淺談新能源充電樁有序充電：策略優化、應用拓展與可持續發展路徑

  摘要：隨著電動汽車市場的迅猛發展，充電樁作為其關鍵基礎設施，其技術的優化升級至關重要。本研究聚焦于有序充電技術，旨在解決當前充電樁使用中的無序問題，降低對電網的沖擊、提高能源利用效率，并提升用戶滿意度。通過深入分析有序充電的概念、意義、國內外研究現狀及發展趨勢，結合先進的控制策略、通信技術與智能電網的融合應用，采用理論分析、實驗驗證與案例對比等方法，對有序充電技術進行剖析。研究結果表明，有序充電能有效平抑負荷波動、減少電網損耗、提升設備使用壽命，具有顯著的經濟效益與環境效益。本研究為充電樁技術的進一步發展提供了理論支撐與實踐指導，有助于推動電動汽車產業與智能電網的協同可持續發展。

關鍵詞：有序充電，提高能源利用效率；經濟效益；環境效益

1.引言

充電樁作為電動汽車能源補給的關鍵設備，依據充電電流性質，可細分為交流充電樁和直流充電樁，二者在工作原理、充電速度及適用場景上存在顯著差異。

交流充電樁，俗稱“慢充樁"，其工作機制是將電網交流電直接傳輸至電動汽車的車載充電機。車載充電機宛如一位的電能“翻譯官"，負責把交流電轉換為直流電，進而為電池注入能量。這種間接供電方式決定了交流充電樁的輸出功率相對受限，常見功率規格有 3.3kW、6.6kW 等，以 7kW 家用交流充電樁為例，為普通純電動轎車充滿電通常需耗費 4 - 5 小時。不過，其優勢也頗為明顯，一方面，交流充電樁設備構造相對簡潔，成本親民，后期維護簡便，對家庭用戶而言，初期購置與長期使用成本均在可控范圍；另一方面，充電過程平穩緩和，對電池的沖擊微乎其微，有助于延長電池使用壽命，如同為電池提供了一場舒緩的“能量SPA"，因而備受家庭、小區等充電時間充裕場所的青睞。

與交流充電樁不同，直流充電樁被尊稱為“快充樁"，它宛如一位的電能“直供大師"，自身內置大功率直流充電模塊，可直接將電網交流電整流為直流電，隨后、迅速地輸送至電動汽車電池。憑借高功率的電力轉換技術，直流充電樁能輸出大電流、高電壓的直流電，常見功率有 60kW、120kW 甚至更高。在這般強勁功率加持下，為電動汽車補充電量的時間大幅縮短，如 120kW 的直流充電樁，能在 30 分鐘左右就讓電動汽車電量“滿血復活"，滿足車主緊急出行需求。然而，這種背后也有代價，其設備成本高昂，安裝要求嚴苛，不僅需要穩定且大容量的供電線路，還需配備周全的保護設施，如同為其打造一座堅實的“電力堡壘"，以確保充電過程安全無虞。同時，高強度的快充過程猶如一場電池的“能量風暴"，可能致使電池內部溫度驟升、壓力攀升，長期頻繁使用或對電池性能與壽命產生一定影響，故而多現身于公共充電站、高速公路服務區等對充電速度有迫切需求的關鍵節點。

2. 充電樁在充電網絡中的布局與作用

充電樁在充電網絡中的布局，宛如一場精心謀劃的戰略布局，需綜合考量多方面因素，以契合不同場景下電動汽車的充電訴求。

在城市核心區域與商業區，人流、車流高度匯聚，充電需求呈現高頻次、短時長的顯著特征。在此類區域，布局應以直流快充樁為主力，選址多傾向于大型商場、寫字樓地下停車場及公共停車場顯眼位置。例如，北京國貿商圈的某停車場，配備了多個 120kW 直流快充樁，車主在購物、辦公之余，利用短暫間隙即可為車輛快速補能，契合都市快節奏生活。這不僅為日常通勤上班族、商務出行人士掃除“里程焦慮"陰霾，更以充電服務賦能城市活力，促進區域經濟蓬勃發展。

居民小區作為電動汽車的“棲息港灣"，充電需求偏向于夜間長時間慢充。小區內充電樁布局應側重交流慢充樁，以樓棟為單元，合理規劃停車位，在不影響居民正常通行前提下，于停車位旁有序安裝充電樁。如上海某新建小區，按照每 5 - 10 個停車位配備 1 個 7kW 交流充電樁的標準進行建設，車主下班后將車泊入專屬車位，插上充電槍，車輛便可在靜謐夜色中悠然吸納電能，次日清晨即可滿電啟程，為綠色日常出行續航。

