电动汽车充电设施融入电网若干关键问题与研究策略
2016-12-20 23:52 [新能源论文] 来源于：互联网 作者：互联网
导读：摘 要：由于世界性的能源危机和环境污染，电动汽车的大发展已势在必行，与之相关联的电动汽车充电设施建设与运营也正方兴未艾。作为一种全新的负荷，充电设施对电网的影响不容小觑。文章分析了电网应对充电设施必须解决的若干关键问题，并在此基础上提出了开
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摘 要：由于世界性的能源危机和环境污染，电动汽车的大发展已势在必行，与之相关联的电动汽车充电设施建设与运营也正方兴未艾。作为一种全新的负荷，充电设施对电网的影响不容小觑。文章分析了电网应对充电设施必须解决的若干关键问题，并在此基础上提出了开展研究工作可行的分析方法与展开策略，以便于从规划、基建、运行、营销多个层面适应充电设施这一新型负荷。
关键词：电动汽车；充电设施；规划；电网
1 概述
电动汽车是未来交通运输的主要发展方向之一。相比于传统内燃式汽车，电动汽车的推广是应对能源短缺、环境污染、城市噪音等系列问题的有效手段[1]。2015年10月9日，发展改革委等四部委下发《关于印发〈电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020年）〉的通知》（发改能源〔2015〕1454号），明确要求东部12省市为加快发展省市，要求2020年前新建充换电站7400座、充电桩250万个。充电设施的大力建设，使电网在运行、规划、建设、营销层面面临一系列亟待解决的问题[2]。
2 亟待解决的若干关键问题
为了更好地适应电动汽车充电设施对电网的影响，有以下几个方面的问题亟待解决。
（1）必须全面掌握充电设施的负荷特性和负荷需求，进而分析判断电网分区域分时段负荷承载能力，为电网规划建设提供需求导向。（2）必须寻求在现有电网供电能力和逐年有限资金投入条件下最大程度满足电动汽车供电需求的规划建设方案[3]。（3）必须寻求结合区域电网特点和电动汽车发展方向的充电站、充电桩合理化布局定容策略。（4）必须寻求有序的充电管理模式，减小电动汽车发展对电网承载力的影响。（5）必须掌握充电设施分阶段发展趋势，追踪国内外相关城市发展现状和前沿，为区域电网长期规划决策作出理论铺垫和实践依据。（6）必须寻求适合特定区域和电网特点的充电设施之间、充电设施和用户之间“互联网+”协同模式。（7）必须实时跟踪V2G技术进展，掌握间歇性能源、智能电网、汽车储能之间能量互动的未来模式，为电网长远规划或申报相关示范工程提供参考。（8）必须探讨充电设施大规模融入给电网稳定运行带来的一系列潜在风险。
3 区域电网应对电动汽车充电设施发展的研究方向
3.1 充电设施负荷特性和负荷需求
电动汽车大规模应用后，必然形成新的负荷和电量增长点。对负荷需求的预测方法探求的前提是充分掌握充电设施的负荷特性。负荷特性主要包含该种负荷在时间和空间上的特性，以及该种负荷在个体行为和群体性行为两个层面上的统计规律。影响充电设施负荷特性的因素包括电动汽车本体电池特性、电动汽车用途、驾车人自身出行行为特性、驾车人心理、城市充电设施建成规模、城市经济发展程度等多个方面。基于负荷的时空二维特性，可以研究带有区域特点的充电设施负荷预测方法。统计负荷总量主要依据电动汽车保有量及类型，而影响负荷发展进程的因素是多方面的，除去政府的推动强度外，还包括出行人的主观意愿及电动汽车与燃油汽车性价比较等。
3.2 配电网规划建设高效应对充电设施用电需求方法
