EMS3.0平台在上海某研究院的示范项目中,实现了光伏发电优先供能、余电储存为夜间充电桩供电的运行模式,使光伏消纳率提升至95%,用电成本降低28%。
另一方面,换电站可与热力、天然气系统协同优化。特别是在工业园区场景,换电站的余热可回收用于区域供热,而其电力需求则可通过燃气热电联产(CHP)灵活供应。这种多能互补模式大幅提高了系统整体能效。广东迪度新能源的专利技术展示了如何通过AI算法优化此类多能源流动,实现成本与碳排放的双重目标。
换电站在综合能源系统中的多重身份,为其参与系统优化调度提供了丰富的手段和路径。下一节将具体探讨如何通过建模方法,量化这些功能在有序充电和碳减排方面的贡献,并设计相应的优化框架。
2考虑碳排放与有序充电的系统优化模型构建
构建科学合理的优化调度模型是实现换电站与综合能源系统协同运行的核心环节。本节将系统阐述模型的关键组成部分,包括目标函数设计、多维度约束条件以及碳交易机制的融合方法,为实际调度决策提供数学基础。
2.1多目标优化框架设计
综合能源系统调度本质上是一个多目标优化问题,需要兼顾经济性、环保性和可靠性等多重指标。现有研究主要采用两种处理方式:一是将部分目标转化为约束条件,构建单目标优化模型;二是采用Pareto前沿方法,寻找多目标之间的权衡解集。焦昊东等学者提出的模型同时化系统运行成本和碳交易成本,通过权重系数λ平衡两者关系。
具体而言,目标函数通常包含以下要素:
1.能源采购成本:包括从电网购电费用、天然气采购费用等
2.设备运行维护成本:换电站充电设备、储能系统、CHP机组等的运维支出
3.电池退化成本:频繁充放电导致的电池寿命损耗,Chen等学者通过边际退化成本(MDC)量化这一影响
4.碳排放成本:基于碳交易机制的配额购买费用或配额出售收益
2.2关键约束条件体系
优化模型需要纳入各类物理约束和运营约束,确保解决方案的可行性。这些约束可归纳为以下几类:
2.2.1能源平衡约束:
电力平衡:发电侧(可再生能源、传统机组) + 换电站放电 = 负荷侧(固定负荷、换电站充电)
热力平衡:CHP产热 + 电锅炉产热 = 热负荷
天然气平衡:气源供应 = CHP耗气 + 其他气负荷
2.2.2设备运行约束:
发电机组的爬坡率限制、出力上下限
储能系统的充放电功率限制、荷电状态(SOC)范围
换电站电池库存动态平衡:当前库存 = 上期库存 + 充电完成量 换电需求量
2.2.3电网交互约束:
换电站与电网的交换功率限制
节点电压、线路容量等电网安全约束
需求响应参与量约束(如调频容量要求)
2.2.4碳排放约束:
区域或行业碳排放总量限额
单位电量碳排放强度限制
可再生能源配额要求
2.3不确定性处理方法
综合能源系统运行面临多重不确定性,包括可再生能源出力波动、换电需求随机性、电价变化等。主流处理方法包括:
随机规划:构建场景树表示关键参数的概率分布,优化期望成本。例如,针对光伏出力预测误差,可生成晴天、多云、雨天等多种典型场景。
鲁棒优化:设定不确定参数的波动区间,寻找坏情况下仍可行的稳健解。这种方法适合对可靠性要求的系统。
模型预测控制(MPC):滚动执行有限时域的优化,利用观测数据更新预测和决策。安科瑞EMS3.0平台采用该方法实现超短期(15分钟级)调度更新。
表:优化模型关键组件及技术选择
模型组件 | 设计要点 | 技术选项 |
目标函数 | 多目标权衡 | 加权求和法/Pareto前沿 |
能源约束 | 多能流平衡 | 混合整数线性规划 |
换电约束 | 库存动态管理 | 跨期决策框架 |
碳交易 | 经济激励设计 | 奖惩阶梯型机制 |
不确定性 | 风险规避策略 | 随机/鲁棒/MPC |
通过上述模型构建方法,可将换电站有序充电与碳排放控制问题转化为可计算的优化问题。
3实证案例分析
实际应用效果是检验优化调度理论与方法的标准。本节将选取多个具有代表性的实证案例,分析不同技术路线在换电站有序充电和碳减排方面的实施成效,为行业实践提供参考。案例覆盖工业园区、交通枢纽和电力企业等多种场景,反映解决方案的普适性和特殊性。
3.1工业园区光储充换一体化案例
安科瑞EMS3.0平台在上海某研究院实施的智慧能源站项目是工业园区类典型案例。该系统集成了光伏(150kW)、储能(215kWh)和59台充电桩,通过源网荷储充协同控制实现了多重效益:
1.经济性提升:通过峰谷套利策略,整体电费支出降低28%。光伏发电优先供能,余电储存用于夜间充电,使光伏消纳率达到95%
2.碳减排效果:相比纯电网供电模式,年减排二氧化碳约85吨
3.增值收益:参与上海虚拟电厂需求响应,获得辅助服务收益;充电桩运营年增收超50万元
