淺談新能源電動汽車充電樁電能計量問題分析

江蘇安科瑞電能服務股份有限公司 江蘇江陰 214400

摘要：伴隨著我國現代社會的不斷發展，汽車保有量的不斷增加，大氣環境污染問題也在愈發嚴峻。為此，我國政府大力推動電動汽車事業的全面發展，通過電動汽車充電樁項目的建設，減少化石能源消耗的污染物質排放，同時充電樁項目也能減少電力能源的消耗，逐步達成環境保護以及節能減排的目標。為此，在電動汽車充電樁項目建設的過程中，相關技術人員要優化電能計量控制和管理水平，逐步創建更為公平、有序的電力能源交易環境，為新能源汽車產業發展創造良好的環境和空間。為此，相關技術人員要著重分析電動汽車充電樁電能計量過程中的問題，并提出恰當合理的優化措施，以此來為充電樁項目建設帶來技術參考和借鑒。

關鍵詞：電動汽車；充電樁；電能計量

0 引言

近些年來，我國政府大力開展了能源戰略結構的轉型工作，逐步實行低碳經濟發展模式，已成為各個行業的核心發展理念。為有效達成低碳環保的經濟發展目標，當前各行各業當中都在大力推行新能源和綠色能源，以此來降低化石能源消耗的碳排放，有效達成社會經濟以及環境發展的可持續性目的。在社會經濟發展的推動下，我國電動汽車事業呈現出極為迅猛的發展態勢，有效滿足低碳環保社會對于新能源汽車的需求量，這也讓充電樁的數量不斷增加。但由于當前電動汽車技術仍舊未能發展成熟，充電中在電能計量方面仍舊存在諸多的問題和不足，需要相關從業人員對其做出優化和完善。

1 電動汽車充電分類以及具體的計量模式

相關技術員結合電動汽車的充電方式進行合理劃分，主要包含了有線充電和無線充電兩種模式。而不同的充電模式具有相應的供電特點，各自在技術層面上會展現出更強的優勢，可供廣大用戶的選擇，但當前充電樁以有線充電樁為主，在市面上普及度相對較高，無論是在實用性還是在充電便捷性方面更為理想，受到了相關從業人員的一種青睞。而從具體的充電模式上也有著較大的差別，在這當中有線充電往往是以直流和交流電為主，為其配備的充電設備會做出相應規劃，交流電需要工作人員為其配備交流充電機，而直流電則要為其配置直流充電機。確保電流能夠得到全面轉換，減少電力能源傳輸過程當中的不必要消耗、功率更大，需要快速充電，而快充多用于緊急充電，這就會導致電網負荷在較短的時間內出現大幅度變化，使供電網絡存在諸多的風險，而汽車的電池也會受到一定程度的損害。而交流充電機往往會應用在慢速充電模式當中，充電期間功率較小，能夠有效保護電池，借此來延長電池運行壽命。

充電樁屬于一種新型電源供應形式，在應用過程期間需要接入配網。考慮到充電樁的實際應用需求，全國各個地區和城市都全面部署了充電樁，這就讓原電網面臨著諸多的技術挑戰。在配網運行過程期間，為了獲取更為豐厚的經濟效益，工作人員要始終保障電能計量的準確度，一旦電能出現諧波或者其他干擾問題，那么電網的配電質量和安全性就會受到巨大影響。

在電能計量的過程中，技術人員要為其設置相應的計量方法和措施，配置與其相對應的計量電表，從而有效實現穩定充電，將供電設備配置在較為適合的區域，確保電力能源能夠得到恰當合理的傳輸，有效提高電能計算的準確度，而交流充電模式則會引入諧波等雜質電能，這就會影響電能計量的準確度。

伴隨著當今行業的不斷發展，社會各界對于電能計量關注度不斷提升，市面當中逐步涌現出了多種不同類型的計量電能表，而在這當中便是感應式智能型電能表。選用傳統機械式的電能表在保密性方面存在缺陷，使用過程期間極易出現竊電的風險，嚴重影響電能計量的準確性；感應式智能型電能表具備電磁感應特性，在這當中的互感器能夠將電網高位電流和電壓逐步轉向低位數值。但即使是感應式智能型電能表具備的智能技術水平，在實際應用過程期間仍舊會受到外部因素的干擾和限制，其終的電能計量準確性也無法得到根本性保障。

