基于5G與實時電價的電動汽車需求側(cè)管理研究

中圖分類號：U471 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

實時電價是在考慮運行和基本投資的情況下，在給定的極短時段（如30min、15min 或5min）內(nèi)向用戶提供電能的邊際成本，同時也是保障電動汽車供需平衡，且保證電力系統(tǒng)安全運行的一種定價方式。隨著新能源技術(shù)發(fā)展以及應(yīng)用，電動汽車為人們的出行提供便捷性同時實現(xiàn)了節(jié)能減排，降低了傳統(tǒng)交通工具對城市發(fā)展以及可持續(xù)經(jīng)濟建設(shè)影響。而“5G+電動汽車”，是技術(shù)與市場的結(jié)合?；诖耍槍﹄妱悠噷崟r定價管理需要進(jìn)一步加大研究。

1 需求側(cè)管理

需求側(cè)管理通常需要涵蓋兩方面內(nèi)容。一方面，對電網(wǎng)最大負(fù)荷進(jìn)行降低，這樣可以進(jìn)一步減少電力系統(tǒng)容量，保證電力供應(yīng)需求平衡。另一方面，還需要在管理過程中對用戶電力以及電量的節(jié)約上進(jìn)行充分重視。

1.1 用電方式管理

在用電方式管理過程中，利用時間控制器以及需求限制器等自控裝置實現(xiàn)負(fù)荷的循環(huán)和間歇控制，這種情況是較為理想的錯開用電高峰的一種控制方式。通過該用電管理方式，可以進(jìn)一步實現(xiàn)差異化客戶服務(wù)。同時，該種用電管理方式還可以進(jìn)一步實現(xiàn)能源的節(jié)約。利用現(xiàn)階段5G 網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化不同負(fù)荷下電力成本同時保證電力負(fù)荷，低谷時期用電同時將其存儲進(jìn)行其他能源轉(zhuǎn)化，以此降低高峰時期電力負(fù)荷用電需求。

1.2 電價結(jié)構(gòu)調(diào)整

電價結(jié)構(gòu)調(diào)整屬于經(jīng)濟激勵手段，具有一定的復(fù)雜性，而且影響范圍較大，難度系數(shù)較高，同時敏感性較強。在這一部分管理過程中，需要嚴(yán)格控制成本，保證利潤，同時減輕負(fù)擔(dān)，以此促進(jìn)用戶合理用電。同時在電價結(jié)構(gòu)調(diào)整的同時，并不意味著電價水平的提高，而是通過價格對現(xiàn)階段電能市場的進(jìn)一步調(diào)控，保證用戶可以參與到需求側(cè)管理過程中。

1.3 需求側(cè)競價

需求側(cè)競價是目前電力市場不斷運行過程中具有競爭性的激勵方式。用戶在電力應(yīng)用過程中，通過控制用電措施，實現(xiàn)負(fù)荷減小，進(jìn)一步改善電力資源，從而將獲得的可減電力和電量進(jìn)行拍賣，獲得一定經(jīng)濟效益。這樣可以進(jìn)一步實現(xiàn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，保障需求側(cè)管理水平。

1.4 直接激勵

直接激勵管理過程中涵蓋折讓鼓勵、節(jié)電獎勵、借貸優(yōu)惠鼓勵以及免費安裝或者節(jié)電設(shè)備租賃鼓勵這4部分。通過這種管理方法可以吸引更多消費者參與需求側(cè)管理活動中，進(jìn)而形成節(jié)電模式。除此之外，通過獎勵可以進(jìn)一步鼓勵用戶節(jié)約電力，減少高峰期峰值用電量。這需要各種宣傳渠道提高用戶的節(jié)能意識，同時提供新能源服務(wù)，倡導(dǎo)消費者綠色出行。

2 5G與實時電價下電動汽車管理要點

2.1 實時電價評估

隨著我國5G 技術(shù)的進(jìn)一步完善優(yōu)化，使我國智能電網(wǎng)的發(fā)展得到進(jìn)一步推進(jìn)。這種情況下，將5G與實時電價下電動汽車管理進(jìn)行聯(lián)合，對于電動汽車需求側(cè)發(fā)展有重要推動。實時的電價可以進(jìn)一步保障電力需求的科學(xué)性以及使用安全性。電動汽車在使用過程中，可以利用快速的電網(wǎng)運行狀態(tài)，對電價的波動情況進(jìn)行及時掌握，通過實時電價的波動情況，考慮到成本問題，以此進(jìn)一步判斷是否需要對電動汽車進(jìn)行充電。

