電動汽車與智能電網互聯的前景展望

田家瑞+張行健

【摘 要】隨著國家密集出臺利好政策，刺激新能源汽車產業發展，未來10年，新能源汽車將呈爆發式增長。論文分析了電動汽車用電需求、負荷特征，展望了電動汽車和智能電網互聯互通、開放共享的發展前景。

【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.

【關鍵詞】電動汽車；智能電網；互聯互通

【Keywords】electric vehicles； smart grid； interconnection

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

1 引言

通過扶持補貼政策，以政府為主導拉動行業需求，我國新能源汽車產業得到跨越式發展。2012到2016年，新能源汽車產銷量從1.3萬輛增長到50萬輛，年復合增長率達到了150%。筆者從2017第二屆中國電動汽車充換電服務創新高峰論壇上了解到，根據《節能與新能源汽車技術路線圖》，2020年我國的新能源汽車總量規劃達到500萬輛左右，2030年規劃達到8000萬輛，市場前景非常廣闊。

電動汽車規?；茝V，對電網提出了較高的供電需求。同時電動汽車的智能化發展，與可再生能源的發展、智能電網的發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、負荷特征，展望了電動汽車和智能電網互聯互通、開放共享的發展前景。

2 電動汽車發展符合國家減排政策

我國政府承諾碳排放在2030年前后達到峰值，非化石能源占一次能源比重于2030年達到20%。交通電氣化發展是實現我國碳減排戰略的重要舉措之一。預計到2020年單輛電動汽車相比傳統的汽油車一年能減少碳排放1.3噸，2030年會進一步降至0.8噸。2030年電動汽車達到8000萬輛規模，電動汽車可以貢獻6400萬噸二氧化碳減排量。

3 電動汽車發展對電網將產生巨大影響

3.1 用電需求

充電負荷的計算是評估電動汽車對電網影響的基礎。郭曉斌、羅卓偉等研究了不同充電模式下的充電負荷曲線[1-2]。羅卓偉等根據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、起始充電時間的電動汽車充電負荷計算方法，獲得充電負荷曲線。按中國2030年電動車占汽車保有量（預測為19483萬輛）的30%（5845萬輛），預測2030年中國電動汽車日充換電電量將達到10.98億kW·h（高預測場景），全國日充換電負荷峰荷將達到24700萬kW[2]。這個體量有多大呢？2016年全國累計完成發電量59897億kW·h，平均到每天的發電量約164億kW·h。作為國家電網系統首個負荷破1億千瓦的省級電網，2017年江蘇電網最高用電負荷10002.4萬kW?？梢钥闯?，未來電動車充電電量、充電負荷所占比重會越來越高。

3.2 充電負荷的隨機性特征

電動汽車充電負荷具有區別于傳統符合的隨機性特征。電動汽車充電負荷的隨機性表現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充電樁進行快充或更換電池。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。電動汽車充電負荷的隨機性給研究其負荷特性造成了困難，使電網在滿足電動汽車充電需求方面，比傳統負荷供電更具挑戰性。

4 滿足電動汽車快速增長需求的智能電網展望

未來電動車的發展趨勢必然是智能化、網聯化，未來電網將進一步實現智能化進程，實現能源的綜合利用。

4.1 電動汽車退役蓄電池在智能電網中的應用

大容量儲能技術因可靈活、高效地改善間歇式新能源電站可調控性能，已被公認為是推動風、光等可再生能源成為主力電源的關鍵技術之一[3]，但受限于高昂的成本，無法規?；瘧谩?/p>

隨著電動汽車保有量的指數級增長，退役電動汽車電池也將呈爆發式增長，僅我國預計2020 年就將有19 GWh 的電動汽車退役電池。按國際通用標準，為保證續駛里程和安全運行，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電的不利影響。自2016 年2 月，國家發改委、工信部、環保部、商務部、質檢總局等五部委聯合制定發布了《電動汽車動力蓄電池回收利用技術政策（ 2015 年版） 》后，電池梯次利用儲能技術逐漸成為行業關注熱點。2015 年，國家電網公司啟動了兆瓦時級梯次利用電池儲能技術的研究，成功研發了1.2 MWh 試驗系統，并于2016 年在國家風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。[4]

4.2智能車聯網與智能電網的互聯互通展望

搭建集電力互聯網、充電網、車聯網的智能運營管理平臺，負責對電力供應網絡、充電網絡、車輛用電管理等實時監測分析，實現供電側與用電側互聯互通。

4.2.1 智能電網下電動汽車有序互動方案

基于互聯網和大數據挖掘技術，通過圖1所示電動汽車充電運營管理，將充電網與車聯網、電力網三網合一，能夠對電動汽車充電、新能源電站區域負載等情況實時監控，精準引導調度。電動汽車充電模式采用V2G充放電模式，實現電動汽車與電網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

實現電動汽車與新能源的互補消納，根據新能源發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，通過一定的引導手段，實現電動汽車與新能源的互補消納。

5 結語

汽車電氣化已經是大勢所趨，處于產業爆發前夜。電動汽車的大規模接入，供電需求猛增，對電網會產生較大的沖擊。但同時，伴隨著電動車及電網的智能化、網聯化，未來智能電網將實現能源的綜合利用，并為電動汽車用戶提供更為便捷、可靠、低碳的能源服務。

【參考文獻】

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

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

【3】王松岑，來小康，程時杰. 大規模儲能技術在電力系統中的應用前景分析[J]. 電力系統自動化，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工程技術路線研究[J].華北電力技術，2017（03）：39-45.

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