2 電動汽車充電中對于電能計量的不良影響

2.1 存在充電諧波污染

在電路當中諧波污染存在較大的危害性，屬于極為嚴重的干擾因素。相關技術人員為了有效把控諧波污染，需要在配電網當中配置整流裝置，促使電網能夠持續穩定的高效運轉。諧波與其他模型往往存在較大的相似度，都會在電能傳輸的過程中形成不同程度的干擾，盡管在不同階段對于電能的影響度存在較大差別，但仍舊會阻礙電網的正常運轉，使電網受到不同程度的損害。尤其是現代化電動汽車設備充電系統內部結構愈發繁瑣和復雜，其生產設計過程當中會應用到多種不同類型的元器件，這就導致系統運行過程中出現較大的波動，特別是非線性諧波會造成充電系統的不良影響。相關技術人員要采用特定的方法對非線性諧波進行表達和展示，所帶來的污染問題所造成的影響也是雙面的。這關乎著電能計量的準確度，以及充電系統運轉的穩定性，相關工作人員要采取有效措施對其控制，轉變當前的運行模式和充電體系，進一步縮短充電時間。而諧波所出現的幅度也更為嚴峻，對于電流所帶來的負面影響也將更加嚴重。

在電網當中充電樁接入數量持續增加的過程期間，那么電流電壓以及諧波都會出現相應的狀況，使電能，傳輸效率大幅度削減，多個充電樁電流在共同運轉過程期間會產生不同的狀況。因此，工作人員在多個充電樁共同接入的過程期間，工作人員要對其諧波電流作出合理把控，盡可能以單臺諧波電流的形式作出間隔，同時還要結合諧波的規模以及頻率作出合理優化。總的來說，充電樁的用電負荷，往往會與諧波電流的幅值存在較大關聯，而充電樁的接入數量將直接關系到相位偏移的具體情況。

2.2 沖擊脈沖的影響

在充電樁處于快充狀態下，由于短時間內運行負荷過大，那么電網就會受到不同程度的影響和負荷，使電網的整體運行水平大打折扣，相關技術人員要結合不同的周期以及不同的波動做出合理規劃。但由于電流脈沖功率持續上升，電力系統的電壓就會進入到不穩定狀態，甚至還會出現多種不同類型的故障現象，需要工作人員優化電能計量的準確性，提高整個系統的綜合運行水平。針對充電樁電力能源供應，工作人員要保障其電力能源計算的準確度，這部分關注點往往存在較大差別，使電網負荷的運行壓力進一步上漲，要保障計量結果的準確性，確保電網運轉免受不良因素的干擾，降低風險事故的發生概率。除此之外，不同階段和時段的脈沖幅度往往會出現極為明顯的變化，常規電流與低谷供電階段的諧波往往會處于相近形態，工作人員要對每次諧波的含量作出把控。除此之外，如果脈沖扶持快速上升，在系統當中存在多種不同因素，那么在充電扶持進一步上升的過程中，其整體構成結構也會出現很大的變化。

2.3 直流分量所帶來的影響

電動汽車充電樁在并網的狀態下，直流充電樁將會引入直流分量，交流充電樁處于突發性充電狀態時，也可能會引發直流分量。由此看來，直流分量是引發電磁互感器磁偏現象的重要原因，同時也會形成光雙折射使鐵芯中的電磁感應恒定狀態，這就無法保障二次電流的計量準確度。當直流分量變化梯度逐步增加的過程中，電能計算結果和實際值就會逐步出現偏差，而直流分量梯度如果未能超過某一限定值，那么電能的計量結果雖然會存在偏差，但偏差值相對較小，可不計入到計算當中。

3安科瑞充電樁收費運營云平臺系統選型方案

3.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統通過物聯網技術對接入系統的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數據采集和監控，實時監控充電樁運行狀態，進行充電服務、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

3.2應用場所

適用于民用建筑、一般工業建筑、居住小區、實業單位、商業綜合體、學校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

3.3系統結構

系統分為四層：

1）即數據采集層、網絡傳輸層、數據層和客戶端層。

2）數據采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進行電能計量和保護。

3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

4）數據層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶端層：系統管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

3.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

3.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

3.4.2實時監控

實時監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態、回路狀態、充電過程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。

3.4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進行賬戶進行充值、退款、凍結、注銷等操作，可查看小區用戶每日的充電交易詳細信息。

3.4.4故障管理

設備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進行派發處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現場問題。

3.4.5統計分析

通過系統平臺，從充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統計信息、能耗統計信息等。

3.4.6基礎數據管理

在系統平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價格策略、折扣、優惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

3.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠程參數設置，同時可接收故障推送

3.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設備，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。

3.5系統硬件配置

4結束語

充電樁的運維管理是電力系統中重要的環節，對充電樁的安全穩定運行、居民的生活出行、企業的正常運轉息息相關。智能化移動終端的開發應用對充電樁的智能運維管理起到積極的作用，在現在移動技術高度發展的社會，移動終端的應用將成為充電樁運維管理中的一部分。

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