電動汽車與智能電網(wǎng)互聯(lián)的前景展望

田家瑞+張行健

【摘 要】隨著國家密集出臺利好政策，刺激新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，未來10年，新能源汽車將呈爆發(fā)式增長。論文分析了電動汽車用電需求、負(fù)荷特征，展望了電動汽車和智能電網(wǎng)互聯(lián)互通、開放共享的發(fā)展前景。

【Abstract】 As the country continues to introduce favorable policies， the development of new-energy vehicles industry is being excited. Thus， new-energy vehicles are expected to increase explosively in the next 10 years. This paper analyzes the power supply demand and load characteristics of electric vehicles， and looks forward to the prospects of the interconnection and opening-sharing of electric vehicles and smart grids.

【關(guān)鍵詞】電動汽車；智能電網(wǎng)；互聯(lián)互通

【Keywords】electric vehicles； smart grid； interconnection

【中圖分類號】TM711 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）02-0040-02

1 引言

通過扶持補貼政策，以政府為主導(dǎo)拉動行業(yè)需求，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)得到跨越式發(fā)展。2012到2016年，新能源汽車產(chǎn)銷量從1.3萬輛增長到50萬輛，年復(fù)合增長率達(dá)到了150%。筆者從2017第二屆中國電動汽車充換電服務(wù)創(chuàng)新高峰論壇上了解到，根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》，2020年我國的新能源汽車總量規(guī)劃達(dá)到500萬輛左右，2030年規(guī)劃達(dá)到8000萬輛，市場前景非常廣闊。

電動汽車規(guī)?；茝V，對電網(wǎng)提出了較高的供電需求。同時電動汽車的智能化發(fā)展，與可再生能源的發(fā)展、智能電網(wǎng)的發(fā)展將共同推動一場能源革命和汽車革命。本文分析了電動汽車用電需求、負(fù)荷特征，展望了電動汽車和智能電網(wǎng)互聯(lián)互通、開放共享的發(fā)展前景。

2 電動汽車發(fā)展符合國家減排政策

我國政府承諾碳排放在2030年前后達(dá)到峰值，非化石能源占一次能源比重于2030年達(dá)到20%。交通電氣化發(fā)展是實現(xiàn)我國碳減排戰(zhàn)略的重要舉措之一。預(yù)計到2020年單輛電動汽車相比傳統(tǒng)的汽油車一年能減少碳排放1.3噸，2030年會進(jìn)一步降至0.8噸。2030年電動汽車達(dá)到8000萬輛規(guī)模，電動汽車可以貢獻(xiàn)6400萬噸二氧化碳減排量。

3 電動汽車發(fā)展對電網(wǎng)將產(chǎn)生巨大影響

3.1 用電需求

充電負(fù)荷的計算是評估電動汽車對電網(wǎng)影響的基礎(chǔ)。郭曉斌、羅卓偉等研究了不同充電模式下的充電負(fù)荷曲線[1-2]。羅卓偉等根據(jù)不同類型電動汽車不同充電行為的充電功率，采用蒙特卡洛模擬抽取起始荷電狀態(tài)、起始充電時間的電動汽車充電負(fù)荷計算方法，獲得充電負(fù)荷曲線。按中國2030年電動車占汽車保有量（預(yù)測為19483萬輛）的30%（5845萬輛），預(yù)測2030年中國電動汽車日充換電電量將達(dá)到10.98億kW·h（高預(yù)測場景），全國日充換電負(fù)荷峰荷將達(dá)到24700萬kW[2]。這個體量有多大呢？2016年全國累計完成發(fā)電量59897億kW·h，平均到每天的發(fā)電量約164億kW·h。作為國家電網(wǎng)系統(tǒng)首個負(fù)荷破1億千瓦的省級電網(wǎng)，2017年江蘇電網(wǎng)最高用電負(fù)荷10002.4萬kW。可以看出，未來電動車充電電量、充電負(fù)荷所占比重會越來越高。

3.2 充電負(fù)荷的隨機性特征

電動汽車充電負(fù)荷具有區(qū)別于傳統(tǒng)符合的隨機性特征。電動汽車充電負(fù)荷的隨機性表現(xiàn)在空間和時間兩方面。伴隨著電動汽車行駛范圍的變化，存在著充電負(fù)荷在空間上移動的可能性。不同用途的車輛傾向選擇不同的充電方式，私家車經(jīng)常會選擇在自家停車場慢充電，公交車和出租車會選擇公關(guān)充電樁進(jìn)行快充或更換電池。電動汽車充電時間和充電電量決定了電動汽車在充電時間上的分布特征。電動汽車充電負(fù)荷的隨機性給研究其負(fù)荷特性造成了困難，使電網(wǎng)在滿足電動汽車充電需求方面，比傳統(tǒng)負(fù)荷供電更具挑戰(zhàn)性。

