李 璞

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靈活互動(dòng)的充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

李 璞

(深圳市車(chē)電網(wǎng)絡(luò)有限公司，廣東 深圳 518057)

隨著電動(dòng)汽車(chē)的保有量飛速發(fā)展，與之配套的充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)同樣迎來(lái)了快速發(fā)展時(shí)期，但也暴露出許多問(wèn)題。為了提升電動(dòng)汽車(chē)充電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)水平，針對(duì)當(dāng)前充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程中存在的配電容量不足、無(wú)序充電影響、平臺(tái)開(kāi)放性低等問(wèn)題進(jìn)行了分析。通過(guò)儲(chǔ)充結(jié)合、V2G技術(shù)、用電側(cè)的充電負(fù)荷調(diào)度模型及“車(chē)-樁-網(wǎng)-人”的深度互動(dòng)的綜合方案，為建設(shè)更靈活、互通、可靠、智能的充電網(wǎng)絡(luò)提供一些思路和方法，以提高配電網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)效益性、安全穩(wěn)定性和環(huán)境友好性。

充電樁；V2G；充電策略；互聯(lián)互通；車(chē)+樁+網(wǎng)+人

0 引言

隨著國(guó)家對(duì)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的不斷深入，以及進(jìn)一步加快清潔能源發(fā)展的大背景下，各大主流汽車(chē)廠商順應(yīng)潮流，相繼推出了新能源汽車(chē)產(chǎn)品，其中電動(dòng)汽車(chē)作為一種新興環(huán)保車(chē)輛，近年來(lái)在國(guó)家的大力支持下得到了快速發(fā)展。隨著工信部燃油車(chē)退出時(shí)間表的推進(jìn)和電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)不斷更新，未來(lái)車(chē)輛必將以電動(dòng)汽車(chē)為主，充電設(shè)施將逐步取代加油站成為國(guó)家重要基礎(chǔ)設(shè)施，充電樁(站)的建設(shè)將大力推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的普及。

由于目前充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)處于初期發(fā)展階段，面臨較為嚴(yán)峻的考驗(yàn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在不斷更新變化，運(yùn)營(yíng)商前期建設(shè)的充電設(shè)施由于標(biāo)準(zhǔn)改變而成為淘汰產(chǎn)品，新增充電負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)形成沖擊影響電網(wǎng)安全運(yùn)行，同時(shí)管理平臺(tái)之間的互聯(lián)互通還不夠完善，用戶體驗(yàn)不佳等問(wèn)題也成為關(guān)注重點(diǎn)。目前充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)遇到種種問(wèn)題引起行業(yè)內(nèi)各專(zhuān)家學(xué)者廣泛研究討論，針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)規(guī)?；蟠嬖诘膯?wèn)題，文獻(xiàn)[1]研究了隨機(jī)充電行為對(duì)城市電網(wǎng)帶來(lái)的影響，認(rèn)為合理安排電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)間可有效減緩電纜老化速度；文獻(xiàn)[2]根據(jù)短期負(fù)荷趨勢(shì)，建立了充電控制數(shù)學(xué)模型，對(duì)各時(shí)段的充電功率進(jìn)行優(yōu)化；文獻(xiàn)[3]針對(duì)油車(chē)站位問(wèn)題，提出了以智能地鎖方式管控充電車(chē)位的解決方法。本文主要對(duì)充電設(shè)施建設(shè)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出了關(guān)于充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的一些思考，倡導(dǎo)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)互通互聯(lián)，建立“車(chē)-樁-網(wǎng)-人”互動(dòng)下電動(dòng)汽車(chē)集群參與電網(wǎng)輔助服務(wù)的市場(chǎng)機(jī)制。

1 電動(dòng)汽車(chē)及充電設(shè)施產(chǎn)業(yè)發(fā)展

近年來(lái)，國(guó)家加速推進(jìn)全領(lǐng)域車(chē)輛電動(dòng)化進(jìn)程，并且在“十五”、“十一五”、“十二五”和“十三五”連續(xù)四個(gè)五年計(jì)劃中推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，電動(dòng)化趨勢(shì)日益明顯[5]。

