摘要：本研究旨在探索电动汽车有序充放电分群调度策略。分析了电动汽车充放电原理及分群调度理论依据，指出传统分群调度策略的局限性，构建了多维度分群指标体系及智能优化算法应用。详细阐述了分群调度策略的实施步骤、挑战与效果评估指标体系。研究结论表明该策略在提高电网效率和用户满意度方面成效显著，未来还需在技术创新、用户行为研究及政策合作等方面进一步探索。

关键词：电动汽车；有序充放电；分群调度；智能优化算法

引言

1.1 研究背景

电动汽车发展迅猛，其充放电调度问题日益凸显。当前研究多聚焦传统策略，缺乏创新视角。

随着环保意识的增强和能源危机的日益加剧，电动汽车作为一种绿色、环保的交通工具，得到了越来越广泛的关注和应用。据相关数据显示，预计到 2025 年，全球电动汽车销量将超过 1000 万辆。然而，大规模电动汽车的无序充放电行为可能会给电网带来诸多问题，如负荷波动、电压不稳定等。因此，研究电动汽车有序充放电分群调度策略具有重要的现实意义。

目前，国内外学者对电动汽车充放电调度问题进行了大量的研究。传统的调度策略主要包括集中式调度和分布式调度两种。集中式调度由中央控制器对所有电动汽车进行统一调度，虽然可以实现全局，但存在计算量大、通信成本高、可靠性低等问题。分布式调度则将调度权下放到各个电动汽车，通过局部信息交互实现调度，虽然具有较高的灵活性和可靠性，但难以保证全局。

此外，当前的研究多聚焦于传统的调度策略，缺乏创新视角。例如，很少有研究考虑到电动汽车用户的行为特征和心理因素对充放电调度的影响。实际上，电动汽车用户的行为特征和心理因素会对其参与充放电调度的性产生重要影响。如果能够充分考虑这些因素，制定出更加合理的调度策略，将有助于提高电动汽车用户的参与度，从而更好地实现电动汽车的有序充放电。

2.电动汽车充放电理论基础2.1 电动汽车充放电原理

电动汽车的电池为锂电池，充放电都是直流电。电网输送的电为交流电，不能直接给电池充电，需要转换。七孔交流慢充口接受交流电，通过车载充电机转化直流电给电池供电；九孔直流快充口接受直流电，直接给到电池。

2.1.1 充电过程对电网的冲击

当大规模电动汽车同时充电时，会给电网带来巨大负荷骤增问题。据相关数据显示，若情况下，6000 万辆电动汽车同时进行充电时，其峰值充电功率可达 5 亿千瓦，预计将会占到 2030 年我国装机总容量的 26%左右。如此大规模的充电需求会使电网在短时间内承受巨大压力，可能导致局部地区电网过载，影响电网的稳定性和可靠性。例如，在用电高峰期，大量电动汽车同时充电可能会使电网负荷超出其承受能力，造成电压下降、频率波动等问题，甚至可能引发电网故障。

2.1.2 放电机制及优势

电动汽车向电网放电具有一定的可行性，并且对电网稳定性有重要贡献。电动汽车在制动或减速时可以通过回馈能量回收系统将一部分动能转化为电能并储存在电池中。当电网负荷高峰时，电动汽车可以将储存的电能反向输送给电网，实现削峰填谷。这种放电机制可以有效提高电网的稳定性和可靠性。例如，在夏季用电高峰时段，大量空调等电器设备同时运行，电网负荷压力巨大。此时，若有一定数量的电动汽车向电网放电，可以缓解电网压力，降低电网运行成本。此外，电动汽车的放电还可以提高能源利用效率，减少能源浪费。因为电动汽车的电池可以作为一种分布式储能设备，在电网需要时提供电能，实现能源的优化配置。

2.2 分群调度理论依据

电动汽车有序充放电分群调度策略具有坚实的理论依据，多种分群方法的合理性和有效性为该策略的实施提供了有力支持。

2.2.1 基于用户需求的分群

日常通勤用户通常需要短时间快速充电，以满足每日上下班的出行需求。他们的充电时间相对集中在工作日的早晚高峰时段外，例如中午休息时间或者下班后回家的时间段。这类用户更注重充电的便捷性和快速性，对充电设施的布局要求较高，希望在工作地点或居住地附近能够方便地找到充电桩。而长途旅行用户则需要长时间慢速充电，以保证在旅途中有足够的续航里程。他们的充电时间相对灵活，但更关注充电设施的覆盖范围和充电速度的稳定性。

