電動(dòng)汽車充電樁與智能電網(wǎng)的互動(dòng)機(jī)制研究

摘要：根據(jù)我國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)公布的數(shù)據(jù)來看，2023 年我國電動(dòng)汽車銷量達(dá)到949.5 萬輛，同比增長24.6%，表明我國電動(dòng)汽車市場行情火熱，未來我國電動(dòng)汽車的市場占有率將越來越大。而基于實(shí)際情況來看，電動(dòng)汽車的使用過程中，充電樁是重要的配套設(shè)施，現(xiàn)階段市場上的充電樁數(shù)量與布局等仍待完善，且缺乏與電網(wǎng)的有機(jī)互聯(lián)，在一定層面上阻礙到了電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。對此，本文重點(diǎn)對電動(dòng)汽車充電樁與智能電網(wǎng)的互動(dòng)機(jī)制建設(shè)進(jìn)行了研究，以期為行業(yè)的發(fā)展提供幫助。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；充電樁；智能電網(wǎng)；互動(dòng)機(jī)制

引言

為了更好地推動(dòng)電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展，積極進(jìn)行充電樁與智能電網(wǎng)的互動(dòng)建設(shè)具有重要意義，具體的互動(dòng)是指通過信息通信技術(shù)將充電樁與電網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)互通，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)充電樁閑置信息的實(shí)時(shí)顯示、智能控制、智能調(diào)度。這種互動(dòng)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)將使電動(dòng)汽車的充電更加智能化、高效化，節(jié)能化，促進(jìn)清潔能源的利用和智能電網(wǎng)的進(jìn)步。但如何構(gòu)建這種互動(dòng)機(jī)制，避免有關(guān)問題的發(fā)生，切實(shí)促使其具有高效性，需要給予針對性的方法，因此對于該領(lǐng)域的研究具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

一、電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢及對充電樁的需求

在自然環(huán)境持續(xù)改變的背景下，人們的環(huán)保意識不斷增強(qiáng)，國家政策層面也越來越重視新能源的研發(fā)及推廣應(yīng)用，由此電動(dòng)汽車逐步進(jìn)入市場，并逐漸壯大。電動(dòng)汽車具有零排放、噪音低等特點(diǎn)，符合可持續(xù)發(fā)展的需求，并成為汽車行業(yè)的主流發(fā)展趨勢。現(xiàn)如今，電動(dòng)汽車行業(yè)中，汽車產(chǎn)品正經(jīng)歷迭代加速，例如，比亞迪、極氪、領(lǐng)跑等品牌車輛約半年左右即會(huì)推出迭代產(chǎn)品；電動(dòng)汽車朝向智能化發(fā)展，如一些電動(dòng)汽車搭載AI模型可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化駕駛；與此同時(shí)，我國電動(dòng)汽車的國際競爭力也在不斷提升，如比亞迪、蔚來等企業(yè)打開了國際市場，將電動(dòng)汽車推向全球，且贏得了良好的銷量與口碑。在電動(dòng)汽車銷售數(shù)量不斷增多的情況下，市場對于電動(dòng)汽車的充電需求也在不斷增加。根據(jù)有關(guān)單位的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，到2030 年，我國汽車的充電需求將為當(dāng)前的10 倍以上。這意味著當(dāng)前的充電樁數(shù)量明顯不足，為了滿足市場需求，以及使電動(dòng)汽車的充電具有效率性，實(shí)現(xiàn)充電樁的智能聯(lián)網(wǎng)具有重要意義。

二、智能電網(wǎng)的特點(diǎn)與功能

隨著信息技術(shù)的不斷升級，智能技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，智能技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來越廣泛。為了提升電網(wǎng)的效率，節(jié)省電能的消耗，智能電網(wǎng)也隨之被建設(shè)實(shí)現(xiàn)。所謂的智能電網(wǎng)是指一項(xiàng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、控制技術(shù)，以及現(xiàn)代化設(shè)備于一體的綜合管理系統(tǒng)。智能電網(wǎng)的特點(diǎn)包括自動(dòng)化、智能化、預(yù)警保護(hù)等。自動(dòng)化是指電網(wǎng)可以根據(jù)有關(guān)指令進(jìn)行自動(dòng)化執(zhí)行命令，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電力的自動(dòng)傳輸控制，繼而節(jié)省人力；智能化是指電網(wǎng)在自動(dòng)化運(yùn)行過程中可以對電網(wǎng)中的電力輸送形成數(shù)據(jù)記錄，并對可能存在的風(fēng)險(xiǎn)問題進(jìn)行分析，主動(dòng)規(guī)避一些風(fēng)險(xiǎn)問題，從而確保電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定、安全，這有利于避免有關(guān)故障問題發(fā)生；預(yù)警保護(hù)是指電網(wǎng)運(yùn)行過程中會(huì)對一些故障問題進(jìn)行識別并主動(dòng)發(fā)出預(yù)警信息，這有利于有關(guān)工作人員第一時(shí)間明確電網(wǎng)現(xiàn)狀，并根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行故障及問題給出適宜的解決方案，維護(hù)電網(wǎng)的平穩(wěn)。其最大的特點(diǎn)還在于高效性與經(jīng)濟(jì)性，智能電網(wǎng)可以優(yōu)化資源配置，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行。

