基于5G與實(shí)時(shí)電價(jià)的電動(dòng)汽車(chē)需求側(cè)管理研究

丁葉強(qiáng)，姚學(xué)恒，陳向民，崔金棟，劉珊珊，姚海燕

（1.國(guó)網(wǎng)浙江杭州市余杭區(qū)供電公司，杭州311100；2.東北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，吉林吉林132012；3.杭州市電力設(shè)計(jì)院有限公司余杭分公司，杭州310030）

0 引言

在化石能源日益枯竭的時(shí)代，電動(dòng)汽車(chē)作為新能源產(chǎn)物，愈發(fā)受到世界各國(guó)政府的重視并給予政策上的支持。美國(guó)能源部為大力發(fā)展下一代純電動(dòng)汽車(chē)所需要的電池和原件，特設(shè)20億美元的扶持資金并出臺(tái)相關(guān)政策。德國(guó)目前的電動(dòng)汽車(chē)保有量達(dá)到100 萬(wàn)輛，大幅度提高了德國(guó)城市的空氣質(zhì)量，同時(shí)也降低了德國(guó)對(duì)石油的依賴(lài)性。當(dāng)前可見(jiàn)，國(guó)外混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨于成熟，純電動(dòng)汽車(chē)也陸續(xù)進(jìn)入市場(chǎng)。我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不及發(fā)達(dá)國(guó)家起步早，對(duì)新能源電池的研究也沒(méi)有發(fā)達(dá)國(guó)家的成就大，但在國(guó)家政策的大力扶持和研究人員的鉆研下，我國(guó)近幾年在電動(dòng)汽車(chē)方面進(jìn)步飛快，發(fā)展勢(shì)頭極好。由于城市中電動(dòng)汽車(chē)使用者增多，為了滿(mǎn)足用戶(hù)的充電需求，規(guī)范電動(dòng)汽車(chē)的使用，國(guó)家相繼出臺(tái)了QC/T 841—2010《電動(dòng)汽車(chē)傳導(dǎo)式充電接口》、GB/T 29781—2013《電動(dòng)汽車(chē)充電站通用要求》、QC/T 842—2010《電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)與非車(chē)載充電機(jī)之間的通信協(xié)議》和GB/T 19753—2013《輕型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)能耗量試驗(yàn)方法》等標(biāo)準(zhǔn)，一些相關(guān)的補(bǔ)貼政策也陸續(xù)實(shí)施。但電動(dòng)汽車(chē)充電電價(jià)無(wú)法滿(mǎn)足充電站和使用者雙方的需求，就此問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家在電動(dòng)汽車(chē)充電電價(jià)方面進(jìn)行了大量的研究，Larry，Jason等［1-4］的研究?jī)?nèi)容可以概括為：電動(dòng)汽車(chē)可視為可移動(dòng)儲(chǔ)能裝置接入電網(wǎng)；電動(dòng)汽車(chē)可作為可再生能源接入電網(wǎng)。

目前，越來(lái)越多的用戶(hù)選擇電動(dòng)汽車(chē)作為出行工具，必將伴隨著大量電動(dòng)汽車(chē)充電行為，對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性沖擊較大，使得電網(wǎng)運(yùn)行難度增加，峰荷時(shí)期電壓不穩(wěn)定?；谝陨蠣顩r，如何有效降低電動(dòng)汽車(chē)入網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，如何使充電電價(jià)更為合理并通過(guò)電價(jià)來(lái)協(xié)調(diào)電網(wǎng)負(fù)擔(dān)，是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。王晛等［5］以電動(dòng)汽車(chē)價(jià)格接收者的角度參與了電力市場(chǎng)定價(jià)模型的建立，考慮如何使用電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)來(lái)對(duì)電力市場(chǎng)的電價(jià)起到削峰填谷的作用。董罡、呂金炳等［6-7］在明確了電動(dòng)汽車(chē)充放電狀況的不確定性對(duì)配電網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響后，提出了充電樁與用戶(hù)交互的自由有序的充電策略，以此來(lái)降低負(fù)荷峰谷差，提高電能質(zhì)量，同時(shí)還對(duì)配電網(wǎng)電壓質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化并建立了電動(dòng)汽車(chē)充電控制模型。閆志杰、唐小波等［8-9］在對(duì)電動(dòng)汽車(chē)使用群體無(wú)序充放電使得電網(wǎng)峰谷時(shí)期更加明顯等不良影響進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，建立了智能電網(wǎng)下電動(dòng)汽車(chē)有序充電的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，優(yōu)化配電網(wǎng)資源配置，提高電動(dòng)汽車(chē)充放電經(jīng)濟(jì)效益，使得配電網(wǎng)資源配置更加合理，提高了用戶(hù)充電成本效益比。李剛等［10］基于電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)雙向互動(dòng)機(jī)制對(duì)雙方的需求響應(yīng)進(jìn)行分析，將電動(dòng)汽車(chē)電池容量作為約束條件，建立了實(shí)時(shí)電價(jià)下電動(dòng)汽車(chē)的理性充放電模型。王彪、鄒文等［11-12］為了使電動(dòng)汽車(chē)使用成本最小化和充電站利益最大化，提出對(duì)充電站的建設(shè)位置和充電樁的數(shù)量進(jìn)行規(guī)劃，為電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)提供最便捷的服務(wù)并保證充電站經(jīng)營(yíng)者的利潤(rùn)。

