電動汽車充換電設(shè)施仿真與規(guī)劃技術(shù)

近年來在國家的大力支持下，電動汽車產(chǎn)銷量逐年增加，充換電技術(shù)不斷進步，配套的充換電基礎(chǔ)設(shè)施也如雨后春筍般在大中城市“茁壯”成長。

為了支撐電動汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，滿足日益增長的用戶充換電服務(wù)需求，在投入充換電設(shè)施建設(shè)前必須要開展科學(xué)的調(diào)研、數(shù)學(xué)建模和統(tǒng)籌規(guī)劃。

那么今天我們就先來談?wù)勲妱悠嚦鋼Q電設(shè)施仿真與規(guī)劃技術(shù)吧！

一、技術(shù)簡介

電動汽車充換電設(shè)施仿真與規(guī)劃技術(shù)，是將電動汽車與電網(wǎng)系統(tǒng)作為一個密切聯(lián)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(shè)施及其接入電網(wǎng)的建模與仿真和充換電設(shè)施規(guī)劃兩方面內(nèi)容。

具體包括：

電動汽車充電對電網(wǎng)影響

有序充電控制技術(shù)

電動汽車與電網(wǎng)互動（VehicletoGrid，V2G）

充換電設(shè)施規(guī)劃

二、電動汽車充電對電網(wǎng)影響

隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，大規(guī)模電動汽車的充電過程是對電網(wǎng)負(fù)荷能力和安全的巨大考驗，同時會產(chǎn)生諧波污染，降低電能質(zhì)量。

電動汽車充電對電網(wǎng)的影響程度取決于電動汽車與電網(wǎng)間的互動方式與水平，同時會為售電企業(yè)帶來更多的業(yè)務(wù)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(dǎo)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(shù)經(jīng)濟手段引導(dǎo)電動汽車避開電網(wǎng)負(fù)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(wǎng)負(fù)荷的沖擊以及不必要的發(fā)輸電建設(shè)投資，保證電動汽車與電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，達(dá)到削峰填谷的目的。

四、電動汽車與電網(wǎng)互動

電動汽車與電網(wǎng)互動（VehicletoGrid，V2G）

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

電動汽車與樓宇電網(wǎng)充放電Vehicle-to-Buildings（V2B）

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

電動汽車與住宅電網(wǎng)充放電Vehicle-to-Home（V2H）

電動汽車通過充放電裝置與住宅電網(wǎng)相連，作為儲能單元參與住宅電網(wǎng)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(fù)荷供電Vehicle-to-Load（V2L）

電動汽車通過充放電裝置與負(fù)荷相連，作為儲能單元為負(fù)荷供電的運行方式。

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

當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷過高時，由電動汽車儲能源向電網(wǎng)饋電；而當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷低時，電動汽車就用來存儲電網(wǎng)過剩的發(fā)電量，避免造成浪費。

五、充換電設(shè)施規(guī)劃

目前各主要城市已分別研究制定電動汽車充電設(shè)施總體發(fā)展規(guī)劃，根據(jù)電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況積極推進充電設(shè)施建設(shè)。而在充換電設(shè)施規(guī)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(wù)能力（半徑）

城市總體規(guī)劃和路網(wǎng)規(guī)劃

區(qū)域的輸配電網(wǎng)現(xiàn)狀

未來電動汽車發(fā)展趨勢和需求

在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，按集約化利用土地、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)施工、滿足消費者需求的原則，將充電設(shè)施納入城市綜合交通運輸體系規(guī)劃和城市建設(shè)相關(guān)行業(yè)規(guī)劃，科學(xué)確定建設(shè)規(guī)模和選址分布，適度超前建設(shè)。通過總結(jié)試點經(jīng)驗，確定符合區(qū)域?qū)嶋H和電動汽車特點的充電設(shè)施發(fā)展方向。

六、中國電科院的技術(shù)成果

國家電網(wǎng)公司是我國電動汽車充換電設(shè)施規(guī)劃、建設(shè)和運營產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，作為國網(wǎng)公司內(nèi)專業(yè)的科研機構(gòu)，中國電力科學(xué)研究院在電動汽車充換電設(shè)施仿真與規(guī)劃技術(shù)方面已取得了重要成果。

有序充電技術(shù)方面

提出了不同充電模式下電動汽車分散式和集中式協(xié)調(diào)充電管理策略；提出了不同時空分布條件下，實現(xiàn)配電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化的電動汽車集群有序充電控制策略；開發(fā)出電動汽車有序充電控制管理系統(tǒng)，為開展電動汽車與電網(wǎng)的雙向互動的研究提供了重要基礎(chǔ)。

電動汽車對電網(wǎng)影響方面

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

電動汽車與電網(wǎng)互動方面

優(yōu)化了不同充電模式下輸配用多級控制間的協(xié)調(diào)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(wǎng)絡(luò)能量協(xié)調(diào)控制策略；建立起電動汽車與電網(wǎng)間能量與信息雙向互動的激勵機制與組織框架。

充換電設(shè)施規(guī)劃方面

通過標(biāo)準(zhǔn)化工作確立了充換電設(shè)施配置的基本原則與規(guī)范；明確電動汽車充換電設(shè)施的規(guī)劃步驟，提出交流慢充與直流快充相結(jié)合的市區(qū)公共充換電設(shè)施布局優(yōu)化方案；基于地理信息引擎開發(fā)出適用于廣域充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的電動汽車充電站智能優(yōu)化布點和可視化規(guī)劃軟件。

這些研究成果將在未來幾年內(nèi)對電動汽車充換電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)起到積極的指導(dǎo)和推動作用。