该案例的关键成功因素在于AI优化调度与硬件集成的紧密结合。平台通过机器学习算法预测次日光照强度和负荷需求,提前24小时生成调度计划;再通过毫秒级控制设备执行光伏逆变器、储能变流器和充电桩的功率指令,实现"规划执行"闭环。
3.2换电重卡绿色物流案例
国家能源集团在大同电厂实施的换电重卡项目展示了高耗能行业的低碳转型路径。该项目专门服务于电厂固废运输的新能源重卡,具有以下特点:
1. 能源本地化:直接利用厂内分布式绿电(风电+光伏)为换电站供电,避免电网传输损耗
2. 运营:单次换电仅需4分钟,与柴油车加油时间相当,保障了运输效率
3. 减排规模:累计售电2271万千瓦时,年减排二氧化碳7200吨
项目创新点在于将发电、换电、运输组成闭环生态系统。电厂富余的可再生能源电力通过换电站消纳,而电动重卡则替代传统柴油车完成厂内物流,实现了"绿电绿色交通绿色生产"的全链条减排。类似项目已在丰城、方家庄等五个电厂推广,累计减排量达2.6万吨。
3.3换电站集群协同优化案例
湖北工业大学研究的WEPEVBSS集群案例揭示了多换电站与电网协同的巨大潜力。研究设置了6种对比场景:
1.传统换电站:仅作为电网负荷,增加调度难度
2.引入电力互助:EVBESS配置成本降低17.39%,电网峰谷差减少9.94%
3.增加风光发电:利润提升,因减少购电支出
4.参与电网调峰:进一步降低峰谷差,但调峰能力受电池数量限制
5.综合优化:利润显著提高,确定各站电池配置
6.场景测试:验证了互助策略的鲁棒性,利润提升41.31%
该研究的发现是:站间电力互助可有效平衡集群内部负荷差异,减少单个换电站的电池配置需求。例如,A站充电高峰时可由B站富余电池支援,避免了为应对峰值需求而过度投资备用电池。这种共享经济模式使整体率提高25%以上。
3.4北京市谷电充电策略案例
针对北京市换电站的配置与运行研究提供了有价值的政策参考。研究比较了三种充电策略:
1.即充策略:电池更换后立即充电,用户等待时间
2.峰谷策略:仅在电价谷时段充电,成本
3.混合策略:部分电池即充,部分谷充,平衡成本与服务
模拟结果显示,谷电策略在减排和电网调峰方面表现,可减少峰谷差156.02MW,年减排二氧化碳268万吨。但该策略需要更高投资——备用电池和充电器数量需增加40%才能保证服务质量。研究还指出,在当前电池成本和换电价格下,纯商业化的换电站难以盈利,需要政策支持或商业模式创新(如电池年租模式)。
表:典型案例效果对比分析
案例类型 | 关键技术 | 经济收益 | 碳减排效果 | 电网影响 |
工业园区 | AI多目标优化 | 电费降28%,年增收50万+ | 年减排85吨CO₂ | 光伏消纳95% |
换电重卡 | 绿电直供 | 节省燃油成本30%+ | 单站年减排7200吨 | 就地消纳绿电 |
集群优化 | 电力互助策略 | 利润提升41.31% | 未直接报告 | 峰谷差降9.94% |
谷电策略 | 负荷时移 | 依赖政策补贴 | 年减排268万吨 | 峰谷差降156MW |
跨案例分析结论
通过对上述案例的横向比较,可以得出以下普适性结论:
1.技术经济性:光储充换一体化项目的投资回收期通常在57年,而纯换电站项目更长(810年),表明需配套增值服务提高收益
2.政策依赖性:碳交易、绿电补贴等政策工具对项目可行性影响显著,大同项目碳减排收益占总收入约15%
3.规模效应:集群优化比单站优化更具潜力,6个换电站组成的集群通过互助可降低电池配置成本17%
4.用户行为影响:南昌案例显示,尽管新能源重卡运营成本低,但高昂的购车成本(比燃油车高20万元)仍阻碍推广
这些案例从不同角度验证了换电站有序充电与碳排放协同优化技术的可行性和有效性,为行业大规模应用提供了实践范本。
4安科瑞充电桩收费运营云平台系统选型方案
4.1概述
AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的电动电动自行车充电站以及各个充电整法行不间断地数据采集和监控,实时监控充电桩运行状态,进行充电服务、支付管理,交易结算,资要管理、电能管理,明细查询等。同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压,欠压,绝缘低各类故障进行预警;充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网,用户通过微信、支付宝,云闪付扫码充电。
4.2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。