實時電價評估重點包括以下3個部分。

（1）了解電動汽車實時電價的部分指標(biāo)（充電時間、空間范圍）。

（2）了解電動汽車部分指標(biāo)（數(shù)量、類型、模擬充電符合）。

（3）了解當(dāng)前電價指標(biāo)（充電消耗、電價）。

通過這3個部分內(nèi)容對電動汽車實時電價和充電負(fù)荷進(jìn)行評估，有利于電動車實時電價計算。而通過電動汽車實時定價，計算方法有以下3種。

（1）電量計量表。定量計量表的實時電價評估，主要是依據(jù)不同的充電場景下所消耗的電量，依據(jù)充電曲線實現(xiàn)計算。這種情況下充電場景通?？梢苑譃槲玳g、夜間以及分時段3種，而且充電的主要車輛類型存在一定不同。這種情況下需要針對不同類型車輛、不同車輛充電時間段充電特征以及用電情況進(jìn)行計算。

（2）利用電動汽車軟件，對電動汽車使用者出行情況以及充電情況進(jìn)行監(jiān)測同時，可以進(jìn)一步綜合性掌握用戶的出行習(xí)慣以及充電習(xí)慣。這對于實時電價調(diào)整實施電價計算有重要意義。

（3）由于電動汽車的使用具有一定的隨機性和不確定性，所以利用蒙特卡羅仿真法對各種隨機特性進(jìn)行模擬，從而對實時充電負(fù)荷曲線可以進(jìn)一步明確。

2.2 保障電動汽車用戶效益

實時電價下，電動汽車管理過程中需要充分保障用戶的經(jīng)濟效益不受影響。首先需要建立較為科學(xué)良好的電動汽車充電以及放電規(guī)劃。除此之外，對電動汽車相應(yīng)的充電放電等給予一定的補貼，這樣可以激勵消費者在出行過程中選擇電動汽車，同時改善城市環(huán)境減少資源消耗。在電動汽車使用負(fù)荷較大的區(qū)域建設(shè)充電站，利用5G 技術(shù)可以進(jìn)一步保證電價數(shù)據(jù)實時更新，滿足消費者給電動汽車充電需求的同時，對實時電價有更好地了解。

除此之外，還需要進(jìn)一步加強充電汽車實時定價的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及相應(yīng)的接口規(guī)范性。建立一套完善充電放電機制，利用實時電價相應(yīng)設(shè)施以及通訊網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)一步形成電動汽車資源配置有效性，服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一性以及信息更新高效性的電動汽車服務(wù)模式。保證電動汽車電價合理，同時引導(dǎo)汽車消費者能夠有序充電，計劃放點，保證電網(wǎng)負(fù)荷穩(wěn)定，同時減少電網(wǎng)改造支出成本。而且電動汽車在實時競價過程中還可以為其提供更多優(yōu)質(zhì)服務(wù)，例如智能車載終端，車輛監(jiān)控，以及其他增值服務(wù)，這樣可以進(jìn)一步保證電動汽車用戶使用需求的同時，為用戶提供便捷有效的服務(wù)。

3 5G 與實時電價下電動汽車需求側(cè)管理方案研究

3.1 電價制定合理性

電動汽車的進(jìn)一步普及為我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供新鮮血液的同時，也可以幫助我國能源危機的改善，對我國城市發(fā)展以及經(jīng)濟建設(shè)有重要推動。這種情況下，電價的電動汽車需求側(cè)管理需要充分重視，需要保證實時電價的合理性以及有效性。在實時電價調(diào)整過程中，需要充分注意以下幾個方面。

第一，降低電動汽車充電負(fù)荷分散率，實現(xiàn)集中充電，這樣可以進(jìn)一步提高充電功率因數(shù)，進(jìn)而減少電力汽車在充電過程中對電網(wǎng)造成的影響。以充電站為電動汽車充電主要場所，這樣可以進(jìn)一步保證電動汽車在充電過程中的方便快捷。

