電動(dòng)汽車充電設(shè)施融入電網(wǎng)若干關(guān)鍵問題與研究策略

摘 要：由于世界性的能源危機(jī)和環(huán)境污染，電動(dòng)汽車的大發(fā)展已勢(shì)在必行，與之相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)與運(yùn)營(yíng)也正方興未艾。作為一種全新的負(fù)荷，充電設(shè)施對(duì)電網(wǎng)的影響不容小覷。文章分析了電網(wǎng)應(yīng)對(duì)充電設(shè)施必須解決的若干關(guān)鍵問題，并在此基礎(chǔ)上提出了開展研究工作可行的分析方法與展開策略，以便于從規(guī)劃、基建、運(yùn)行、營(yíng)銷多個(gè)層面適應(yīng)充電設(shè)施這一新型負(fù)荷。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；充電設(shè)施；規(guī)劃；電網(wǎng)

1 概述

電動(dòng)汽車是未來交通運(yùn)輸?shù)闹饕l(fā)展方向之一。相比于傳統(tǒng)內(nèi)燃式汽車，電動(dòng)汽車的推廣是應(yīng)對(duì)能源短缺、環(huán)境污染、城市噪音等系列問題的有效手段[1]。2015年10月9日，發(fā)展改革委等四部委下發(fā)《關(guān)于印發(fā)〈電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南（2015-2020年）〉的通知》（發(fā)改能源〔2015〕1454號(hào)），明確要求東部12省市為加快發(fā)展省市，要求2020年前新建充換電站7400座、充電樁250萬個(gè)。充電設(shè)施的大力建設(shè)，使電網(wǎng)在運(yùn)行、規(guī)劃、建設(shè)、營(yíng)銷層面面臨一系列亟待解決的問題[2]。

2 亟待解決的若干關(guān)鍵問題

為了更好地適應(yīng)電動(dòng)汽車充電設(shè)施對(duì)電網(wǎng)的影響，有以下幾個(gè)方面的問題亟待解決。

（1）必須全面掌握充電設(shè)施的負(fù)荷特性和負(fù)荷需求，進(jìn)而分析判斷電網(wǎng)分區(qū)域分時(shí)段負(fù)荷承載能力，為電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)提供需求導(dǎo)向。（2）必須尋求在現(xiàn)有電網(wǎng)供電能力和逐年有限資金投入條件下最大程度滿足電動(dòng)汽車供電需求的規(guī)劃建設(shè)方案[3]。（3）必須尋求結(jié)合區(qū)域電網(wǎng)特點(diǎn)和電動(dòng)汽車發(fā)展方向的充電站、充電樁合理化布局定容策略。（4）必須尋求有序的充電管理模式，減小電動(dòng)汽車發(fā)展對(duì)電網(wǎng)承載力的影響。（5）必須掌握充電設(shè)施分階段發(fā)展趨勢(shì)，追蹤國(guó)內(nèi)外相關(guān)城市發(fā)展現(xiàn)狀和前沿，為區(qū)域電網(wǎng)長(zhǎng)期規(guī)劃決策作出理論鋪墊和實(shí)踐依據(jù)。（6）必須尋求適合特定區(qū)域和電網(wǎng)特點(diǎn)的充電設(shè)施之間、充電設(shè)施和用戶之間“互聯(lián)網(wǎng)+”協(xié)同模式。（7）必須實(shí)時(shí)跟蹤V2G技術(shù)進(jìn)展，掌握間歇性能源、智能電網(wǎng)、汽車儲(chǔ)能之間能量互動(dòng)的未來模式，為電網(wǎng)長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃或申報(bào)相關(guān)示范工程提供參考。（8）必須探討充電設(shè)施大規(guī)模融入給電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來的一系列潛在風(fēng)險(xiǎn)。