4 滿足電動汽車快速增長需求的智能電網(wǎng)展望

未來電動車的發(fā)展趨勢必然是智能化、網(wǎng)聯(lián)化，未來電網(wǎng)將進(jìn)一步實現(xiàn)智能化進(jìn)程，實現(xiàn)能源的綜合利用。

4.1 電動汽車退役蓄電池在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

大容量儲能技術(shù)因可靈活、高效地改善間歇式新能源電站可調(diào)控性能，已被公認(rèn)為是推動風(fēng)、光等可再生能源成為主力電源的關(guān)鍵技術(shù)之一[3]，但受限于高昂的成本，無法規(guī)模化應(yīng)用。

隨著電動汽車保有量的指數(shù)級增長，退役電動汽車電池也將呈爆發(fā)式增長，僅我國預(yù)計2020 年就將有19 GWh 的電動汽車退役電池。按國際通用標(biāo)準(zhǔn)，為保證續(xù)駛里程和安全運行，汽車電池在剩余80% 容量時必須更換。剩余80%容量的電池應(yīng)用于電力儲能，一方面減少資源浪費，一方面平抑新能源間歇式發(fā)電的不利影響。自2016 年2 月，國家發(fā)改委、工信部、環(huán)保部、商務(wù)部、質(zhì)檢總局等五部委聯(lián)合制定發(fā)布了《電動汽車動力蓄電池回收利用技術(shù)政策（ 2015 年版） 》后，電池梯次利用儲能技術(shù)逐漸成為行業(yè)關(guān)注熱點。2015 年，國家電網(wǎng)公司啟動了兆瓦時級梯次利用電池儲能技術(shù)的研究，成功研發(fā)了1.2 MWh 試驗系統(tǒng)，并于2016 年在國家風(fēng)光儲輸示范電站投入試運行，這是我國第一個兆瓦時級梯次利用電池儲能系統(tǒng)。[4]

4.2智能車聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)的互聯(lián)互通展望

搭建集電力互聯(lián)網(wǎng)、充電網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)的智能運營管理平臺，負(fù)責(zé)對電力供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、充電網(wǎng)絡(luò)、車輛用電管理等實時監(jiān)測分析，實現(xiàn)供電側(cè)與用電側(cè)互聯(lián)互通。

4.2.1 智能電網(wǎng)下電動汽車有序互動方案

基于互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，通過圖1所示電動汽車充電運營管理，將充電網(wǎng)與車聯(lián)網(wǎng)、電力網(wǎng)三網(wǎng)合一，能夠?qū)﹄妱悠嚦潆?、新能源電站區(qū)域負(fù)載等情況實時監(jiān)控，精準(zhǔn)引導(dǎo)調(diào)度。電動汽車充電模式采用V2G充放電模式，實現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)之間能量與信息的雙向互動。[5]

4.2.2 電動汽車與新能源的互補消納

實現(xiàn)電動汽車與新能源的互補消納，根據(jù)新能源發(fā)電的時空分布特性以及電動汽車充放電功率分布特性之間時空分布的潛在錯位，通過一定的引導(dǎo)手段，實現(xiàn)電動汽車與新能源的互補消納。

5 結(jié)語

汽車電氣化已經(jīng)是大勢所趨，處于產(chǎn)業(yè)爆發(fā)前夜。電動汽車的大規(guī)模接入，供電需求猛增，對電網(wǎng)會產(chǎn)生較大的沖擊。但同時，伴隨著電動車及電網(wǎng)的智能化、網(wǎng)聯(lián)化，未來智能電網(wǎng)將實現(xiàn)能源的綜合利用，并為電動汽車用戶提供更為便捷、可靠、低碳的能源服務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】郭曉斌，張樂平，賴宇陽.不同模式下電動汽車充電負(fù)荷及充電設(shè)施需求數(shù)量計算[J].電網(wǎng)與清潔能源，2013，29（11）：76-81.

【2】羅卓偉， 胡澤春， 宋永華，等. 電動汽車充電負(fù)荷研究[Z].電力系統(tǒng)自動化，2011，14（7）：36-42.

【3】王松岑，來小康，程時杰. 大規(guī)模儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用前景分析[J]. 電力系統(tǒng)自動化，2013，37 （ 1） ：14-18.

【4】白愷，李娜，范茂松，等.大容量梯次利用電池儲能系統(tǒng)工程技術(shù)路線研究[J].華北電力技術(shù)，2017（03）：39-45.

【5】李瑾，杜成剛，張華.智能電網(wǎng)與電動汽車雙向互動技術(shù)綜述[J].供用電，2010，27（03）：12-14.endprint