电网规划的前提是负荷预测与现状评估[4]。在预测充电设施负荷之后，结合电网现状，可对电网承载能力做出相应评估。对于改造升级困难地区，应根据上述负荷特性研究，得出车桩配比度、快充慢充配比度的最佳值，开展有效的建设引导。同时，根据改造困难地区的现实情况，提出相应电网配套上的解决方案。在综合考虑充电站服务半径、交通密度、需求分布、用户路程损耗、城市总体规划、配电网承载能力等因素的前提下，研究充电站选址定容的一般方法，为对接政府部门充电设施布局规划提供理论依据。可研究诸如总体容量与充电设施需求协调问题、充电设施布局与配电规划协调问题、局部配电网约束下最优供电问题，以及电能质量、谐波治理方面的设备要求。研究换电站在发挥抽水蓄能电站同类削峰填谷作用方面在区域电网的可行性。
3.3 引导用户有序充电策略
随着用电负荷的持续上升和电动汽车的普及，峰上加峰和峰谷差加大的现象有愈演愈烈的势头。因此，必须研究相应的引导措施，综合运用经济上和技术上的方法使得电动汽车集聚性的充电行为步入有序状态[5]。在研究有序充电策略时应遵循下列原则：（1）以满足用户充电需求为前提，引导措施不致影响用户对电动汽车的使用。（2）不影响电动汽车的普及和推广。（3）引导措施不导致供电企业在经济上的损失。
3.4 充电设备技术及V2G技术最新进展和发展趋势
科学技术的日新月异决定了充电设施负荷特性的不确定性，从而要求电网规划工作者实时跟踪充电设施发展进展，以便及时调整电网规划建设方案。应在大量参考国内外报告的基础上，运用市场调查、厂家调研等手段，得出电动汽车及其充电设施的最新研究进展和发展趋势，参照国内外同等发达程度城市、较本地区发达的城市的充电设施及其V2G技术应用状况和发展规划，分阶段地得出本地区该种负荷的预期发展状况，为地区电网长远规划决策提供参考。
3.5 “互联网+”、“大数据”时代充电设施网络互动机制
研究适合本地区的“互联网+充电基础设施”模式，围绕当地用户需求，研究运用移动互联网、物联网、大数据等技术以提供充电导航、状态查询、充电预约、费用结算等服务，进而提高充电服务智能化水平、提升运营效率和用户体验、促进电动汽车与智能电网间能量和信息的双向互动的多种策略的可行性、经济性、便利性，研究电池管理系统、充电桩站管理系统、驾驶人之间的互联网+联动协调机制，以最大程度承载充电设施负荷需求。
3.6 电动汽车高渗透率条件下区域电网潜在影响
电动汽车充电行为具有不确定性，大量充电负荷接入电网必定会对电网带来较大影响，与之相关的分析和计算、充电设施规划、充电负荷与新能源的协同调度等相关问题都是区域电网面临的突出问题。可从两个方面探讨高渗透率下电动汽车对地区电网的潜在影响，一是研究电动汽车充电行为对电网的影响，二是研究电动汽车放电行为对电网的影响，并从发电、输电、配电3个层面分析电动汽车对电力系统的影响，综合考虑充电设施接入后系统安全降低、网络阻塞、电能质量恶化、网损增加等负面因素。应采用典型案例的模式对该问题进行分析研究。
4 结束语
现阶段正处于电动汽车发展初期，动力电池技术路线、充电设施制造标准、充电设施建设运营模式等尚不清晰，或处于不断更新发展中，因此相关问题的研究不可能一蹴而就，这也意味着深入研究这些课题也存在较大空间。随着时间的推移，研究对象的特性将越来越明晰，研究结论将更适应电网的实际情况，也能为电动汽车发展提供强有力的支持。
参考文献
[1]陈良亮，张浩，倪峰，等.电动汽车能源供给设施建设现状与发展探讨[J].电力系统自动化，2011，35（14）：11-17.
[2]胡泽春，宋永华，徐智威，等.电动汽车接入电网的影响与利用[J].中国电机工程学报，2012，32（4）：1-10.
[3]范永根，钱维忠.电动汽车充电设施规划和建设的探讨[J].华东电力，2010，38（11）：1671-1674.
[4]郭春林，肖湘宁.电动汽车充电基础设施规划方法与模型[J].电力系统自动化，2013，37（13）：70-75.
[5]李秋硕，肖湘宁，郭静，等.电动汽车有序充电方法研究[J].电网技术，2012，36（12）：32-38.
（编辑：东北亚） |
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