4.3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。
4.4安科瑞充电桩云平台系统功能
4.4.1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。
4.4.2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。
4.4.3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。
4.4.4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。
4.4.5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。
4.4.6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。
4.4.7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
4.4.8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。
4.5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 |
互联网版智能交流桩 | AEV-AC021D | |
额定功率21kW,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-DC060D | |
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 | ACX10S系列 | |
10路承载电流25A,单路输出电流5A,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。 ACX10S-YHW-LCD:支持投币、刷卡,扫码、免费充电,液晶屏可显示充电剩余时间、故障码、刷卡提示等 ACX10S-YW-LCD:支持投币、刷卡,免费充电,液晶屏可显示充电剩余时间、故障码、刷卡提示等 ACX10S-YHW:支持刷卡,扫码,免费充电 ACX10S-YW:支持刷卡、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-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。 |
5总结
本文系统探讨了换电站有序充电策略与综合能源系统低碳调度的协同优化方法,通过理论模型构建、算法设计及实证案例分析,揭示了该技术在促进交通电气化和能源低碳转型中的重要作用。主要结论如下:
5.1理论创新与模型构建
提出了多目标优化框架,兼顾经济性(运行成本降低15%~30%)、环保性(碳排放减少20%以上)和电网稳定性(峰谷差降低9.94%~15%)。
创新性地将换电站定位为“分布式储能节点”“需求响应资源”和“多能耦合枢纽”,通过动态电池库存管理、电力互助策略及光储充换一体化设计,显著提升系统灵活性。
5.2技术实践与效果验证
工业园区案例:安科瑞EMS3.0平台通过AI优化实现光伏消纳率95%、用电成本降低28%,年减排二氧化碳85吨。
换电重卡案例:国家能源集团项目利用绿电直供,单站年减排7200吨,形成“发电-换电-运输”闭环生态。
集群优化案例:6个换电站通过电力互助降低电池配置成本17.39%,利润提升41.31%。
政策驱动案例:北京市谷电策略年减排268万吨CO₂,但需政策支持以平衡。
5.3关键挑战与未来方向
技术瓶颈:电池寿命退化模型精度不足、多时空尺度不确定性(如需求波动)的鲁棒性优化仍需突破。
经济性障碍:换电站初始投资高(纯商业项目回收期8~10年),需探索共享电池、V2G增值服务等新模式。
政策协同需求:碳交易机制、绿电补贴与电网辅助服务市场的政策衔接亟待完善。
跨学科融合:需结合交通行为学、电力市场机制与人工智能技术,开发“用户-电网-换电站”三方协同的动态博弈模型。
5.4实践意义
研究为换电站规划运营提供了可复制的技术路径(如集群互助、光储协同),为政府制定碳减排政策(如需求响应激励、绿电配额)提供了量化依据,助力实现“双碳”目标下的交通与能源系统协同转型。
未来,随着数字孪生、区块链等技术的引入,换电站或将成为综合能源系统的“智能细胞”,推动能源电力、交通、信息三网深度融合。本文的模型与方法可为这一进程奠定理论基础,而案例中的经验教训则为规模化应用提供了重要参考。
审核编辑 黄宇