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浅谈新能源电动汽车充电桩电能计量问题分析

浏览次数：2093次   更新时间：2024-12-17 11:15:30

摘要：伴随着我国现代社会的不断发展，汽车保有量的不断增加，大气环境污染问题也在愈发严峻。为此，我国政府大力推动电动汽车事业的全面发展，通过电动汽车充电桩项目的建设，减少化石能源消耗的污染物质排放，同时充电桩项目也能减少电力能源的消耗，逐步达成环境保护以及节能减排的目标。为此，在电动汽车充电桩项目建设的过程中，相关技术人员要优化电能计量控制和管理水平，逐步创建更为公平、有序的电力能源交易环境，为新能源汽车产业发展创造良好的环境和空间。为此，相关技术人员要着重分析电动汽车充电桩电能计量过程中的问题，并提出恰当合理的优化措施，以此来为充电桩项目建设带来技术参考和借鉴。

关键词：电动汽车；充电桩；电能计量

0 引言

近些年来，我国政府大力开展了能源战略结构的转型工作，逐步实行低碳经济发展模式，已成为各个行业的核心发展理念。为有效达成低碳环保的经济发展目标，当前各行各业当中都在大力推行新能源和绿色能源，以此来降低化石能源消耗的碳排放，有效达成社会经济以及环境发展的可持续性目的。在社会经济发展的推动下，我国电动汽车事业呈现出极为迅猛的发展态势，有效满足低碳环保社会对于新能源汽车的需求量，这也让充电桩的数量不断增加。但由于当前电动汽车技术仍旧未能发展成熟，充电中在电能计量方面仍旧存在诸多的问题和不足，需要相关从业人员对其做出优化和完善。

1 电动汽车充电分类以及具体的计量模式

相关技术员结合电动汽车的充电方式进行合理划分，主要包含了有线充电和无线充电两种模式。而不同的充电模式具有相应的供电特点，各自在技术层面上会展现出更强的优势，可供广大用户的选择，但当前充电桩以有线充电桩为主，在市面上普及度相对较高，无论是在实用性还是在充电便捷性方面更为理想，受到了相关从业人员的一种青睐。而从具体的充电模式上也有着较大的差别，在这当中有线充电往往是以直流和交流电为主，为其配备的充电设备会做出相应规划，交流电需要工作人员为其配备交流充电机，而直流电则要为其配置直流充电机。确保电流能够得到全面转换，减少电力能源传输过程当中的不必要消耗、功率更大，需要快速充电，而快充多用于紧急充电，这就会导致电网负荷在较短的时间内出现大幅度变化，使供电网络存在诸多的风险，而汽车的电池也会受到一定程度的损害。而交流充电机往往会应用在慢速充电模式当中，充电期间功率较小，能够有效保护电池，借此来延长电池运行寿命。

充电桩属于一种新型电源供应形式，在应用过程期间需要接入配网。考虑到充电桩的实际应用需求，全国各个地区和城市都全面部署了充电桩，这就让原电网面临着诸多的技术挑战。在配网运行过程期间，为了获取更为丰厚的经济效益，工作人员要始终保障电能计量的准确度，一旦电能出现谐波或者其他干扰问题，那么电网的配电质量和安全性就会受到巨大影响。

在电能计量的过程中，技术人员要为其设置相应的计量方法和措施，配置与其相对应的计量电表，从而有效实现稳定充电，将供电设备配置在较为适合的区域，确保电力能源能够得到恰当合理的传输，有效提高电能计算的准确度，而交流充电模式则会引入谐波等杂质电能，这就会影响电能计量的准确度。

伴随着当今行业的不断发展，社会各界对于电能计量关注度不断提升，市面当中逐步涌现出了多种不同类型的计量电能表，而在这当中便是感应式智能型电能表。选用传统机械式的电能表在保密性方面存在缺陷，使用过程期间极易出现窃电的风险，严重影响电能计量的准确性；感应式智能型电能表具备电磁感应特性，在这当中的互感器能够将电网高位电流和电压逐步转向低位数值。但即使是感应式智能型电能表具备极高的智能技术水平，在实际应用过程期间仍旧会受到外部因素的干扰和限制，其终的电能计量准确性也无法得到根本性保障。