2016年3月2日，發(fā)改委、中宣部、科技部等十部委就聯(lián)合制定了《關(guān)于促進(jìn)綠色消費(fèi)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，文件要求2020年后公務(wù)車(chē)及公交系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)全面電動(dòng)化。自2017年以來(lái)，廣東、山東、上海等多個(gè)省份已先后發(fā)布公共領(lǐng)域交通全面電動(dòng)化的時(shí)間表，都是以2020年為時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

在物流運(yùn)輸領(lǐng)域，交通運(yùn)輸部、發(fā)改委、工業(yè)和信息部等十四個(gè)部委于2017年聯(lián)合印發(fā)了《促進(jìn)道路貨運(yùn)行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》，明確指出國(guó)家將全面推動(dòng)城市貨運(yùn)車(chē)輛電動(dòng)化進(jìn)程。在今年8月份中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)行業(yè)熱點(diǎn)問(wèn)題系列研討會(huì)上，專(zhuān)家代表也提出加快物流運(yùn)輸領(lǐng)域的電動(dòng)化趨勢(shì)。

除了公共領(lǐng)域以及物流運(yùn)輸領(lǐng)域，在私人用車(chē)領(lǐng)域國(guó)家也在大力推廣新能源汽車(chē)。目前，進(jìn)入工信部推薦目錄的新能源車(chē)型也以乘用車(chē)居多，數(shù)量遠(yuǎn)超其他車(chē)型。為了刺激民眾購(gòu)買(mǎi)電動(dòng)車(chē)，2018年政府工作報(bào)告宣布將新能源車(chē)輛購(gòu)置稅優(yōu)惠政策再延長(zhǎng)3年，北京市電動(dòng)汽車(chē)延長(zhǎng)免基本用電費(fèi)5年，多個(gè)城市取消新能源車(chē)輛限牌……，不管是國(guó)家還是地方，都為新能源汽車(chē)發(fā)展盡可能的創(chuàng)造良好條件，從補(bǔ)貼、上牌、路權(quán)等方面給予支持。

國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)保有量的持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)配套的充電設(shè)施建設(shè)提出了相應(yīng)要求。在國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)布的《電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015-2020)》中明確提出，到2020年新增集中式充換電站超過(guò)1.2萬(wàn)座，分散式充電樁超過(guò)480萬(wàn)個(gè)，以滿足全國(guó)500萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)充電需求。在國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布的《關(guān)于加快電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》中，社會(huì)公共停車(chē)場(chǎng)建設(shè)充電設(shè)施或預(yù)留建設(shè)安裝條件的車(chē)位比例不低于10%，每2000輛電動(dòng)汽車(chē)至少配套建設(shè)一座公共充電站。鼓勵(lì)建設(shè)占地少、成本低、見(jiàn)效快的機(jī)械式與立體式停車(chē)充電一體化設(shè)施。

在國(guó)家對(duì)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃和政策支持下，充電設(shè)施建設(shè)近年來(lái)高速發(fā)展著。在公共樁方面，截止2018年11月，中國(guó)充電設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟內(nèi)成員總計(jì)上報(bào)樁數(shù)28.97萬(wàn)臺(tái)，交流樁和直流樁分別占比62.45%和37.36%，2017年12月到2018年11月，月均新增7083臺(tái)；私人樁方面，截至2018年11月，通過(guò)聯(lián)盟內(nèi)成員整車(chē)企業(yè)采樣數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)私人類(lèi)充電樁安裝43.81萬(wàn)臺(tái)，整體配建率約71.01%(未配建原因多為集團(tuán)用戶自行建樁、居住地物業(yè)不配合、居住地沒(méi)有固定停車(chē)位等)。預(yù)計(jì)2020年全國(guó)電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)1 000億元，與之相應(yīng)配套的充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)平臺(tái)承載的運(yùn)營(yíng)能力，即充電費(fèi)用結(jié)算將達(dá)到300億元/年。

