智能電網與電動汽車

胡春玲 胡云峰

摘 要：為什么我國要大力要發展電動汽車？隨著電動汽車在我國的不斷發展和數目的不斷壯大，它在使用過程中涉及到的車載電池的充放電問題將會直接影響到智能電網的安全。它們之間關系如何？如何協調電動汽車充放電和智能電網之間的關系？使智能電網更好的服務于我們的生活？

關鍵詞：電動汽車；智能電網；充放電

現如今，隨著人們生活水平的逐漸提高，汽車作為出行工具，已經遍布各家各戶。汽車的普及給生產和生活帶來了前所未有的便利。但是，由于我國人口眾多，相對來說，汽車的數目也就非常龐大，據不完全統計，截止2018年6月底，我國機動車保有量達3.19億輛，而且2018年以來，保有量月均增加166萬輛，保持持續快速的增長，目前，全國58個城市汽車的保有量超過百萬量，7個城市達300萬輛以上，按照如此的發展趨勢，到2022年國內汽油的需求量將增長至20810萬噸，按照每升汽油產生10立方米的廢氣計算，20810萬噸的汽油將會帶給我們多少的廢氣？！廢氣的成分約有150多種，直接的后果，就是造成了溫室效應，以及惡劣天氣的頻繁發生，以致于我國10月份以后，很多城市PM2.5頻頻爆表。

為了有效解決這些問題，國家也先后采取了很多有效的措施，例如燃氣汽車運行，一些一線城市限號運行等等，但也沒有解決基本的問題。這幾年，國家為了根本解決這個問題，在大力的倡導使用電動汽車，并且在汽車的購買上給予了很大的補貼。電動汽車顧名思義，就是以電為主要動力來源，而電的主要來源則為電池，電池的容量及品質直接關系到汽車的使用壽命及行車里程。電動汽車的電池一般由兩種，一種是蓄電池，還有一種是燃料電池。一般利用蓄電池的電車我們稱為純電動車，利用燃料電池的電車稱為燃料電池電動車。純電動車是我們未來的發展方向，但是由于技術的原因，電動汽車目前存在續航時間短、充電難、成本高的問題，現在這種電動汽車，還不能作為主力車型；目前，應用較廣的電動汽車是混合動力汽車，在低速、啟動的過程中，蓄電池起主要作用，在全負荷加速的過程中，蓄電池起輔助作用，制動過程中，蓄電池起儲存能量的作用。

智能電網具有堅強的網架結構，同時具備各類電源接入、送出的適應能力，大范圍資源優化配置能力和用戶多樣化能力，以實現安全、可靠、優質高效、清潔的電力供應，隨著智能電網的飛速發展及電動汽車保有量得大幅度提高，未來電動汽車的車載電池將作為智能電網的移動存儲單元。一方面，在電網波峰及波谷的時候，通過智能電網和電動汽車車載電池的互相傳輸，調整電網的平衡，降低傳統備用發電容量，提高電網的利用效率；另一方面，在微電網中，電動汽車在可再生能源發電功率較大而電網負荷較低的時候可以吸收電能，在可再生能源發電功率較低而電網負荷較高時釋放電能，輔助電網有效接納波動性可再生能源發電容量，使再生能源得到充分的利用，減少石化能源發電帶來的環保問題。同時，通過分時電價等政策的實行，電動汽車用戶能夠在不影響電動汽車使用的前提下，通過高峰時段較高電價時放電，低谷時段較低電價時對電動汽車充電獲得直接的經濟效益。美國、德國等發達國家已經在進行V2G的相關研究，旨在實現智能電網和電動汽車之間的能源互動。

電動汽車的發展過程中，雖然國家在大力的提倡，但是現在還沒有普及，其主要原因，雖然有車載電池的問題，但更多的是因為充電設施沒有配套，阻礙了推廣的進度。

隨著電動汽車的推廣應用，充電樁的問題凸顯出來，人們對于電動汽車和充電樁的認識也不在僅僅局限于代步工具和“加油站”，而是希望開拓更廣泛的應用。

目前，我國電動汽車的充電設備主要由多臺直流充放電機構成的集中充電站，及廣泛分布在各類停車場的交流充電樁構成。2014年底開始，我們國家有計劃地出臺了一系列促進充電基礎設施建設的政策規劃，推動了各地投資充電樁、充電站的熱潮。截止到2017年4月底，全國充電樁保有量約為36.6萬個。其中，北京市充電樁的保有量居第一，約為7.4萬個；其次是上海市，約為6萬個；廣東省位居第三，約為4.4萬個。隨著充放電設施規模的逐步增多，其對電網也將產生一系列的影響：

（1）對電能質量的影響。由于電網和車載電池之間充放電為雙向變流操作，不可避免的會產生諧波等影響，給電網帶來電能質量的問題。

（2）臨時性快速充電對電網負荷帶來沖擊。由于未來電動汽車規模化應用后電池的容量較大，達到數十千瓦時，如果采用快速充電的方式對電動汽車進行臨時充電，單車快速充電功率將達到數百千瓦以上的等級，類似的這種大量充電的方式將對當地的配電網造成極大的功率沖擊。

（3）對電網規劃的影響。由于充放電設施是與配電網相連的，通過智能的充放電操作在配電網側顯著平抑頻率波動、電網負荷，將極大地降低電網調峰及調頻的需求，降低電網負荷率、降低電網的峰谷差，降低電網備用發電容量的需求，可以有效的改變電網的運行方式，在電網的規劃中要充分考慮這些因素帶來的影響。

（3）對配電網的影響。由于車載電池和電網之間在電網負荷變化大的時候采用的雙向互動的服務，由于電動汽車數量巨大，并且具有移動性和分散性的特點，因此，這些充放電設施對配電網規劃中的配電容量設置、繼電保護設置、配電線路的選型將產生巨大的影響。

通過加快堅強智能電網的建設，能夠有效滿足電動汽車等新型電力用戶的電力服務要求。同時通過電動汽車充放電配套的基礎設施網絡建設，可以滿足電動汽車行業發展和廣大消費者對于出行的需要，從而更加完善堅強智能電網，最終實現電動汽車與智能電網的高效互動，解決能源安全與環保問題。

參考文獻

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