以上研究多以分時(shí)電價(jià)為基礎(chǔ)，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)在峰谷時(shí)期的充放電模型進(jìn)行優(yōu)化。在5G時(shí)代，電網(wǎng)負(fù)荷狀態(tài)以及電動(dòng)汽車(chē)使用數(shù)據(jù)的獲取更加便捷，以往難以及時(shí)準(zhǔn)確掌握的用戶(hù)充電數(shù)據(jù)、電動(dòng)汽車(chē)電池特性、峰谷電價(jià)等都變得清晰可見(jiàn)，這也使得之前無(wú)法大范圍推廣的實(shí)時(shí)電價(jià)變得可行，筆者將對(duì)電動(dòng)汽車(chē)所使用的電價(jià)計(jì)算方法進(jìn)行探討，在此基礎(chǔ)上對(duì)5G時(shí)代電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)進(jìn)行分析，闡述電動(dòng)汽車(chē)使用實(shí)時(shí)電價(jià)進(jìn)行計(jì)費(fèi)的優(yōu)勢(shì)以及如何落實(shí)電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)。

1 實(shí)時(shí)電價(jià)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)需求側(cè)的影響

1.1 電動(dòng)汽車(chē)需求側(cè)的影響因素分析

實(shí)時(shí)電價(jià)下電動(dòng)汽車(chē)需求側(cè)的影響因素有3個(gè)方面：電動(dòng)汽車(chē)的電池種類(lèi)、電動(dòng)汽車(chē)使用者所選擇的充電時(shí)間、不同電動(dòng)汽車(chē)的充電特性。

（1）電動(dòng)汽車(chē)的電池類(lèi)型。電動(dòng)汽車(chē)的電池類(lèi)型是根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)的不同用途來(lái)區(qū)分的，如家用小轎車(chē)、大型運(yùn)輸車(chē)、公交車(chē)等。電動(dòng)汽車(chē)用途不同，其電池充電電路和充電時(shí)長(zhǎng)也不同。電動(dòng)汽車(chē)的制造成本和充電性能很大一部分取決于電池的類(lèi)型，小容量電池充電時(shí)間短、易更換，所以更易普及。

（2）電動(dòng)汽車(chē)的充電時(shí)間。電動(dòng)汽車(chē)使用者的用車(chē)習(xí)慣、空閑時(shí)間以及充電站優(yōu)惠政策決定了電動(dòng)汽車(chē)使用者選擇何時(shí)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電。不同充電時(shí)段的電價(jià)水平不相同，如果在峰荷時(shí)段充電，電價(jià)較高，使用人數(shù)較多，充電費(fèi)用較高；而在非峰荷時(shí)期充電，對(duì)電網(wǎng)的沖擊較小，充電費(fèi)用也會(huì)隨之降低［13］。

（3）電動(dòng)汽車(chē)的充電特性。汽車(chē)種類(lèi)不同，接入電網(wǎng)所需的電壓和電流不同［14］，充電特性亦不同，這就導(dǎo)致充電時(shí)間以及實(shí)時(shí)電價(jià)的收集工作較為繁復(fù)。筆者收集了不同類(lèi)型電動(dòng)汽車(chē)的用電信息，見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，車(chē)型不同，其用電信息也無(wú)相似性。