隨著電動(dòng)汽車(chē)及充電設(shè)施的快速發(fā)展，電動(dòng)汽車(chē)用戶和充電運(yùn)營(yíng)商將日益增多，對(duì)充電場(chǎng)站和運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的市場(chǎng)需求也將增加；對(duì)各運(yùn)營(yíng)商的充電設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一管理，加強(qiáng)政府監(jiān)管，改變各自為政、條塊分割的需求也日益迫切。此外，隨著小區(qū)和商業(yè)區(qū)充電設(shè)施的增多，充電業(yè)務(wù)越來(lái)越融入普通百姓生活中，對(duì)配電網(wǎng)的考驗(yàn)和對(duì)“車(chē)-樁-網(wǎng)-人”一體化的服務(wù)要求也在不斷提升。

2 關(guān)于充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的思考

2.1 問(wèn)題分析

目前電動(dòng)汽車(chē)充電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)還存在較多問(wèn)題，下面就充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程中常面臨的配電容量不足以及無(wú)序充電造成的負(fù)面影響進(jìn)行分析。

(1) 配電網(wǎng)容量不足

電動(dòng)汽車(chē)充電站作為一種特殊的電力設(shè)施，在設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)必須充分考慮與配電系統(tǒng)的結(jié)合是否合理。而原有配網(wǎng)容量不足，電網(wǎng)改造困難等問(wèn)題常常成為充電設(shè)施建設(shè)的最大阻礙。尤其是在老舊小區(qū)、商業(yè)居民區(qū)等配電網(wǎng)剩余負(fù)荷緊張的地區(qū)，存在公共充電樁建設(shè)余量小，增設(shè)變壓器申請(qǐng)難、費(fèi)用高等問(wèn)題。還有，在充電站擴(kuò)建時(shí)因未考慮新接入的充電設(shè)施對(duì)原有充電樁造成的電壓、電流不穩(wěn)，導(dǎo)致電動(dòng)汽車(chē)在充電過(guò)程中高壓接線盒損壞，由此引發(fā)的安全事故也頻頻發(fā)生。充電設(shè)施引入的新增負(fù)荷，對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、配電容量都提有較高的要求[6]。因此，在充電站建設(shè)(擴(kuò)建)規(guī)劃時(shí)，需對(duì)配電網(wǎng)和充電設(shè)施進(jìn)行協(xié)調(diào)規(guī)劃，盡量避免、縮小對(duì)配電設(shè)施增容改造的需求。一是要充分考慮電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷的時(shí)空分布情況，考慮能量緩沖是非常必要的；二是要考慮資源的利用效率，不能完全要求電網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)改造。應(yīng)以投資和系統(tǒng)網(wǎng)損最小化，充電站截獲交通流量最大化為目標(biāo)，建立多目標(biāo)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)計(jì)算結(jié)果合理地選擇站點(diǎn)的建設(shè)數(shù)量和地址。