三、電動(dòng)汽車充電樁與智能電網(wǎng)互動(dòng)的價(jià)值

實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車充電樁與智能電網(wǎng)的互動(dòng)具有重要價(jià)值，具體來講，首先，實(shí)現(xiàn)充電樁與智能電網(wǎng)的互聯(lián)，可以形成對充電樁的智能控制，這種控制狀態(tài)下，充電樁的使用過程中可以識別用戶電動(dòng)汽車的狀況，根據(jù)用戶的需求提供適宜的電力供給模式，主要是對充電功率、充電時(shí)間進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置，滿足用戶的個(gè)性化需求，此過程中也可以減少電網(wǎng)的負(fù)荷壓力，提升電網(wǎng)的運(yùn)行效率，創(chuàng)造出最大化的價(jià)值。其次，充電樁信息與電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)有機(jī)互動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)對充電樁的遠(yuǎn)程監(jiān)控、交互、控制，利于更好地了解充電樁使用方面的大數(shù)據(jù)，更好地管理充電樁。例如，充電樁可以實(shí)時(shí)上傳充電信息，通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)記錄則能夠?qū)Τ潆姌兜睦妙l率進(jìn)行計(jì)算，之后由電網(wǎng)合理配給電力，既可以合理利用充電樁，也可以實(shí)現(xiàn)電力資源的高效應(yīng)用。最后，可以合理分配電能，電網(wǎng)用電高峰情況下，電力供應(yīng)緊張，只有合理分配電力，才能利于滿足所有用戶的需求，通過充電樁與電網(wǎng)的互動(dòng)連接，則能科學(xué)進(jìn)行供電。

四、電動(dòng)汽車充電樁與智能電網(wǎng)的互動(dòng)機(jī)制建設(shè)分析

（一）構(gòu)建適宜的互動(dòng)機(jī)制

1. 能量交換機(jī)制

當(dāng)前來講，市面上的充電樁多為V2G 充電樁，為了科學(xué)合理地利用電力資源，提高能源利用效率，在構(gòu)建充電樁與智能電網(wǎng)的互動(dòng)機(jī)制過程中，應(yīng)構(gòu)建能量交換機(jī)制。該機(jī)制是指通過充電樁，使電動(dòng)汽車在停駛狀態(tài)下將多余的電能回饋給電網(wǎng)，并在該過程計(jì)算出回饋的電量，用戶下次充電時(shí)給予免費(fèi)返還。這種能量交換機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)電能的合理分配，滿足大量用戶對電網(wǎng)電能的需求，同時(shí)也能夠使用戶減輕購電壓力，進(jìn)而提高電力系統(tǒng)的效率與穩(wěn)定性。

2. 信息互動(dòng)機(jī)制

在構(gòu)建互動(dòng)機(jī)制過程中，為了實(shí)現(xiàn)充電樁的智能化充電，提高充電效率，滿足用戶多元化的需求，充電樁應(yīng)具備相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集功能，如應(yīng)能夠采集車牌信息、車輛充電狀態(tài)、電池狀態(tài)等，同步將其上傳至電網(wǎng)管理系統(tǒng)，以便于電網(wǎng)對用戶的充電特點(diǎn)進(jìn)行分析，包括對用戶車輛電池健康狀態(tài)做出評價(jià)等，這便能夠在用戶再次使用充電樁時(shí)提供更多的服務(wù)，一方面利于用戶加強(qiáng)車輛狀態(tài)的了解，另一方面也利于智能電網(wǎng)的有序發(fā)展，達(dá)到持續(xù)壯大的目標(biāo)。

3. 智能調(diào)度電力機(jī)制

電網(wǎng)供電過程中涉及高峰段、低谷段，高峰段用電緊張，很可能無法滿足有關(guān)用戶對充電樁供電的需求，這不利于人們用車的順利，也可能造成人們對充電樁系統(tǒng)設(shè)施的不滿，進(jìn)而不利于電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。對此，在進(jìn)行電動(dòng)汽車充電樁與智能電網(wǎng)的互動(dòng)機(jī)制建設(shè)時(shí)，有必要構(gòu)建相應(yīng)的智能電網(wǎng)調(diào)度電力機(jī)制。通過該機(jī)制進(jìn)行智能化分析電網(wǎng)供電需求，充電樁使用特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電力資源的科學(xué)分配，如停止對充滿電的車輛進(jìn)行供電，集中向缺電點(diǎn)供電。