3 區(qū)域電網(wǎng)應(yīng)對(duì)電動(dòng)汽車充電設(shè)施發(fā)展的研究方向

3.1 充電設(shè)施負(fù)荷特性和負(fù)荷需求

電動(dòng)汽車大規(guī)模應(yīng)用后，必然形成新的負(fù)荷和電量增長(zhǎng)點(diǎn)。對(duì)負(fù)荷需求的預(yù)測(cè)方法探求的前提是充分掌握充電設(shè)施的負(fù)荷特性。負(fù)荷特性主要包含該種負(fù)荷在時(shí)間和空間上的特性，以及該種負(fù)荷在個(gè)體行為和群體性行為兩個(gè)層面上的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。影響充電設(shè)施負(fù)荷特性的因素包括電動(dòng)汽車本體電池特性、電動(dòng)汽車用途、駕車人自身出行行為特性、駕車人心理、城市充電設(shè)施建成規(guī)模、城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度等多個(gè)方面?；谪?fù)荷的時(shí)空二維特性，可以研究帶有區(qū)域特點(diǎn)的充電設(shè)施負(fù)荷預(yù)測(cè)方法。統(tǒng)計(jì)負(fù)荷總量主要依據(jù)電動(dòng)汽車保有量及類型，而影響負(fù)荷發(fā)展進(jìn)程的因素是多方面的，除去政府的推動(dòng)強(qiáng)度外，還包括出行人的主觀意愿及電動(dòng)汽車與燃油汽車性價(jià)比較等。

3.2 配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)高效應(yīng)對(duì)充電設(shè)施用電需求方法

電網(wǎng)規(guī)劃的前提是負(fù)荷預(yù)測(cè)與現(xiàn)狀評(píng)估[4]。在預(yù)測(cè)充電設(shè)施負(fù)荷之后，結(jié)合電網(wǎng)現(xiàn)狀，可對(duì)電網(wǎng)承載能力做出相應(yīng)評(píng)估。對(duì)于改造升級(jí)困難地區(qū)，應(yīng)根據(jù)上述負(fù)荷特性研究，得出車樁配比度、快充慢充配比度的最佳值，開展有效的建設(shè)引導(dǎo)。同時(shí)，根據(jù)改造困難地區(qū)的現(xiàn)實(shí)情況，提出相應(yīng)電網(wǎng)配套上的解決方案。在綜合考慮充電站服務(wù)半徑、交通密度、需求分布、用戶路程損耗、城市總體規(guī)劃、配電網(wǎng)承載能力等因素的前提下，研究充電站選址定容的一般方法，為對(duì)接政府部門充電設(shè)施布局規(guī)劃提供理論依據(jù)。可研究諸如總體容量與充電設(shè)施需求協(xié)調(diào)問題、充電設(shè)施布局與配電規(guī)劃協(xié)調(diào)問題、局部配電網(wǎng)約束下最優(yōu)供電問題，以及電能質(zhì)量、諧波治理方面的設(shè)備要求。研究換電站在發(fā)揮抽水蓄能電站同類削峰填谷作用方面在區(qū)域電網(wǎng)的可行性。

3.3 引導(dǎo)用戶有序充電策略

隨著用電負(fù)荷的持續(xù)上升和電動(dòng)汽車的普及，峰上加峰和峰谷差加大的現(xiàn)象有愈演愈烈的勢(shì)頭。因此，必須研究相應(yīng)的引導(dǎo)措施，綜合運(yùn)用經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上的方法使得電動(dòng)汽車集聚性的充電行為步入有序狀態(tài)[5]。在研究有序充電策略時(shí)應(yīng)遵循下列原則：（1）以滿足用戶充電需求為前提，引導(dǎo)措施不致影響用戶對(duì)電動(dòng)汽車的使用。（2）不影響電動(dòng)汽車的普及和推廣。（3）引導(dǎo)措施不導(dǎo)致供電企業(yè)在經(jīng)濟(jì)上的損失。

3.4 充電設(shè)備技術(shù)及V2G技術(shù)最新進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)