(2) 無(wú)序充電負(fù)面影響

未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)具有數(shù)量龐大、時(shí)間及空間上充電行為的隨機(jī)性、間歇性、波動(dòng)性的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為單臺(tái)車(chē)輛充電時(shí)間及地點(diǎn)的不確定和在充電高峰期大規(guī)模接入負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)造成運(yùn)行和控制難度的明顯增加[7-10]。已有許多學(xué)者在研究無(wú)序充電對(duì)配電網(wǎng)安全運(yùn)行造成的影響，用電負(fù)荷在時(shí)間上的不均衡性不僅會(huì)增加配電網(wǎng)的損耗，導(dǎo)致電壓水平下降，還會(huì)對(duì)電網(wǎng)的三相負(fù)載平衡、變壓器使用壽命和電纜老化壽命造成影響[1,11-13]；另外，從經(jīng)濟(jì)的角度講，無(wú)序充電會(huì)拉大峰谷差，而峰谷差增大則會(huì)影響配網(wǎng)資源的利用率，增加建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年至2015年廣東省的日負(fù)荷峰谷差率常年在35%以上，并且隨著城鎮(zhèn)化率的提高，高峰與低谷時(shí)段的峰谷差還在進(jìn)一步增加[14]。這就對(duì)充電網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷優(yōu)化及調(diào)度能力提出了考驗(yàn)，如果調(diào)度策略用得好，可以較大程度地減輕電動(dòng)汽車(chē)入網(wǎng)所帶來(lái)的不利影響。所以要加強(qiáng)對(duì)調(diào)度模型方面的研究，以達(dá)到平滑日負(fù)荷曲線的目的，以電價(jià)、預(yù)測(cè)電動(dòng)汽車(chē)入網(wǎng)量、變壓器容量、配電網(wǎng)電壓波動(dòng)等多個(gè)因素為指標(biāo)，形成針對(duì)不同場(chǎng)景下的有序充放電的調(diào)度策略模型[15]。

(3) 現(xiàn)有充電樁運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的局限

當(dāng)前的充電樁運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)中，運(yùn)營(yíng)商各自為政，互聯(lián)互通程度很低，缺乏統(tǒng)一的公共服務(wù)平臺(tái)。每個(gè)運(yùn)營(yíng)商都需要投入大量的資源建設(shè)自己的企業(yè)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，發(fā)行充電卡或者APP，而不同運(yùn)營(yíng)商的充電卡和APP不能通用。且各個(gè)運(yùn)營(yíng)商的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一，運(yùn)營(yíng)模式不同，服務(wù)水平參差不齊，無(wú)法實(shí)現(xiàn)跨運(yùn)營(yíng)商的互聯(lián)互通，給電動(dòng)汽車(chē)用戶帶來(lái)了極大的不便。對(duì)于在小區(qū)和單位內(nèi)部建設(shè)的非經(jīng)營(yíng)性充電設(shè)施也缺乏有效的監(jiān)控管理，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，而如果每個(gè)小區(qū)和單位都自己建設(shè)各自的后臺(tái)管理系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)性上不可行。另一方面，目前國(guó)內(nèi)的充電運(yùn)營(yíng)平臺(tái)系統(tǒng)的開(kāi)放性和可擴(kuò)展性都不夠，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)外開(kāi)放數(shù)據(jù)和與智慧交通等的融合，不能很好地滿足政府監(jiān)管的需要，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)的響應(yīng)速度也很遲緩。

2.2 如何建設(shè)靈活互動(dòng)的充電網(wǎng)絡(luò)的思考

上面提到了關(guān)于充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的諸多問(wèn)題，下面就如何建設(shè)靈活互通的充電網(wǎng)絡(luò)提出了一些思考的方向。

(1) 儲(chǔ)充結(jié)合，需求響應(yīng)

充電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，應(yīng)以滿足需求為出發(fā)點(diǎn)，以解決當(dāng)前存在的問(wèn)題為重點(diǎn)。針對(duì)上面提到的電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差增大和配電容量不足引發(fā)的矛盾這一問(wèn)題，可在充電網(wǎng)絡(luò)中引入儲(chǔ)能系統(tǒng)，除了能平滑電力負(fù)荷、降低電網(wǎng)沖擊，還能調(diào)節(jié)充電系統(tǒng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。近年引起熱議的局域微電網(wǎng)概念就是一個(gè)很好的提議[16-17]，在需求側(cè)采用分布式儲(chǔ)能，通過(guò)能量交換系統(tǒng)與大電網(wǎng)進(jìn)行能量交流，形成儲(chǔ)充一體化的充電網(wǎng)絡(luò)，可以最大限度的利用電網(wǎng)資源，做到充電柔性可控。

