探究電動(dòng)汽車與智能電網(wǎng)交互難題

□ 李 剛

向月參加IEEE國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議

隨著電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)及充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展,電動(dòng)汽車將越來(lái)越多地服務(wù)于人們的日常生活。電動(dòng)汽車的正常行駛,需要從電網(wǎng)中獲得電能補(bǔ)給，在智能電網(wǎng)的全版圖設(shè)計(jì)中，電動(dòng)汽車是重要的組成部分。這使得電動(dòng)汽車與電網(wǎng)之間的相輔相成，受到越來(lái)越多研究人員的關(guān)注，也促進(jìn)了電動(dòng)汽車與電網(wǎng)交互研究的開展。其中，四川大學(xué)特聘副研究員、碩士生導(dǎo)師向月多年來(lái)就醉心于這一領(lǐng)域的研究。

為電動(dòng)汽車與電網(wǎng)交互研究提供理論支撐

眾所周知，電動(dòng)汽車的運(yùn)行是依靠車載電池提供動(dòng)力，從而通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，所以“喂飽”電是電動(dòng)汽車運(yùn)行的前提。在國(guó)家政策的大力支持下，國(guó)內(nèi)各大電網(wǎng)公司和能源公司正大力開展電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施及其充電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。充電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和配電網(wǎng)在物理上漸進(jìn)耦合，共同受到市場(chǎng)、價(jià)格、政策等外部因素的影響，并以雙網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)特點(diǎn)“反饋”影響著充電負(fù)荷的構(gòu)成與規(guī)模，形成了各自發(fā)展又交互纏繞、相互促進(jìn)又彼此制約的復(fù)雜技術(shù)經(jīng)濟(jì)動(dòng)力學(xué)演進(jìn)系統(tǒng)。

在研究生階段，依托國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“推動(dòng)電動(dòng)汽車發(fā)展的充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)演變類比研究及其與配電網(wǎng)協(xié)同規(guī)劃理論”，向月在劉俊勇教授指導(dǎo)下，圍繞電動(dòng)汽車充電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)演變及配電網(wǎng)協(xié)同規(guī)劃領(lǐng)域展開研究，在歷史數(shù)據(jù)缺乏情況下對(duì)電動(dòng)汽車規(guī)模推演、充電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)多維評(píng)價(jià)與優(yōu)化配置、充電服務(wù)網(wǎng)與配電網(wǎng)匹配測(cè)度與聯(lián)動(dòng)規(guī)劃等科學(xué)問(wèn)題上實(shí)現(xiàn)了理論突破。考慮到電動(dòng)汽車對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施的需求在電網(wǎng)層面表現(xiàn)為一類新型的用電負(fù)荷，其與普通電力用戶需求有所不同，電動(dòng)汽車可能?？吭诙鄠€(gè)不同位置，其用電需求在不同?？课恢瞄g移動(dòng)。隨之而來(lái)的充電負(fù)荷輸出，勢(shì)必對(duì)城市電網(wǎng)電力供給的質(zhì)量和可靠性帶來(lái)挑戰(zhàn)。向月在四川大學(xué)任職后，作為負(fù)責(zé)人承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目“集成電動(dòng)汽車全軌跡空間的城市電網(wǎng)可靠性評(píng)估理論及提升策略”。電動(dòng)汽車規(guī)?；慕尤虢o城市電網(wǎng)可靠性帶來(lái)了深遠(yuǎn)影響，因?yàn)閭鹘y(tǒng)評(píng)估難以準(zhǔn)確量化，客觀上要求評(píng)估模型與計(jì)算方法的突破。結(jié)合已有研究基礎(chǔ)，向月創(chuàng)新性地提出“車—路—網(wǎng)”耦合下全軌跡空間建模思路，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車“時(shí)間—空間—行為—能量”全過(guò)程動(dòng)力學(xué)特征描述。由此研究集成電動(dòng)汽車全軌跡空間的城市電網(wǎng)可靠性，構(gòu)建新型可靠性指標(biāo)體系。這一理論研究將對(duì)引導(dǎo)未來(lái)城市充電設(shè)施合理規(guī)劃、配電網(wǎng)科學(xué)協(xié)同改造具有積極影響。

為配電網(wǎng)投資規(guī)劃出謀劃策

隨著高滲透率清潔能源、高參與度主動(dòng)負(fù)荷如電動(dòng)汽車等多類分布式能源接入配電網(wǎng)，傳統(tǒng)粗放式投資方式已經(jīng)無(wú)法滿足未來(lái)配電網(wǎng)發(fā)展需求，如何依據(jù)不同投資需求下差異化改造模式制定投資規(guī)劃策略，如何在面對(duì)龐大投資方案與候選措施時(shí)實(shí)現(xiàn)快速優(yōu)選，成為智能電網(wǎng)規(guī)劃的一大難題，而且在這方面也缺乏理論與技術(shù)支撐。當(dāng)前向月的另一研究重點(diǎn)在于配電網(wǎng)投資規(guī)劃建模與優(yōu)化決策。他提出以改造方案與投資效益間的直接數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系取代傳統(tǒng)方法繁瑣的物理建模解析過(guò)程，以配電網(wǎng)改造措施下多主體協(xié)同運(yùn)行仿真為突破口，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)構(gòu)建起投資方案評(píng)估“快速通道”。目前，在國(guó)網(wǎng)公司科技項(xiàng)目資助下向月所在的課題組正在進(jìn)行配電網(wǎng)投資決策的理論研究及系統(tǒng)開發(fā)，以期實(shí)際工程的落地應(yīng)用。

對(duì)于未來(lái)的研究方向，向月提到，四川水電資源豐富但棄水嚴(yán)重，在電改不斷深化的背景下，是否可以通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)區(qū)域電動(dòng)汽車充電價(jià)格響應(yīng)與市場(chǎng)交易機(jī)制，消納多余清潔水電，減少區(qū)域棄水，實(shí)現(xiàn)多方共贏？向月所在課題組目前正在開展相關(guān)調(diào)研與研究探索工作?？梢灶A(yù)見，未來(lái)融合多主體市場(chǎng)機(jī)制與新能源規(guī)?；尤氲闹悄茈娋W(wǎng)，正等著像向月這樣的年輕一代研究人員去開拓和創(chuàng)新。