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充換電設施仿真與規劃技術

一、技術簡介

電動汽車充換電設施仿真與規劃技術,是將電動汽車與電網系統作為一個密切聯系的 有機體,從宏觀角度開展深入研究,主要涉及電動汽車充換電設施及其接入電網的建模與仿真和充換電設施規劃兩方面內容。 具體包括:

電動汽車充電對電網影響

有序充電控制技術

電動汽車與電網互動(Vehicle to Grid, V2G)

充換電設施規劃

二、電動汽車充電對電網影響

隨著電動汽車產業的迅速發展,大規模電動汽車的充電過程是對電網負荷能力和安全的巨大考驗,同時會產生諧波污染,降低電能質量。

電動汽車充電對電網的影響程度取決于電動汽車與電網間的互動方式與水平,同時會為售電企業帶來更多的業務拓展機遇。

電動汽車充換電設施仿真與規劃技術,是將電動汽車與電網系統作為一個密切聯系的有機體,從宏觀角度開展深入研究,主要涉及電動汽車充換電設施及其接入電網的建模與仿真和充換電設施規劃兩方面內容。 具體包括: 電動汽車充電對電網影響 有序充電控制技術 電動汽車與電網互動(Vehicle to Grid, V2G) 充換電設施規劃 二、電動汽車充電對電網影響 隨著電動汽車產業的迅速發展,大規模電動汽車的充電過程是對電網負荷能力和安全的巨大考驗,同時會產生諧波污染,降低電能質量。 電動汽車充電對電網的影響程度取決于電動汽車與電網間的互動方式與水平,同時會為售電企業帶來更多的業務拓展機遇。

三、有序充電

有序充電是對電動汽車充電進行有效的引導和控制,即在滿足電動汽車用戶使用需求的前提下,通過有效的技術經濟手段引導電動汽車避開電網負荷的高峰時段進行充電。 有序充電能夠合理地分散電動汽車的充電功率,減少其對電網負荷的沖擊以及不必要的發輸電建設投資,保證電動汽車與電網協調發展,達到削峰填谷的目的。

四、電動汽車與電網互動

電動汽車與電網互動(Vehicle to Grid, V2G)是指電動汽車通過充放電裝置與公共電網相連,作為儲能單元參與公共電網供電的運行方式。廣義的V2G包括V2H、V2B和V2V等,未來可能出現其他互動模式,統稱為V2X。

★電動汽車與樓宇電網充放電

Vehicle-to-Buildings(V2B)

電動汽車通過充放電裝置與樓宇電網相連,作為儲能單元參與樓宇電網供電的運行方式。

★ 電動汽車與住宅電網充放電

Vehicle-to-Home(V2H)

電動汽車通過充放電裝置與住宅電網相連,作為儲能單元參與住宅電網供電的運行方式。

★ 電動汽車與電動汽車充放電

Vehicle-to-Vehicle(V2V)

不同電動汽車之間互為儲能單元供電的運行方式

★ 電動汽車對負荷供電

Vehicle-to-Load(V2L)

電動汽車通過充放電裝置與負荷相連,作為儲能單元為負荷供電的運行方式。

電動汽車和電網的互動,利用電動汽車作為可控負荷和移動儲能雙重屬性,可作為電網和可再生能源的緩沖。

當電網負荷過高時,由電動汽車儲能源向電網饋電;而當電網負荷低時,電動汽車就用來存儲電網過剩的發電量,避免造成浪費。

五、充換電設施規劃

目前各主要城市已分別研究制定電動汽車充電設施總體發展規劃,根據電動汽車產業發展情況積極推進充電設施建設。而在充換電設施規劃過程中必須考慮以下幾項因素:

● 電動汽車交通密度與充電需求的一致性

● 充電站服務能力(半徑)

● 城市總體規劃和路網規劃

● 區域的輸配電網現狀

● 未來電動汽車發展趨勢和需求

在產業發展初期,按集約化利用土地、標準化建設施工、滿足消費者需求的原則,將充電設施納入城市綜合交通運輸體系規劃和城市建設相關行業規劃,科學確定建設規模和選址分布,適度超前建設。通過總結試點經驗,確定符合區域實際和電動汽車特點的充電設施發展方向。

六、中國電科院的技術成果

國家電網公司是我國電動汽車充換電設施規劃、建設和運營產業的領軍企業,作為國網公司內專業的科研機構,中國電力科學研究院在電動汽車充換電設施仿真與規劃技術方面已取得了重要成果。

有序充電技術方面

提出了不同充電模式下電動汽車分散式和集中式協調充電管理策略;提出了不同時空分布條件下,實現配電網多目標優化的電動汽車集群有序充電控制策略;開發出電動汽車有序充電控制管理系統,為開展電動汽車與電網的雙向互動的研究提供了重要基礎。

電動汽車對電網影響方面

提出了快充模式下電動汽車群體充電對電能質量(電壓水平、電壓暫降和諧波等)的影響規律;掌握了規模化電動汽車快速充電及隨機瞬時充電對配電網安全性和適應性的作用機理;總結出在滿足配電網安全的前提下制約電動汽車接入電網的關鍵因素。

電動汽車與電網互動方面

優化了不同充電模式下輸配用多級控制間的協調模式與互動方法;提出了與分布式可再生能源相融合的電動汽車充電網絡能量協調控制策略;建立起電動汽車與電網間能量與信息雙向互動的激勵機制與組織框架。

充換電設施規劃方面

通過標準化工作確立了充換電設施配置的基本原則與規范;明確電動汽車充換電設施的規劃步驟,提出交流慢充與直流快充相結合的市區公共充換電設施布局優化方案;基于地理信息引擎開發出適用于廣域充換電服務網絡的電動汽車充電站智能優化布點和可視化規劃軟件。

這些研究成果將在未來幾年內對電動汽車充換電網絡的建設起到積極的指導和推動作用。

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