高速公路沿線堪稱電動汽車長途跋涉的“能量補給生命線"。依據交通流量與路段間距，每 100 公里左右規劃建設一座配備 4 - 6 個 120kW 及以上直流快充樁的充電站，選址錨定服務區等交通樞紐。以京滬高速為例，沿線服務區充電站星羅棋布，車主長途驅馳途中可適時進站充電，短暫休憩后便能再度活力滿滿踏上征程，有力保障電動汽車跨城出行無憂。

充電樁作為電動汽車產業發展的關鍵基礎設施，其戰略意義非凡。一方面，它是電動汽車大規模普及的堅實根基，如細密織網般的充電網絡，消除了用戶“里程焦慮"，讓電動汽車得以暢行無阻，深度融入民眾生活日常；另一方面，它與智能電網深度交融，為電網負荷調節貢獻“削峰填谷"智慧力量。在用電低谷期，鼓勵電動汽車充電，吸納過剩電能；用電高峰期，調控充電功率或引導錯峰充電，減緩電網供電壓力，提升能源利用綜合效能，推動能源轉型與可持續發展行穩致遠。

2.2 有序充電內涵與目標

2.2.1 有序充電的定義與特征

有序充電是一種基于智能化控制的先進充電模式，它依托先進的信息技術、通信手段以及智能算法，依據電網實時運行狀態、用戶充電需求、電價波動、車輛電池特性等多維度因素，對充電樁的充電過程進行動態優化調度。與傳統的無序充電模式截然不同，有序充電并非簡單地即時滿足車輛充電需求，而是統籌兼顧各方利益，如同一位智慧的能源管家，安排充電時間、合理調配充電功率，以實現充電樁利用效率與電網運行狀態化的和諧統一。

有序充電具備顯著的特征。其一，高度的靈活性與適應性，能夠依據不同時段的電網負荷狀況，靈活調整充電功率，在電網低谷期加大充電功率，吸納過剩電能；高峰期適度降低或暫停充電，減輕供電壓力，確保電網平穩運行。其二，的時間管理能力，充分考慮用戶出行習慣與電價分時差異，引導用戶在電價低谷時段充電，既為用戶節省充電成本，又助力電網削峰填谷，實現雙贏。其三，強大的兼容性與擴展性，可無縫對接各類充電樁、電動汽車以及智能電網系統，隨著技術迭代與新能源產業發展，不斷融入新技術、新策略，持續提升充電管理效能，為未來能源生態構建堅實基礎。

2.2.2 有序充電的多維度目標

從電網運行維度審視，有序充電旨在實現削峰填谷，平滑負荷曲線。通過合理引導電動汽車充電時間，將集中于用電高峰的充電負荷分散至低谷時段，有效降低峰谷差，減輕電網調峰壓力，減少因負荷驟變引發的電網損耗與設備老化風險，提升電網供電可靠性與穩定性，確保電力供應安全、、可持續。

聚焦用戶利益層面，有序充電致力于降低用戶充電成本，提升使用便利性。借助分時電價機制與智能調度策略，引導用戶避開高價時段充電，節省電費支出；同時，優化充電樁布局與預約管理系統，減少用戶等待時間，為其提供便捷、經濟的充電體驗，增強用戶對電動汽車的使用滿意度與認同感。

在環境保護視野下，有序充電對推動節能減排意義重大。鼓勵電動汽車在清潔能源發電高峰期充電，如夜間風電、光伏發電充裕時段，間接促進清潔能源消納，減少傳統火電依賴，降低碳排放，助力大氣污染防治與能源結構綠色轉型，為生態環境保護貢獻力量，實現交通領域與能源領域的低碳協同發展。