科學(xué)技術(shù)的日新月異決定了充電設(shè)施負(fù)荷特性的不確定性，從而要求電網(wǎng)規(guī)劃工作者實(shí)時(shí)跟蹤充電設(shè)施發(fā)展進(jìn)展，以便及時(shí)調(diào)整電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)方案。應(yīng)在大量參考國(guó)內(nèi)外報(bào)告的基礎(chǔ)上，運(yùn)用市場(chǎng)調(diào)查、廠家調(diào)研等手段，得出電動(dòng)汽車及其充電設(shè)施的最新研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)，參照國(guó)內(nèi)外同等發(fā)達(dá)程度城市、較本地區(qū)發(fā)達(dá)的城市的充電設(shè)施及其V2G技術(shù)應(yīng)用狀況和發(fā)展規(guī)劃，分階段地得出本地區(qū)該種負(fù)荷的預(yù)期發(fā)展?fàn)顩r，為地區(qū)電網(wǎng)長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃決策提供參考。

3.5 “互聯(lián)網(wǎng)+”、“大數(shù)據(jù)”時(shí)代充電設(shè)施網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)機(jī)制

研究適合本地區(qū)的“互聯(lián)網(wǎng)+充電基礎(chǔ)設(shè)施”模式，圍繞當(dāng)?shù)赜脩粜枨螅芯窟\(yùn)用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)以提供充電導(dǎo)航、狀態(tài)查詢、充電預(yù)約、費(fèi)用結(jié)算等服務(wù)，進(jìn)而提高充電服務(wù)智能化水平、提升運(yùn)營(yíng)效率和用戶體驗(yàn)、促進(jìn)電動(dòng)汽車與智能電網(wǎng)間能量和信息的雙向互動(dòng)的多種策略的可行性、經(jīng)濟(jì)性、便利性，研究電池管理系統(tǒng)、充電樁站管理系統(tǒng)、駕駛?cè)酥g的互聯(lián)網(wǎng)+聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)機(jī)制，以最大程度承載充電設(shè)施負(fù)荷需求。

3.6 電動(dòng)汽車高滲透率條件下區(qū)域電網(wǎng)潛在影響

電動(dòng)汽車充電行為具有不確定性，大量充電負(fù)荷接入電網(wǎng)必定會(huì)對(duì)電網(wǎng)帶來較大影響，與之相關(guān)的分析和計(jì)算、充電設(shè)施規(guī)劃、充電負(fù)荷與新能源的協(xié)同調(diào)度等相關(guān)問題都是區(qū)域電網(wǎng)面臨的突出問題。可從兩個(gè)方面探討高滲透率下電動(dòng)汽車對(duì)地區(qū)電網(wǎng)的潛在影響，一是研究電動(dòng)汽車充電行為對(duì)電網(wǎng)的影響，二是研究電動(dòng)汽車放電行為對(duì)電網(wǎng)的影響，并從發(fā)電、輸電、配電3個(gè)層面分析電動(dòng)汽車對(duì)電力系統(tǒng)的影響，綜合考慮充電設(shè)施接入后系統(tǒng)安全降低、網(wǎng)絡(luò)阻塞、電能質(zhì)量惡化、網(wǎng)損增加等負(fù)面因素。應(yīng)采用典型案例的模式對(duì)該問題進(jìn)行分析研究。

4 結(jié)束語

現(xiàn)階段正處于電動(dòng)汽車發(fā)展初期，動(dòng)力電池技術(shù)路線、充電設(shè)施制造標(biāo)準(zhǔn)、充電設(shè)施建設(shè)運(yùn)營(yíng)模式等尚不清晰，或處于不斷更新發(fā)展中，因此相關(guān)問題的研究不可能一蹴而就，這也意味著深入研究這些課題也存在較大空間。隨著時(shí)間的推移，研究對(duì)象的特性將越來越明晰，研究結(jié)論將更適應(yīng)電網(wǎng)的實(shí)際情況，也能為電動(dòng)汽車發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。

參考文獻(xiàn)

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