同時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)的構(gòu)成可以考慮與動(dòng)力電池梯次利用相結(jié)合，采用不拆解、組串分布式構(gòu)架。將一套完整的退役動(dòng)力電池作為單個(gè)電池包，多個(gè)電池包與電池管理單元DCU、DC/DC模塊串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)儲(chǔ)能單元，再相互并聯(lián)構(gòu)成功率不等的儲(chǔ)能系統(tǒng)，可以將梯次利用電池的系統(tǒng)成本降低到1元/Wh。其中EMS作為梯次利用系統(tǒng)的能量管理核心，對(duì)每個(gè)電池包的BMS傳輸?shù)碾姵匦畔⑦M(jìn)行采集，同時(shí)通過(guò)交換機(jī)對(duì)DC/DC模塊下達(dá)工作指令，即在對(duì)電池進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)的同時(shí)還可結(jié)合調(diào)度策略做出反應(yīng)。

圖1 梯次利用儲(chǔ)能系統(tǒng)框圖

(2) 群充群放，負(fù)荷管控

以雙向模塊、電池管理系統(tǒng)、能量控制系統(tǒng)、并網(wǎng)保護(hù)等組成的V2G車(chē)電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能很好地實(shí)現(xiàn)削峰填谷、能量跨區(qū)域流動(dòng)和故障緊急救援等目標(biāo)。其本質(zhì)是將直流母線作為一個(gè)能量蓄水池，通過(guò)雙向的DC/DC模塊實(shí)現(xiàn)車(chē)輛與電網(wǎng)間能量的雙向流動(dòng)，當(dāng)接入的電動(dòng)汽車(chē)達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，用調(diào)度手段可達(dá)到不同區(qū)域間電力能量的流動(dòng)。對(duì)于終端用戶而言，由于V2G的特點(diǎn)，可以方便對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的電池進(jìn)行容量標(biāo)定和維護(hù)，很好地適應(yīng)在充電準(zhǔn)備階段、充電過(guò)程中、充電末尾階段不同充電功率同時(shí)充電的需求，做到集成群充，功率共享；對(duì)電網(wǎng)而言，因?yàn)槌潆娔K集成在一起，可以很容易地按電網(wǎng)功率限制，對(duì)終端進(jìn)行功率分配(峰值期增大功率分配，谷值期減小功率分配)，車(chē)與電網(wǎng)之間還能在不同的用電環(huán)境下達(dá)到負(fù)荷轉(zhuǎn)移、負(fù)荷調(diào)節(jié)、施轉(zhuǎn)備用的互動(dòng)，從而起到保護(hù)電網(wǎng)的作用[17]。

圖2 V2G車(chē)電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成圖

(3) 策略調(diào)度，售電增值

上文提到的主要是關(guān)于設(shè)備層面的，在軟件層面上，更好的調(diào)度策略也能起到降低成本、售電增值的目的。以總充電成本最小、電網(wǎng)負(fù)荷方差最小為目標(biāo)，以充電需求等條件為約束，建立一個(gè)電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷的優(yōu)化調(diào)度模型，根據(jù)配電網(wǎng)的負(fù)荷狀態(tài)及車(chē)的充電狀態(tài)，自動(dòng)優(yōu)化充電時(shí)序和充電功率?；诙喾N機(jī)器學(xué)習(xí)策略，針對(duì)單輛電動(dòng)汽車(chē)，聚合分析大量、快速更新、多種類(lèi)的數(shù)據(jù)推導(dǎo)出電動(dòng)汽車(chē)的充電習(xí)慣，預(yù)測(cè)每一輛電動(dòng)汽車(chē)的充電開(kāi)始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間和充電地點(diǎn)，得到單輛電動(dòng)汽車(chē)的負(fù)荷模型，該模型綜合考慮電池狀態(tài)、出行時(shí)間、行駛路徑與速度、充電偏好等信息。調(diào)度策略主要可分為充電優(yōu)先和削峰填谷兩種策略。充電功率優(yōu)先策略是指當(dāng)充電功率大于配網(wǎng)容量時(shí)，利用儲(chǔ)能電池補(bǔ)充為電動(dòng)車(chē)充電。當(dāng)充電功率小于配網(wǎng)容量時(shí)，配電網(wǎng)剩余容量為儲(chǔ)能充電直至充滿；削峰填谷策略則是在電網(wǎng)平谷時(shí)段，利用電網(wǎng)能量為電動(dòng)車(chē)充電，剩余容量可為儲(chǔ)能充電直至充滿。在電網(wǎng)尖峰時(shí)段，優(yōu)先利用儲(chǔ)能為電動(dòng)車(chē)充電，不足的功率從電網(wǎng)獲取。