3有序充電關鍵策略剖析

3.1 基于時間的有序充電策略

3.1.1 分時電價引導策略

分時電價引導策略作為有序充電的重要“經濟杠桿"，通過巧妙設計不同時段的電價差異，激勵用戶主動調整充電行為，助力電網實現負荷均衡。

以北京地區為例，依據北京市發展改革委印發的相關通知，充電樁分時電價時段精細劃分如下：每日高峰時段為 10:00 - 13:00 以及 17:00 - 22:00；平段為 7:00 - 10:00、13:00 - 17:00 與 22:00 - 23:00；低谷時段則是 23:00 - 次日 7:00。且在夏季（7、8 月）的 11:00 - 13:00、16:00 - 17:00 以及冬季（1、12 月）的 18:00 - 21:00 增設尖峰時段。電價比例依據電壓等級各有設置，以單一制用電、不滿 1 千伏為例，峰平谷電價比例達 1.71:1:0.36，即高峰電價在平段基礎上浮 71%，低谷電價下浮 64%。

北京某小區積極響應分時電價政策，安裝智能電表與控制系統，實現充電樁電價分時調控。多數居民在了解電價差異后，逐漸養成夜間低谷時段充電習慣。據小區物業統計，實施分時電價前，高峰時段充電比例約 30%，低谷時段僅 20%；政策推行 3 個月后，高峰時段充電比例降至 10%以內，低谷時段飆升至 60%以上。這一轉變，一方面，小區用電總費用降低約 15%，為居民節省開支；另一方面，從電網側看，該小區所在區域高峰用電負荷降低 8%，緩解電網供電壓力，減少變壓器過載與線路損耗風險，保障電力供應穩定可靠。

3.1.2 預約充電優化策略

預約充電優化策略借助智能化平臺，賦予用戶規劃充電時間的能力，為緩解電網高峰壓力、提升用戶體驗開辟新路徑。

特來電 APP 作為行業，為用戶提供便捷的預約充電功能。用戶只需提前設定車輛預計抵達充電樁時間、期望充電時長及電量需求等參數，APP 后臺便依托大數據與智能算法，結合實時電網負荷、充電樁空閑狀態等信息，為用戶匹配充電方案，并預留對應充電樁。

以某工作日傍晚為例，通常是公共充電站用電高峰。在未實施預約充電時，大量車輛集中涌入，車主排隊等待充電，不僅耗時費力，還加劇電網負擔，易引發充電樁過載、電壓波動等問題。而引入特來電 APP 預約功能后，用戶出行前提前預約，系統智能引導部分用戶將充電時間推遲至夜間低谷時段，或合理分配至周邊空閑充電樁。如此一來，高峰時段充電站排隊車輛減少 40%，平均等待時間從 40 分鐘縮至 15 分鐘以內，用戶充電體驗大幅提升。同時，電網高峰負荷得以有效分散，避免集中沖擊，確保電力系統平穩運行，彰顯預約充電在調度、優化資源配置方面的突出優勢。

3.2 基于功率的有序充電策略

3.2.1 功率動態調整策略

在上海某公交充電站，其通過一套智能的功率動態調整系統，實現了對電網負荷的響應，保障了電網穩定性。

該充電站配備有先進的功率監測設備，能實時捕捉電網負荷的細微變化。在工作日早高峰期間（7:00 - 9:00），城市用電需求激增，電網負荷攀升。此時，充電站控制系統依據預設策略，自動下調充電樁功率。以站內 60kW 直流充電樁為例，功率從滿載 60kW 逐步降至 40kW，甚至在負荷極值點降至 30kW。通過這種動態調整，既確保公交車輛能補充一定電量以維持運營，又避免了對電網造成過大沖擊，猶如為電網高峰“減壓"。

而在夜間低谷時段（23:00 - 次日 5:00），當電網負荷寬裕時，系統則反向操作，提升充電樁功率。部分充電樁可從常規 40kW 提升至 55kW，加速公交車輛充電進程，充分利用低谷電能，發揮“填谷"功效，提升能源利用效率。經長期監測，該充電站所在區域電網峰谷差率降低約 8%，電壓波動標準差減小 0.3%，有效保障了電網運行的平穩性與可靠性，為城市能源供應體系的穩定貢獻力量。

3.2.2 功率分配均衡策略

以某商業綜合體地下充電站為例，其采用的功率分配均衡策略成效顯著。該充電站配備 30 個充電樁，涵蓋 60kW 直流樁與 7kW 交流樁，服務對象包括商場員工、顧客及周邊寫字樓上班族，充電需求多樣且高峰時段集中。

在周末及節假日午后（13:00 - 17:00），商場客流量大，充電需求驟增。此時，充電站智能控制系統依據車輛剩余電量、用戶設定的充電時長及電池類型等信息，分配功率。對于剩余電量僅 20%且車主期望短時間補充較多電量以便后續出行的車輛，優先分配至 60kW 直流樁，并給予足額功率支持；而對于電量剩余 50%以上、充電時間相對充裕的車輛，則引導至 7kW 交流樁，以較低功率緩慢充電。