2 电动汽车充电中对于电能计量的不良影响

2.1 存在充电谐波污染

在电路当中谐波污染存在较大的危害性，属于极为严重的干扰因素。相关技术人员为了有效把控谐波污染，需要在配电网当中配置整流装置，促使电网能够持续稳定的高效运转。谐波与其他模型往往存在较大的相似度，都会在电能传输的过程中形成不同程度的干扰，尽管在不同阶段对于电能的影响度存在较大差别，但仍旧会阻碍电网的正常运转，使电网受到不同程度的损害。尤其是现代化电动汽车设备充电系统内部结构愈发繁琐和复杂，其生产设计过程当中会应用到多种不同类型的元器件，这就导致系统运行过程中出现较大的波动，特别是非线性谐波会造成充电系统的不良影响。相关技术人员要采用特定的方法对非线性谐波进行表达和展示，所带来的污染问题所造成的影响也是双面的。这关乎着电能计量的准确度，以及充电系统运转的稳定性，相关工作人员要采取有效措施对其控制，转变当前的运行模式和充电体系，进一步缩短充电时间。而谐波所出现的幅度也更为严峻，对于电流所带来的负面影响也将更加严重。

在电网当中充电桩接入数量持续增加的过程期间，那么电流电压以及谐波都会出现相应的状况，使电能，传输效率大幅度削减，多个充电桩电流在共同运转过程期间会产生不同的状况。因此，工作人员在多个充电桩共同接入的过程期间，工作人员要对其谐波电流作出合理把控，尽可能以单台谐波电流的形式作出间隔，同时还要结合谐波的规模以及频率作出合理优化。总的来说，充电桩的用电负荷，往往会与谐波电流的幅值存在较大关联，而充电桩的接入数量将直接关系到相位偏移的具体情况。

2.2 冲击脉冲的影响

在充电桩处于快充状态下，由于短时间内运行负荷过大，那么电网就会受到不同程度的影响和负荷，使电网的整体运行水平大打折扣，相关技术人员要结合不同的周期以及不同的波动做出合理规划。但由于电流脉冲功率持续上升，电力系统的电压就会进入到不稳定状态，甚至还会出现多种不同类型的故障现象，需要工作人员优化电能计量的准确性，提高整个系统的综合运行水平。针对充电桩电力能源供应，工作人员要保障其电力能源计算的准确度，这部分关注点往往存在较大差别，使电网负荷的运行压力进一步上涨，要保障计量结果的准确性，确保电网运转免受不良因素的干扰，降低风险事故的发生概率。除此之外，不同阶段和时段的脉冲幅度往往会出现极为明显的变化，常规电流与低谷供电阶段的谐波往往会处于相近形态，工作人员要对每次谐波的含量作出把控。除此之外，如果脉冲扶持快速上升，在系统当中存在多种不同因素，那么在充电扶持进一步上升的过程中，其整体构成结构也会出现很大的变化。

2.3 直流分量所带来的影响

电动汽车充电桩在并网的状态下，直流充电桩将会引入直流分量，交流充电桩处于突发性充电状态时，也可能会引发直流分量。由此看来，直流分量是引发电磁互感器磁偏现象的重要原因，同时也会形成光双折射使铁芯中的电磁感应恒定状态，这就无法保障二次电流的计量准确度。当直流分量变化梯度逐步增加的过程中，电能计算结果和实际值就会逐步出现偏差，而直流分量梯度如果未能超过某一限定值，那么电能的计量结果虽然会存在偏差，但偏差值相对较小，可不计入到计算当中。

3安科瑞充电桩收费运营云平台系统选型方案

3.1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。

3.2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。

3.3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。

3.4安科瑞充电桩云平台系统功能

3.4.1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。

3.4.2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。

3.4.3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。

3.4.4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。

3.4.5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。

3.4.6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。

3.4.7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

3.4.8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。

3.5系统硬件配置

4结束语

充电桩的运维管理是电力系统中重要的环节，对充电桩的安全稳定运行、居民的生活出行、企业的正常运转息息相关。智能化移动终端的开发应用对充电桩的智能运维管理起到积极的作用，在现在移动技术高度发展的社会，移动终端的应用将成为充电桩运维管理中不可或缺的一部分。