根据日常通勤与长途旅行用户不同充电需求进行分群具有合理性。首先，不同类型的用户对充电服务的要求存在明显差异，分群后可以更好地满足他们的个性化需求。例如，对于日常通勤用户，可以在其工作地点和居住小区附近合理布局快速充电桩，提供便捷的充电服务；对于长途旅行用户，可以在高速公路服务区、主要交通干道沿线等地点设置大功率慢速充电桩，满足他们长时间充电的需求。其次，基于用户需求的分群可以提高充电设施的使用效率。通过了解不同用户群体的充电习惯，可以合理安排充电桩的建设和运营，避免资源浪费。例如，对于日常通勤用户集中的区域，可以根据其充电时间规律，合理调整充电桩的功率和数量，提高充电设施的利用率。

2.2.2 基于电网需求的分群

根据电网负荷情况进行分群是实现削峰填谷的重要手段。在电网负荷低谷期，鼓励电动汽车充电，以储存电能；在电网负荷高峰期，引导电动汽车向电网放电，以缓解电网压力。例如，在夜间电网负荷较低时，可以将部分电动汽车归为一个群组，集中进行充电，充分利用低谷电能。而在白天用电高峰时段，如夏季高温天气下空调等电器设备大量使用时，将部分具有较高剩余电量的电动汽车归为另一个群组，向电网放电，实现削峰填谷。

这种分群方法的有效性在于它能够有效平衡电网负荷，提高电网的稳定性和可靠性。通过合理安排电动汽车的充放电时间和功率，可以减少电网负荷波动，降低电网运行成本。同时，基于电网需求的分群还可以促进可再生能源的消纳。例如，在风力发电和光伏发电等可再生能源发电高峰期，将电动汽车作为储能设备，吸收多余的电能，提高可再生能源的利用率。此外，这种分群方法还可以为电动汽车用户带来一定的经济利益。例如，在电网负荷低谷期充电，电价相对较低，可以降低用户的充电成本；在电网负荷高峰期向电网放电，用户可以获得一定的收益。

3.现有分群调度策略分析3.1 传统分群调度策略

传统的分群调度策略在电动汽车有序充放电中发挥了一定的作用，但也存在着一些局限性。

3.1.1 按车型和充电方式分群

根据车型、充电方式对电动汽车分群是一种常见的传统分群调度方法。有研究表明，不同车型的电动汽车在电池容量、续航里程等方面存在差异，而不同的充电方式也会影响充电时间和电网负荷。例如，小型电动汽车的电池容量相对较小，可能更适合快速充电方式；而大型电动汽车的电池容量较大，可能更适合慢速充电方式。

这种分群方式的优点在于能够根据电动汽车的具体特点进行分类调度，提高充电效率和电网稳定性。然而，这种分群方式也存在一定的局限性。首先，车型和充电方式的分类标准相对单一，不能充分考虑用户的出行需求和电网的动态变化。其次，不同车型和充电方式之间的兼容性问题也需要进一步解决。例如，某些充电桩可能只适用于特定车型或充电方式，这就限制了电动汽车的充电选择。

3.1.2 按充电时间分群

以夜间和白天充电需求差异为例，这种分群方式具有明显的特点。在一些地区，电动汽车用户在白天可能有较高的充电需求，而在夜晚则较低；而在另一些地区，用户的充电需求可能恰恰相反。例如，在城市中心区域，白天由于商业活动和通勤需求，电动汽车的充电需求较高；而在夜晚，大部分车辆停放在住宅区，充电需求相对较低。