表1 電動(dòng)汽車(chē)類(lèi)型及用電信息Tab.1 Power consumption information of different types of electric vehicles

5G 時(shí)代信息采集變得更加便捷，在這種情況下，實(shí)時(shí)電價(jià)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)需求側(cè)的影響更加明顯，不同類(lèi)型的電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)生的影響也不同。用電高峰時(shí)段的實(shí)時(shí)電價(jià)會(huì)比低谷時(shí)段低，其電能質(zhì)量也會(huì)因使用人數(shù)過(guò)多而變得不穩(wěn)定。以私家車(chē)為例，車(chē)主大多為上班族，大多會(huì)選擇下班后的用電晚高峰時(shí)段充電，在實(shí)時(shí)電價(jià)的調(diào)控下，車(chē)主會(huì)主動(dòng)避開(kāi)電價(jià)較高的時(shí)段進(jìn)行充電。

1.2 電動(dòng)汽車(chē)充電方式及分時(shí)電價(jià)計(jì)量機(jī)制利弊

當(dāng)前，電動(dòng)汽車(chē)充電一般使用3種方式，分別是家庭自主充電、使用隨車(chē)附贈(zèng)的充電樁充電、去專(zhuān)門(mén)的充電站充電。這3種充電方式目前所使用的電價(jià)不同，有各自的利弊。

（1）家庭自主充電。越來(lái)越多的家庭選擇電動(dòng)汽車(chē)作為出行工具，大部分傾向于家庭自主充電，充電費(fèi)用以民用電價(jià)計(jì)量。民用電的峰谷電價(jià)分別為0.6，0.4 元/（kW·h）。

（2）使用隨車(chē)附贈(zèng)的充電樁充電。電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主需要得到當(dāng)?shù)仉娏Σ块T(mén)的許可后，才可由專(zhuān)業(yè)人員上門(mén)安裝充電樁。這種充電樁一般使用交流電，不管安裝在什么電力系統(tǒng)下都按特定的價(jià)格收費(fèi)，既不算家庭用電，也不算商業(yè)用電，電價(jià)一般為0.6元/（kW·h）。以電池容量為50 kW·h 的電動(dòng)汽車(chē)為例，一般充1次電需要花費(fèi)34.2 元。

（3）去專(zhuān)門(mén)的充電站充電。這種快速充電樁一般采用直流電，是收費(fèi)相對(duì)較高的充電方式，充電價(jià)格為1.6～1.8 元/（kW·h）。以一輛電池容量為50 kW·h 的電動(dòng)汽車(chē)為例，一般充1 次電需要花費(fèi)86.4～97.2 元。

按照當(dāng)前國(guó)內(nèi)的電價(jià)計(jì)量機(jī)制，電動(dòng)汽車(chē)充電通常采用分時(shí)電價(jià)。分時(shí)電價(jià)是根據(jù)不同時(shí)間段的充電情況和電力系統(tǒng)供電成本差異制定的一種電價(jià)機(jī)制，其常見(jiàn)的制定標(biāo)準(zhǔn)有季節(jié)價(jià)格（春夏晝長(zhǎng)夜短，秋冬晝短夜長(zhǎng)）、水旱價(jià)格、峰谷價(jià)格等。根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷分布情況，將1 天、1 周、1 季度、1 年分為高峰時(shí)段、平均值時(shí)段、低谷時(shí)段等，在居民用電高峰時(shí)期對(duì)電價(jià)進(jìn)行調(diào)增，用電低谷期對(duì)電價(jià)進(jìn)行調(diào)減，以此來(lái)引導(dǎo)用戶(hù)盡量避免在用電高峰期用電，降低電網(wǎng)壓力，優(yōu)化電網(wǎng)負(fù)荷，緩解用電高峰期電壓不穩(wěn)、電網(wǎng)負(fù)荷過(guò)重、電能質(zhì)量低的問(wèn)題，降低發(fā)電方投資與運(yùn)行成本，也可以降低用戶(hù)電費(fèi)。但在分時(shí)電價(jià)機(jī)制下，如果高峰時(shí)段電價(jià)過(guò)高，雖然可以?xún)?yōu)化電網(wǎng)負(fù)荷，但會(huì)大大降低用戶(hù)滿(mǎn)意度，低負(fù)荷期如果電價(jià)過(guò)低，則會(huì)造成系統(tǒng)的峰谷倒掛。