圖3 場(chǎng)站級(jí)調(diào)度策略

場(chǎng)站級(jí)調(diào)度是基于充電樁輪充技術(shù)實(shí)現(xiàn)充電負(fù)荷的最大利用，利用場(chǎng)站柔性負(fù)荷調(diào)度保證變壓器在安全負(fù)載內(nèi)運(yùn)行，保護(hù)關(guān)鍵用電。平臺(tái)級(jí)調(diào)度以平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過(guò)儲(chǔ)能等新能源技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市級(jí)區(qū)域能量調(diào)度，降低充電對(duì)電網(wǎng)的沖擊，還可在云端服務(wù)器增加遠(yuǎn)程功率控制策略，提供在線自主學(xué)習(xí)充電樁運(yùn)營(yíng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成契合該場(chǎng)站功率調(diào)配模型，做到智能調(diào)節(jié)功率。

圖4 平臺(tái)級(jí)調(diào)度策略

當(dāng)未來(lái)動(dòng)力電池成本下降到可以利用峰谷差價(jià)獲取收益時(shí)，還可增加能量的雙向流動(dòng)，將電動(dòng)汽車(chē)作為分布式移動(dòng)儲(chǔ)能資源，充電樁承擔(dān)車(chē)輛和電網(wǎng)的連接任務(wù)，形成車(chē)電上網(wǎng)的智能充放電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)售電增值。當(dāng)新能源車(chē)輛規(guī)模達(dá)到一定程度后可與現(xiàn)有電網(wǎng)形成深度需求調(diào)節(jié)，將雙向充電樁作為應(yīng)急電源，在微網(wǎng)離網(wǎng)停電時(shí)調(diào)集電動(dòng)汽車(chē)與樁相連，進(jìn)行臨時(shí)供電，增強(qiáng)充電網(wǎng)絡(luò)的靈活互通性，減少對(duì)配電增容改造的影響，具有較高實(shí)用價(jià)值和產(chǎn)品化前景。