这种分群方式的优点在于能够根据不同时间段的充电需求进行合理调度，实现削峰填谷的效果。例如，在夜间电网负荷低谷期，可以鼓励电动汽车充电，以充分利用低谷电能；而在白天电网负荷高峰期，可以引导部分电动汽车向电网放电，缓解电网压力。然而，这种分群方式也存在一些问题。首先，充电时间的分群可能会受到用户出行习惯的影响，具有一定的不确定性。例如，用户的出行计划可能会发生变化，导致充电时间与预期不符。其次，这种分群方式需要建立在准确的充电需求预测基础上，而目前的充电需求预测技术还存在一定的局限性，难以实现高精度的预测。

3.2 考虑用户满意度的分群调度

电动汽车分群调度策略中，提高用户满意度至关重要。以下将结合具体案例分析如何在分群调度中实现这一目标。

3.2.1 用户需求和偏好分析

用户的出行习惯对于电动汽车的充放电需求有着重要影响。例如，一些用户可能每天都有固定的通勤路线，对充电设施的位置要求较高，希望在通勤路线附近能够方便地找到充电桩。而另一些用户可能经常进行长途旅行，对充电速度和充电设施的覆盖范围更为关注。通过了解用户的出行习惯，可以为用户提供个性化的服务，提高用户满意度。

以某城市的电动汽车用户为例，该城市的部分用户主要在市区内进行日常通勤，通过大数据分析发现，这些用户通常在工作日的早晚高峰时段外有充电需求，且更倾向于快速充电方式。针对这一需求，相关部门在这些用户的工作地点和居住小区附近合理布局了快速充电桩，同时通过手机应用程序为用户提供充电桩位置查询、预约充电等服务，大大提高了用户的充电便利性。

对于经常进行长途旅行的用户，可以通过智能导航系统为其沿途的充电桩位置，并提供充电速度、剩余充电桩数量等信息，让用户能够提前规划行程，减少因充电问题带来的焦虑。此外，还可以为这些用户提供特殊的充电套餐，如在高速公路服务区的充电桩享受一定的优惠价格，以提高用户的满意度。

3.2.2 反馈机制与用户建议

建立有效的反馈机制是优化分群调度策略、提高用户满意度的重要手段。可以通过手机应用程序、网站等渠道收集用户的意见和建议，了解用户在使用电动汽车过程中的问题和需求。

例如，某电动汽车充电服务提供商通过手机应用程序建立了用户反馈渠道，用户可以在使用过程中随时提交对充电桩的位置、充电速度、服务质量等方面的意见和建议。该服务提供商定期对用户反馈进行分析，根据用户的需求对充电桩的布局进行调整，优化充电服务流程，提高服务质量。

同时，还可以通过开展用户满意度调查等方式，了解用户对分群调度策略的满意度。根据调查结果，对分群调度策略进行调整和优化，以更好地满足用户的需求。例如，如果用户对某个群组的充电时间安排不满意，可以根据用户的建议进行调整，提高用户的满意度。

通过以上措施，可以在分群调度中有效地提高用户满意度，推动电动汽车的大规模应用和发展。

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
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。
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。

5.结论

本研究提出的电动汽车有序充放电分群调度策略取得了显著的成果和贡献。

首先，通过建立多维度分群指标体系，融合了用户需求、电网需求和环境因素，实现了更加、准确的分群调度。

在实施过程中，先确定不同用户群体的特征和需求，为分群调度提供了重要的决策依据。同时，先进的技术和设备支持，如智能充电设备、智能充电管理系统以及先进的通信技术和数据处理技术，确保了分群调度策略的有效实施。尽管实施过程中面临着数据准确性、技术和设备成本以及用户接受度等挑战，但通过采取相应的措施，可以逐步克服这些问题。

效果评估指标体系表明，分群调度策略在提高电网效率和用户满意度方面发挥了重要作用。负荷峰谷差减小程度显著，电网稳定性提高，可再生能源的消纳能力增强。同时，用户的充电便利性和费用满意度也得到了提升。

综上所述，本研究的创新分群调度策略为电动汽车的有序充放电提供了科学、合理的解决方案，对推动电动汽车的大规模应用和发展，促进能源转型和可持续发展具有重要的现实意义。

[1]朱心月，岳云涛.电动汽车有序充放电分群调度策略

[2]袁 欣，胡文博. 考虑电动汽车有序充电的配电网重构降损策略

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版