2 基于5G與實(shí)時(shí)電價(jià)的電動(dòng)汽車(chē)需求側(cè)管理

2.1 5G下的電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)評(píng)估

隨著智能電網(wǎng)的不斷建設(shè)與發(fā)展，憑借先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)、通信技術(shù)和智能采集技術(shù)，可以按照很短的時(shí)間間隔（如1.0 h或0.5 h）對(duì)電力用戶(hù)的用電量進(jìn)行定價(jià)，即實(shí)時(shí)電價(jià)。電價(jià)的波動(dòng)與需求的波動(dòng)相互影響。電動(dòng)汽車(chē)使用者可以實(shí)時(shí)了解當(dāng)前電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，掌握電價(jià)的實(shí)時(shí)波動(dòng)情況，從而決定當(dāng)前是否對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電。電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)的評(píng)估步驟大致如下：確定電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)相關(guān)指標(biāo)，劃定電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)間和空間范圍，確定研究范圍內(nèi)的電動(dòng)車(chē)數(shù)量和類(lèi)型，模擬計(jì)算充電負(fù)荷，計(jì)算當(dāng)前運(yùn)行背景下的電價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)電動(dòng)汽車(chē)的充電消耗，計(jì)算用電價(jià)格。

電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)與其充電狀態(tài)下的負(fù)荷狀況密切相關(guān)，因此，評(píng)估電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)的基礎(chǔ)是計(jì)算電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷，計(jì)算方法主要包括以下3種。

（1）通過(guò)不同充電場(chǎng)景所使用的電量計(jì)量表來(lái)獲取電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)時(shí)充電曲線(xiàn)，根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)使用者的使用習(xí)慣，可將電動(dòng)汽車(chē)充電場(chǎng)景分為午間充電、夜間充電、分時(shí)段充電等。此外，對(duì)不同用途與種類(lèi)的車(chē)輛（如私家車(chē)、公務(wù)車(chē)、公交車(chē)、環(huán)衛(wèi)車(chē)等）進(jìn)行定性劃分，分析其充電特征及充電時(shí)段分布規(guī)律，由此能夠更為快捷高效地剖析多樣化場(chǎng)景下電動(dòng)汽車(chē)的用電狀況以及實(shí)時(shí)電價(jià)曲線(xiàn)。

（2）通過(guò)安裝在電動(dòng)汽車(chē)使用者手機(jī)上和汽車(chē)上的軟件，對(duì)每個(gè)電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的出行情況及充電行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該方法從用戶(hù)的用車(chē)習(xí)慣出發(fā)，可以獲得不同用戶(hù)之間清晰的差異。

（3）考慮電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的隨機(jī)性，通過(guò)蒙特卡羅仿真法對(duì)各種隨機(jī)特性進(jìn)行模擬，進(jìn)而得到一定數(shù)量電動(dòng)汽車(chē)的疊加充電負(fù)荷曲線(xiàn)。

無(wú)論采用何種方法，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，都應(yīng)考慮電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷的不確定性，這也是目前電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)在國(guó)內(nèi)沒(méi)有得到普及的原因。

2.2 5G下的電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算數(shù)據(jù)

調(diào)查表明，電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)主要與充電設(shè)施的供電模式和功率、電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池容量以及用戶(hù)的駕駛和充電行為有關(guān)。5G時(shí)代下，可以通過(guò)大數(shù)據(jù)得到不同車(chē)輛和充電設(shè)施的技術(shù)參數(shù)，這些參數(shù)不盡相同且存在一定差異；同時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)使用者的使用行為和充電行為具有不確定性和隨機(jī)性，容易受到外部因素的影響：這些因素使得電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算的難度增大。對(duì)于大規(guī)模接入電網(wǎng)的電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算直接涉及的變量主要包括實(shí)時(shí)充電頻率、充電時(shí)段、充電地點(diǎn)、充電容量和充電功率等。其中：充電頻率、充電時(shí)段和充電地點(diǎn)與電動(dòng)汽車(chē)使用者的駕駛習(xí)慣、充電設(shè)施布局、充電成本等因素有關(guān)；充電容量受電動(dòng)汽車(chē)使用者的行駛距離、車(chē)輛能耗等因素影響。一些模型將電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的最后出行結(jié)束時(shí)間定為用戶(hù)的充電時(shí)間，然而用戶(hù)并不一定在出行結(jié)束立即進(jìn)行充電；另外，電動(dòng)汽車(chē)的充電功率受到供電條件、供電設(shè)備以及當(dāng)前電池技術(shù)水平的限制，充電曲線(xiàn)也有很大的不同。充電負(fù)荷對(duì)上述各變量的敏感度有所差異，在計(jì)算電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)時(shí)，需要根據(jù)不同的評(píng)價(jià)范圍、水平和指標(biāo)采取不同的計(jì)算方法，盡可能涵蓋各種電動(dòng)汽車(chē)充電變量，使計(jì)算結(jié)果更有說(shuō)服力，以此來(lái)建立電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)的計(jì)算模型。