(4) 互聯(lián)互通，“車(chē)+樁+網(wǎng)+人”合一

V2G理念是傳統(tǒng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈步入“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代最關(guān)鍵的一筆，“車(chē)-樁-網(wǎng)-人”的互動(dòng)連接在于信息與資源的共享。但目前充電運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)都是為各自網(wǎng)絡(luò)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)充電需求提供服務(wù)，各系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，還未形成一套完整的技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)，互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)主要集中在“車(chē)-樁”之間技術(shù)接口，缺乏運(yùn)營(yíng)相關(guān)的接口標(biāo)準(zhǔn)。而高度開(kāi)放的電動(dòng)汽車(chē)充電互聯(lián)互通云平臺(tái)，應(yīng)支持車(chē)-樁-網(wǎng)的全面互聯(lián)互通，支持與政府系統(tǒng)的深度融合，與配電網(wǎng)絡(luò)的靈活調(diào)度，與智慧交通、財(cái)政等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成應(yīng)用，基于大數(shù)據(jù)分析挖掘，為充電設(shè)施規(guī)劃和政策制定提供輔助決策。能為運(yùn)營(yíng)商、用戶、第三方機(jī)構(gòu)等搭建一個(gè)溝通合作的基礎(chǔ)平臺(tái)，便利電動(dòng)汽車(chē)用戶，拓展充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)服務(wù)新模式，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈資源的整合，推動(dòng)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。 車(chē)電網(wǎng)研發(fā)的充電云平臺(tái)，致力于實(shí)現(xiàn)平臺(tái)間的互聯(lián)互通，充電設(shè)施統(tǒng)一接入管理，資源與數(shù)據(jù)高度共享，用戶可通過(guò)云平臺(tái)使用不同運(yùn)營(yíng)商的樁輕松完成充電漫游，屆時(shí)用戶僅憑一臺(tái)手機(jī)就可享受到日常充電、電動(dòng)汽車(chē)租賃、充電樁運(yùn)維、私樁分享、售電套利等一系列服務(wù)。平臺(tái)服務(wù)以充電業(yè)務(wù)為核心，串聯(lián)充電設(shè)施采購(gòu)、建站運(yùn)營(yíng)、售后維護(hù)、停車(chē)管理、分時(shí)租賃、整車(chē)銷(xiāo)售、保險(xiǎn)服務(wù)、周邊商場(chǎng)等業(yè)務(wù)線，滿足多元化需求，促進(jìn)生態(tài)圈企業(yè)融合共生，放大整體價(jià)值，助力充電事業(yè)持續(xù)發(fā)展。

圖5 互聯(lián)互通構(gòu)架圖

圖6 “車(chē)+樁+網(wǎng)+人”生態(tài)圈式經(jīng)營(yíng)

3 結(jié)論

隨著國(guó)家在新能源汽車(chē)行業(yè)的加大投入，充電樁產(chǎn)業(yè)也迎來(lái)了爆發(fā)式增長(zhǎng)，在大規(guī)模擴(kuò)張的同時(shí)也遇到了不少問(wèn)題，其發(fā)展前景可謂是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。本文分析了目前行業(yè)內(nèi)遇到的一些問(wèn)題：配電網(wǎng)容量不足阻礙發(fā)展、無(wú)序充電拉大峰谷差、平臺(tái)開(kāi)放性和擴(kuò)展程度低。對(duì)充電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)提供了一些想法和思路：(1) 充電樁可與儲(chǔ)能結(jié)合，平滑充電負(fù)荷，提高設(shè)備穩(wěn)定性；(2) 采用V2G一體充放機(jī)，群充群控，調(diào)節(jié)負(fù)荷；(3) 建立從場(chǎng)站到平臺(tái)級(jí)的調(diào)度策略模型，配合儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)售電增值；(4) 實(shí)現(xiàn)平臺(tái)互通，加強(qiáng)車(chē)-樁-網(wǎng)-人的互動(dòng)連接，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境價(jià)值。本文提出從建立電動(dòng)汽車(chē)、充電樁的產(chǎn)品服務(wù)，到結(jié)合儲(chǔ)能提高智能電網(wǎng)的能效管理、綜合售能，再擴(kuò)展到智慧交通、助推“大交通+小交通+私人交通”的新型綠色交通生態(tài)體系，通過(guò)數(shù)據(jù)流和能量流，把人、車(chē)、環(huán)境、城市有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，發(fā)展未來(lái)新能源汽車(chē)領(lǐng)域更大的生態(tài)圈。

[1] 朱曉嶺, 楊靜, 于德明, 等. 規(guī)模化電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)配電網(wǎng)電纜老化的影響[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備, 2018, 38(6): 117-123, 130.

ZHU Xiaoling, YANG Jing, YU Deming, et al. Impact of large-scale EVs charging load on aging effect of power cables[J]. Electric Power Automation Equipment, 2018, 38(6): 117-123, 130.

[2] 李惠玲, 白曉民. 電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)配電網(wǎng)的影響及對(duì)策[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2011, 35(17): 38-43.

LI Huiling, BAI Xiaoming. Impacts of electric vehicles charging on distribution grid[J]. Automation of Electric Power Systems, 2011, 35(17): 38-43.