同時，系統實時監測各充電樁工作狀態，當某一直流樁提前結束充電任務，釋放出的功率將依據排隊車輛需求，迅速調配至其他急需高功率充電的車輛。通過這種動態均衡分配，設備利用率提升約 15%，用戶平均等待時間從 30 分鐘縮至 20 分鐘以內，提升了用戶滿意度，實現了資源的利用與用戶體驗的優化升級。

3.3 基于需求響應的有序充電策略

3.3.1 需求響應信號驅動策略

在某城市電網與當地大型充電運營企業的合作試點項目中，電網運營調度中心依據實時用電負荷監測數據、電力供需預測模型以及電網穩定性評估結果，構建了一套精細化的需求響應信號觸發機制。當預測到未來 2 小時內電網負荷將突破預設的警戒閾值，且備用發電容量難以滿足尖峰需求時，電網控制系統迅速啟動需求響應程序。

通過電力數據通信網絡，向接入平臺的各充電樁運營商發送降功率指令，指令中明確包含各充電樁需調整至的目標功率值、響應持續時間窗口等關鍵參數。以特來電運營的某區域充電站為例，站內充電樁接到信號后，智能控制系統即刻解析指令，將正在充電的 50 臺電動汽車充電樁功率平均下調 30%。在此次緊急響應過程中，該區域充電站成功削減高峰負荷 150kW，助力電網平穩度過用電尖峰，避免了拉閘限電風險，確保了關鍵區域、重要用戶的電力供應連續性，充分彰顯需求響應在關鍵時刻穩定電網運行的關鍵支撐作用。

3.3.2 激勵用戶參與機制

以浙江某地區為例，當地政府聯合電網企業、充電樁運營商推出創新型電費補貼與積分獎勵并行的激勵政策，以撬動用戶側需求響應積極性。政策規定，在夏季用電高峰（7 - 9 月）及冬季供暖期（12 月 - 次年 2 月）等電網負荷壓力時段，用戶若響應電網需求，將充電時間從高峰時段調整至夜間低谷時段，除享受正常的分時電價優惠外，每度電額外補貼 0.2 元；同時，依據用戶響應頻次與電量貢獻，給予充電積分獎勵，積分可兌換充電時長、汽車保養服務或購物優惠券等實用福利。

政策實施后，該地區參與有序充電的用戶比例從最初的 30%躍升至 60%，大量用戶主動錯峰充電。據統計，某小區 200 名電動汽車車主在激勵政策引導下，高峰時段用電量銳減 40%，不僅為用戶節省充電成本人均每月達 30 元，還為電網削峰填谷注入強勁動力，有效緩解了變壓器重載、線路損耗加劇等問題，實現用戶與電網的雙贏共惠，為有序充電推廣筑牢用戶根基。

4、安科瑞充電樁收費運營云平臺助力有序充電開展

4.1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。

4.2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。

4.3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。

4.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

4.4.1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。

4.4.2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。

 4.4.3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。

4.4.4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。

4.4.5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。

4.4.6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。

 4.4.7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

4.4.8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。

 4.5系統硬件配置

5結論與展望

展望未來，充電樁有序充電技術將在多維度持續演進，為電動汽車產業與能源體系深度融合注入澎湃動力，繪就一幅綠色、、智能的宏偉藍圖。

跨領域融合進程加速，能源互聯網蓬勃興起，充電樁作為關鍵節點，深度融入分布式能源生態。與光伏、風電緊密結合，實時追蹤清潔能源發電曲線，智能引導電動汽車在綠電充裕時段充電，助力清潔能源就地消納率提升 50%以上，削減碳排放超千萬噸，為雙碳目標實現筑牢根基；車網互動（V2G）技術從概念邁向大規模應用，電動汽車化身移動儲能單元，在電網高峰反向送電，削峰填谷，車主借此獲取豐厚收益，實現出行與能源收益雙贏，驅動能源利用模式革新；智能家居、智能建筑與充電樁聯動成勢，依據家庭用電負荷、用戶出行計劃，自動規劃充電策略，打造全屋智能能源管理閉環，提升能源綜合利用效率 20%，開啟智慧生活新篇章。