除了電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷的數(shù)值，電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷與電網(wǎng)原始負(fù)荷在時(shí)間上的關(guān)聯(lián)也決定了疊加后的總負(fù)荷曲線(xiàn)特性。在對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù)荷率、損耗和電壓升降進(jìn)行評(píng)估時(shí)，必須從時(shí)間和空間2個(gè)角度來(lái)考慮電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷在電網(wǎng)中的分布。在特定的充電場(chǎng)景下，可以借助5G技術(shù)充分考慮電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷的隨機(jī)性和不確定性，再通過(guò)概率潮流計(jì)算進(jìn)行各項(xiàng)負(fù)荷指標(biāo)的評(píng)估，從而得到各重要指標(biāo)的分布概率。5G時(shí)代下，電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)影響因素逐漸增多，各指標(biāo)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性加強(qiáng)，為使電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算更為準(zhǔn)確，用戶(hù)可根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)調(diào)整用電時(shí)段，以節(jié)省充電成本為主要目的，主動(dòng)參與電網(wǎng)負(fù)荷的調(diào)整。

3 5G下電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)的應(yīng)用策略

3.1 實(shí)時(shí)電價(jià)下電動(dòng)汽車(chē)有序充電

目前，降低電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)電網(wǎng)影響的有效途徑是在實(shí)時(shí)電價(jià)的基礎(chǔ)上使電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)自主有序充電，這就意味著電動(dòng)汽車(chē)以有序、實(shí)時(shí)方便的形式參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)。電動(dòng)汽車(chē)有序充電是在電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，以經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)為目標(biāo)，充分考慮電動(dòng)汽車(chē)充電影響因素，協(xié)調(diào)電動(dòng)汽車(chē)充電的過(guò)程。電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)預(yù)約最新的充電服務(wù)提供商，并在手機(jī)上選擇相應(yīng)的充電器號(hào)碼，通過(guò)這種方式來(lái)節(jié)省電動(dòng)汽車(chē)的充電成本，提高充電效率，避免大規(guī)模擁擠的現(xiàn)象。由于每個(gè)時(shí)段的充電需求不同，充電站與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)合作，購(gòu)買(mǎi)智能電網(wǎng)所收集的實(shí)時(shí)電價(jià)數(shù)據(jù)和相應(yīng)的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，計(jì)算出第2天各個(gè)時(shí)段大概的實(shí)時(shí)電價(jià)水平，在每天的固定時(shí)間公布第2 天的實(shí)時(shí)電價(jià)水平，供用戶(hù)自主選擇時(shí)參考。電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)通過(guò)手機(jī)接收到實(shí)時(shí)電價(jià)的信息，及時(shí)了解實(shí)時(shí)電價(jià)詳情，選擇合理的時(shí)間段充電，增加了電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的自主選擇意愿，提高了節(jié)約環(huán)保意識(shí)。實(shí)時(shí)電價(jià)的應(yīng)用方式如圖1 所示，用戶(hù)可以基于實(shí)時(shí)電價(jià)自主選擇充電時(shí)段，并能夠與充電服務(wù)開(kāi)發(fā)商進(jìn)行互動(dòng)，提出充電過(guò)程中存在的一些問(wèn)題，提高電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的用電效益。

圖1 5G和實(shí)時(shí)電價(jià)下電動(dòng)汽車(chē)有序充電Fig.1 Coordinated charging of electric vehicles with 5G and spot price

