近期，我系蹇林旎老师课题组在电动汽车智能充电与车网能量交互领域取得研究新成果——Internet of smart charging points with photovoltaic Integration: A high-efficiency scheme enabling optimal dispatching between electric vehicles and power grids。考虑到未来大量电动汽车无序充电将影响电网安全运行等问题，本文提出了一种具备分布式计算功能的智能充电桩，及其互联网络架构。该文章发表于世界能源领域著名学术期刊Applied Energy (IF=8.848)。

在目前环境恶化和能源紧缺的压力之下，电动汽车有巨大的发展潜力。然而，随着电动汽车规模的不断扩大，在促进电网发展、节能减排的同时，也对电网运行造成电能质量降低和电网运行控制难度增大等负面影响。以深圳为例，据课题组预测，2025年电动汽车保有量将达88万辆，若不加引导，会引发电网负荷尖峰抬升约11.08%。

另一方面，电动汽车的动力电池具有向电网反馈电能的潜力，是潜在的储能电源。善加利用可以为电网提供削峰填谷、改善网损、电压调节等支撑服务。此外，电动汽车可以在电网与可再生能源之间起到缓冲作用，如此不仅可以平滑可再生能源的出力波动，从而提高可再生能源的发电效率和电网接纳可再生能源的能力，还可以进一步防止环境污染，因为传统的电动汽车充电能量主要来源火力发电厂。

基于此，本文提出了一种结合光伏发电的、具备分布式计算功能的智能充电桩，及其互联网络架构；建立了与之相适应的电动汽车集群与智能电网能量交互模型；制定了超低复杂度能量优化调度算法。智能充电桩互联网架构包括三个层级：底层局域网（LAN），中间层城域网（UAN）和顶层广域网（UAN）。其中，LAN单元是整个架构的底层核心单元，加入低成本计算模块的充电桩是LAN单元的关键硬件。本架构主要优点有：1）可以通过分布式边缘计算极大地降低优化调度的复杂度；2）车主个人信息将在充电桩本地化处理，“算后即焚”，保障了用户的个人隐私；3）LAN内部各智能充电桩协同运作，确保各个线路节点电压始终保持在安全阈值范围内。此外，本文针对南方科技大学校园配电网在短时间尺度和长时间尺度两个方面进行了模拟运行研究。

图1 所提智能充电桩互联网架构

图2 短时间尺度-负荷改善情况

图3 短时间尺度-电压改善情况

图4 长时间尺度-负荷改善情况

本文第一作者为2017级南科大-哈工大联合培养直博生尚一通，2019级南科大硕士生刘曼和广州大学邵子韵老师为本文的合作作者，南科大电子系蹇林旎副教授为本文通讯作者，南方科技大学为第一单位和唯一通讯单位。

该工作得到了国家自然科学基金委员会、广东省自然科学基金委员会和深圳市科技创新委员会的大力支持。