第二，需要充分將運營成本進(jìn)行考慮，從而合理規(guī)劃電動車充電站的數(shù)量，以低成本高效率實現(xiàn)電動汽車充電設(shè)備、設(shè)施投入。除此之外，做好相應(yīng)的市場調(diào)研工作，進(jìn)一步實現(xiàn)電價調(diào)整合理性，而且5G網(wǎng)絡(luò)下可以保證電價的實時性。

實施電價調(diào)整要充分考慮電網(wǎng)負(fù)荷、電力運行成本和電價情況，這3個要素是保障電價有效性的關(guān)鍵內(nèi)容。當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷量減少時，電力運行成本相應(yīng)降低，而這種情況下電價隨之降低，鼓勵電動汽車用戶在電價較低的時刻進(jìn)行充電。如果電網(wǎng)負(fù)荷達(dá)到峰值水平，電源用電產(chǎn)生緊張會對電價進(jìn)行提高，減少電動汽車充電負(fù)荷，對于電網(wǎng)實現(xiàn)安全性保護(hù)。簡單來說，電價的調(diào)整是依據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及電力消耗為依據(jù)，而結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)可以滿足實時電價需求，讓電動汽車用戶可以在低電價進(jìn)行充電，保證消費者利益的同時實現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)定運行。

3.2 電動汽車有序充電

實時電價下電動汽車需求側(cè)管理中需要考慮電動汽車充電的影響因素，在充電過程中利用網(wǎng)絡(luò)（包括終端）預(yù)約服務(wù)。在網(wǎng)絡(luò)預(yù)約過程中，選擇提供充電服務(wù)人群，并且選擇充電器號碼，通過這種方式進(jìn)行充電，可以進(jìn)一步實現(xiàn)充電成本節(jié)約，而且避免了充電站排隊充電造成的城市擁堵情況（圖1）。

而且，在不同充電時段情況下，充電需求不同。充電負(fù)荷較大的區(qū)域可以與當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合，通過大數(shù)據(jù)收集實時電價以及相應(yīng)的電能質(zhì)量，推算出第2 天各區(qū)域內(nèi)各充電站各個時段下的實時電價情況，從而將第2天的實時電價數(shù)據(jù)在當(dāng)天進(jìn)行公布。這樣可以讓電動汽車用戶依據(jù)自身的電力需求選擇合適的時間段進(jìn)行充電，讓消費者有更多的選擇性。

研究發(fā)現(xiàn)，電動汽車實時電價的影響因素很多，例如電網(wǎng)狀態(tài)、電動汽車使用充電方式以及充電數(shù)量等，都會對實施電價造成影響，這種情況下需要進(jìn)一步使電動汽車與電網(wǎng)進(jìn)行交互。利用5G 技術(shù)可以保證電力系統(tǒng)的交互速度以及數(shù)據(jù)處理速度，確保實施電價數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。但是由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，用戶個人信息極易出現(xiàn)泄露，這就需要加強今后電動汽車充電管理力度，以此進(jìn)一步保證消費者利益不受影響，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的同時促進(jìn)新能源汽車的普及。

4 結(jié)束語

電動汽車是現(xiàn)階段能源轉(zhuǎn)化以及能源傳輸過程發(fā)生變動的主要產(chǎn)物，只需要消耗電能就滿足運行并實現(xiàn)零排放。這一背景下，需要進(jìn)一步加強電動汽車需求側(cè)管理。而保證電動汽車實時電價管理，就是保障消費者的經(jīng)濟效益，提升消費者參與電動汽車使用的關(guān)鍵。本文以用電方式管理、電價結(jié)構(gòu)調(diào)整和直接激勵等進(jìn)行需求側(cè)管理分析，同時結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)實時電價評估，從保障消費者權(quán)益出發(fā)對實時電價管理要點分析。最后，對制定合理的電價策略和有序的充電策略等內(nèi)容進(jìn)行講解，旨在進(jìn)一步保證電動汽車實時電價消費者利益，吸引更多消費者。