3.2 電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)交互

筆者對(duì)所采集的電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)充電數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，電網(wǎng)當(dāng)前使用狀態(tài)、電動(dòng)汽車(chē)使用者充電方式、電動(dòng)汽車(chē)充電數(shù)量等都會(huì)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)產(chǎn)生影響。電動(dòng)汽車(chē)可以作為可移動(dòng)式儲(chǔ)能單元，以充放電的方式對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。目前，對(duì)作為儲(chǔ)能單元的電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)價(jià)格調(diào)控的研究主要集中在電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)的相互作用、控制策略、成本效益分析和硬件開(kāi)發(fā)等方面。首先，將電動(dòng)汽車(chē)視為可移動(dòng)式儲(chǔ)能單位使用，在電動(dòng)汽車(chē)和充電裝置上安裝軟件，通過(guò)5G技術(shù)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；進(jìn)而利用軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并控制電動(dòng)汽車(chē)的充放電行為，做到高峰放電、低谷充電，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)峰填谷。其次，電動(dòng)汽車(chē)作為可移動(dòng)儲(chǔ)能單元可以參與電網(wǎng)系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)，比傳統(tǒng)的調(diào)頻裝置更加便捷迅速。

電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)的計(jì)量與確定需要電動(dòng)汽車(chē)與電力系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交互，信息交互的內(nèi)容需要包括電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)充電需求、充電開(kāi)始與停止時(shí)間、電池充電狀況等，如果輸電站信息化程度不高，輸電站運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息就無(wú)法完全掌握，基于實(shí)時(shí)電價(jià)信息的計(jì)算模型無(wú)法得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，該方式就無(wú)法普及。在控制方式上，如果采用集中控制方式，就對(duì)大型電動(dòng)汽車(chē)充放電策略?xún)?yōu)化和雙向信息交互處理提出了更高的要求。為了提高電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息的處理速度，降低對(duì)通信系統(tǒng)硬件及軟件運(yùn)行速度的要求，有必要對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的充放電方式和策略進(jìn)行研究。此外，在電動(dòng)汽車(chē)和電力系統(tǒng)交互信息的過(guò)程中，應(yīng)做好保密工作，盡可能避免數(shù)據(jù)泄露。5G時(shí)代下，不僅要研究電力系統(tǒng)與通信裝置的物理連接，電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)系統(tǒng)之間也需要有約束機(jī)制來(lái)限制雙方的行為，從而保證雙方的利益不受侵害。在這種約束機(jī)制下，電動(dòng)汽車(chē)使用者與充電站經(jīng)營(yíng)者都將從自身利益出發(fā)，在調(diào)整和控制電價(jià)過(guò)程中做出積極的反應(yīng)?；诋?dāng)前5G大數(shù)據(jù)時(shí)代，支持電動(dòng)汽車(chē)大量接入電網(wǎng)的首要條件就是建立電動(dòng)汽車(chē)與電力系統(tǒng)之間的通信系統(tǒng)、保密的管理模式以及控制方式，用戶(hù)和電網(wǎng)之間的信息交流不可被泄露，需要有高度保密性；與此同時(shí)，電力系統(tǒng)必須增強(qiáng)自身的監(jiān)控力度，對(duì)于用戶(hù)的可控設(shè)備以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管控，確保從云端得到的數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)、有效的，以保證電力市場(chǎng)環(huán)境和電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算機(jī)制更加完善，使電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)更加準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的利益最大化。

4 結(jié)束語(yǔ)

筆者研究了未來(lái)電力市場(chǎng)實(shí)時(shí)電價(jià)下電動(dòng)汽車(chē)的充電定價(jià)機(jī)制，鼓勵(lì)電動(dòng)車(chē)用戶(hù)積極參與電力市場(chǎng)調(diào)控，有效緩解電力供需矛盾，達(dá)到節(jié)能減排、提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的目的。通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)電價(jià)的研究，可以得到電價(jià)實(shí)時(shí)波動(dòng)數(shù)據(jù)，并通過(guò)此項(xiàng)數(shù)據(jù)引導(dǎo)電動(dòng)汽車(chē)使用者調(diào)整充電行為，從而達(dá)到合理優(yōu)化電源配置、監(jiān)測(cè)用電日負(fù)荷曲線(xiàn)、削峰填谷、縮小負(fù)荷峰谷差的目的。以實(shí)時(shí)電價(jià)機(jī)制鼓勵(lì)電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)合理用電，使電價(jià)紅利惠及用戶(hù)，是5G 時(shí)代下進(jìn)行電動(dòng)汽車(chē)實(shí)時(shí)電價(jià)研究的目的。