（二）互動(dòng)機(jī)制構(gòu)建策略

1. 優(yōu)化充電模式

在構(gòu)建電動(dòng)汽車充電樁與智能電網(wǎng)的互動(dòng)機(jī)制過程中，應(yīng)從供電模式上給予科學(xué)合理的調(diào)配，以盡量滿足用戶對電力資源的需求，以及提高供電效率，由此促進(jìn)電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。舉例來講，優(yōu)化充電模式包括構(gòu)建快速充電模式，這可以滿足多數(shù)車輛快速充電的需求，同時(shí)，使充電線路加長，進(jìn)而提供充電便利；設(shè)置長期充電模式，對于個(gè)人充電樁來講，這種充電模式利于促進(jìn)電網(wǎng)供電的穩(wěn)定。包括電網(wǎng)高溫階段的自動(dòng)調(diào)頻模式等，以提高電網(wǎng)效率。

2. 構(gòu)建多樣化的充電方式

智能電網(wǎng)的主要作用是保障充電樁電力資源的穩(wěn)定、可靠，滿足用戶對汽車充電的需求。但為了提供更好的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)電力資源的高效應(yīng)用，在進(jìn)行二者之間的互動(dòng)機(jī)制建設(shè)過程中，還應(yīng)從充電方式的多樣化角度進(jìn)行思考，給出不同的充電方案，進(jìn)而提高充電效率，使智能電網(wǎng)的供電保障質(zhì)量。例如，結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)，電動(dòng)汽車的充電過程中，可以是交流充電、直流充電、無線充電等，這也可以給予用戶更好的充電體驗(yàn)，提高用戶在汽車充電時(shí)的滿意度。

3. 充電設(shè)施的合理布局

在進(jìn)行電動(dòng)汽車充電樁與智能電網(wǎng)互動(dòng)機(jī)制的構(gòu)建過程中，除了要在電力分配模式、充電樁、充電方式上進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)外，還應(yīng)在充電設(shè)施布局上給予深入的思考，盡量使充電設(shè)施的布局具有合理性。具體來講，在布置充電設(shè)施的過程中，應(yīng)考慮多個(gè)因素，包括城市交通結(jié)構(gòu)、人口分布、車輛行駛距離等。如在城市人口密集區(qū)域應(yīng)建設(shè)多個(gè)充電站，以滿足人們對車輛快速充電的需求。同時(shí)，在建設(shè)充電站的過程中，還應(yīng)劃分多個(gè)類型，合理進(jìn)行分類、布局。

五、互動(dòng)機(jī)制建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)與解決方案

從市場實(shí)際情況來看，進(jìn)行電動(dòng)汽車充電樁與智能電網(wǎng)互動(dòng)機(jī)制的建設(shè)呈現(xiàn)出良好的前景及應(yīng)用價(jià)值。然而，要想切實(shí)實(shí)現(xiàn)該互動(dòng)機(jī)制的構(gòu)建也面臨著一些客觀問題，對此必須給予有效的解決方案，以保障互動(dòng)機(jī)制的實(shí)用性，真正能夠?yàn)槿藗兲峁┝己玫姆?wù)，促進(jìn)社會(huì)的健康發(fā)展。具體來講，成本高昂是面臨的首要問題，如V2G 充電樁的成本相對較高，需要投入大量的資金。對此，政府相關(guān)單位應(yīng)加大投入力度，加強(qiáng)與企業(yè)的合作，共同進(jìn)行充電站的建設(shè)；電網(wǎng)適應(yīng)性不足也是一個(gè)問題，主要是因?yàn)殡妱?dòng)汽車電源具有零散性，這對電網(wǎng)供電造成了一定沖擊及應(yīng)用。對此，應(yīng)加強(qiáng)電網(wǎng)的適應(yīng)性、穩(wěn)定性研究，滿足相關(guān)充電樁的需求；另外，還存在消費(fèi)者認(rèn)知度不夠，對此，應(yīng)加大相關(guān)技術(shù)推廣力度，提高用戶的接受度。

結(jié)論

綜上所述，充電樁與智能電網(wǎng)的有機(jī)互動(dòng)，可以滿足人們對高效電能的需求，同時(shí)也利于節(jié)省電力資源的消耗，形成一個(gè)良性循環(huán)，促進(jìn)社會(huì)的健康可持續(xù)發(fā)展。但對于充電樁與智能電網(wǎng)的互動(dòng)機(jī)制建設(shè)，也需要給出有效的方案、方法，如構(gòu)建能量交換機(jī)制、信息互動(dòng)機(jī)制、智能調(diào)度電力機(jī)制等，同時(shí)還應(yīng)給予科學(xué)的對策，從而提高能源利用率，促進(jìn)清潔能源的利用和智能電網(wǎng)的現(xiàn)代化發(fā)展。

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