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充换电设施仿真与规划技术

一、技术简介

电动汽车充换电设施仿真与规划技术,是将电动汽车与电网系统作为一个密切联系的 有机体,从宏观角度开展深入研究,主要涉及电动汽车充换电设施及其接入电网的建模与仿真和充换电设施规划两方面内容。 具体包括:

电动汽车充电对电网影响

有序充电控制技术

电动汽车与电网互动(Vehicle to Grid, V2G)

充换电设施规划

二、电动汽车充电对电网影响

随着电动汽车产业的迅速发展,大规模电动汽车的充电过程是对电网负荷能力和安全的巨大考验,同时会产生谐波污染,降低电能质量。

电动汽车充电对电网的影响程度取决于电动汽车与电网间的互动方式与水平,同时会为售电企业带来更多的业务拓展机遇。

电动汽车充换电设施仿真与规划技术,是将电动汽车与电网系统作为一个密切联系的有机体,从宏观角度开展深入研究,主要涉及电动汽车充换电设施及其接入电网的建模与仿真和充换电设施规划两方面内容。 具体包括: 电动汽车充电对电网影响 有序充电控制技术 电动汽车与电网互动(Vehicle to Grid, V2G) 充换电设施规划 二、电动汽车充电对电网影响 随着电动汽车产业的迅速发展,大规模电动汽车的充电过程是对电网负荷能力和安全的巨大考验,同时会产生谐波污染,降低电能质量。 电动汽车充电对电网的影响程度取决于电动汽车与电网间的互动方式与水平,同时会为售电企业带来更多的业务拓展机遇。

三、有序充电

有序充电是对电动汽车充电进行有效的引导和控制,即在满足电动汽车用户使用需求的前提下,通过有效的技术经济手段引导电动汽车避开电网负荷的高峰时段进行充电。 有序充电能够合理地分散电动汽车的充电功率,减少其对电网负荷的冲击以及不必要的发输电建设投资,保证电动汽车与电网协调发展,达到削峰填谷的目的。

四、电动汽车与电网互动

电动汽车与电网互动(Vehicle to Grid, V2G)是指电动汽车通过充放电装置与公共电网相连,作为储能单元参与公共电网供电的运行方式。广义的V2G包括V2H、V2B和V2V等,未来可能出现其他互动模式,统称为V2X。

★电动汽车与楼宇电网充放电

Vehicle-to-Buildings(V2B)

电动汽车通过充放电装置与楼宇电网相连,作为储能单元参与楼宇电网供电的运行方式。

★ 电动汽车与住宅电网充放电

Vehicle-to-Home(V2H)

电动汽车通过充放电装置与住宅电网相连,作为储能单元参与住宅电网供电的运行方式。

★ 电动汽车与电动汽车充放电

Vehicle-to-Vehicle(V2V)

不同电动汽车之间互为储能单元供电的运行方式

★ 电动汽车对负荷供电

Vehicle-to-Load(V2L)

电动汽车通过充放电装置与负荷相连,作为储能单元为负荷供电的运行方式。

电动汽车和电网的互动,利用电动汽车作为可控负荷和移动储能双重属性,可作为电网和可再生能源的缓冲。

当电网负荷过高时,由电动汽车储能源向电网馈电;而当电网负荷低时,电动汽车就用来存储电网过剩的发电量,避免造成浪费。

五、充换电设施规划

目前各主要城市已分别研究制定电动汽车充电设施总体发展规划,根据电动汽车产业发展情况积极推进充电设施建设。而在充换电设施规划过程中必须考虑以下几项因素:

● 电动汽车交通密度与充电需求的一致性

● 充电站服务能力(半径)

● 城市总体规划和路网规划

● 区域的输配电网现状

● 未来电动汽车发展趋势和需求

在产业发展初期,按集约化利用土地、标准化建设施工、满足消费者需求的原则,将充电设施纳入城市综合交通运输体系规划和城市建设相关行业规划,科学确定建设规模和选址分布,适度超前建设。通过总结试点经验,确定符合区域实际和电动汽车特点的充电设施发展方向。

六、中国电科院的技术成果

国家电网公司是我国电动汽车充换电设施规划、建设和运营产业的领军企业,作为国网公司内专业的科研机构,中国电力科学研究院在电动汽车充换电设施仿真与规划技术方面已取得了重要成果。

有序充电技术方面

提出了不同充电模式下电动汽车分散式和集中式协调充电管理策略;提出了不同时空分布条件下,实现配电网多目标优化的电动汽车集群有序充电控制策略;开发出电动汽车有序充电控制管理系统,为开展电动汽车与电网的双向互动的研究提供了重要基础。

电动汽车对电网影响方面

提出了快充模式下电动汽车群体充电对电能质量(电压水平、电压暂降和谐波等)的影响规律;掌握了规模化电动汽车快速充电及随机瞬时充电对配电网安全性和适应性的作用机理;总结出在满足配电网安全的前提下制约电动汽车接入电网的关键因素。

电动汽车与电网互动方面

优化了不同充电模式下输配用多级控制间的协调模式与互动方法;提出了与分布式可再生能源相融合的电动汽车充电网络能量协调控制策略;建立起电动汽车与电网间能量与信息双向互动的激励机制与组织框架。

充换电设施规划方面

通过标准化工作确立了充换电设施配置的基本原则与规范;明确电动汽车充换电设施的规划步骤,提出交流慢充与直流快充相结合的市区公共充换电设施布局优化方案;基于地理信息引擎开发出适用于广域充换电服务网络的电动汽车充电站智能优化布点和可视化规划软件。

这些研究成果将在未来几年内对电动汽车充换电网络的建设起到积极的指导和推动作用。