[3] 武圣, 易正, 孫玉昆, 等. 基于智能地鎖解決燃油車(chē)占位和充電預(yù)約的技術(shù)研究與設(shè)計(jì)[J]. 現(xiàn)代信息科技, 2018, 2(3): 167-169.

WU Sheng, YI Zheng, SUN Yukun, et al. Technical research and design based on smart ground lock to solve fuel truck occupancy and charge reservation[J]. Modern Information Technology, 2018, 2(3): 167-169.

[4] 葛少云, 馮亮, 劉洪, 等. 考慮電量分布及行駛里程的高速公路充電站規(guī)劃[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備, 2013, 33(7): 111-116.

GE Shaoyun, FENG Liang, LIU Hong, et al. Planning of charging stations on highway considering power distribution and driving mileage[J]. Electric Power Automation Equipment, 2013, 33(7): 111-116.

[5] 國(guó)務(wù)院. “十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃[EB/OL]. (2012－09－14) [2018－01－02]. http:∥www.caepi.org. cn/p/1211/28731.html.

[6] 郭建龍, 文福拴. 電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)電力系統(tǒng)的影響及其對(duì)策[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備, 2015, 35(6): 1-9.

GUO Jianlong, WEN Fushuan. Impact of electric vehicle charging on power system and relevant counter measures[J]. Electric Power Automation Equipment, 2015, 35(6): 1-9.

[7] 陳麗丹, 聶涌泉, 鐘慶. 基于出行鏈的電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷預(yù)測(cè)模型[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2015, 30(4): 216-225.

CHEN Lidan, NIE Yongquan, ZHONG Qing. A model for electric vehicle charging load forecasting based on trip chains[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2015, 30(4): 216-225.

[8] MEYERS M K, SCHNEIDER K, PRATT R. Impacts assessment of plug-in hybrid vehicles on electric utilities and regional US power grids: Part 1 technical analysis[R]. Richland, WA, USA: Pacific Northwest National Laboratory, 2007.

[9] ZHANG P, QIAN K, ZHOU C, et al. A methodology for optimization of power systems demand due to electric vehicle charging load[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2012, 27(3): 1628-1636.

[10] 胡宇航, 皮一晨, 崔靜安, 等. 電動(dòng)汽車(chē)充電站負(fù)荷建模研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2017, 45(8): 107-112.

HU Yuhang, PI Yichen, CUI Jingan, et al. Research on electric vehicle charging station modeling[J]. Power System Protection and Control, 2017, 45(8): 107-112.

[11] 王建, 吳奎華, 劉志珍, 等. 電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)配電網(wǎng)負(fù)荷的影響及有序控制研究[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備, 2013, 33(8): 47-52.

WANG Jian, WU Kuihua, LIU Zhizhen, et al. Impact of electric vehicle charging on distribution network load and coordinated control[J]. Electric Power Automation Equipment, 2013, 33(8): 47-52.

[12] 熊虎, 向鐵元, 榮欣, 等. 電動(dòng)汽車(chē)電池更換站布局的最優(yōu)規(guī)劃[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備, 2012, 32(9): 1-6.

XIONG Hu, XIANG Tieyuan, RONG Xin, et al. Optimal allocation of electric vehicle battery swap station[J]. Electric Power Automation Equipment, 2012, 32(9): 1-6.

[13] KAZERONI M, KAR N C. Impact analysis of EV battery charging on the power system distribution transformers[C]∥2012 IEEE International Electric Vehicle Conference ( IEVC), Piscataway, NJ, USA: IEEE, 2012: 6.

[14] 郇嘉嘉, 左鄭敏. 廣東電網(wǎng)負(fù)荷特性典型日選取研究[J]. 電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào), 2017, 32(1): 164-170.

XUN Jiajia, ZUO Zhengmin. Research on typical day selection method of Guangdong power grid load[J]. Journal of Electric Power Science and Technology, 2017, 32(1): 164-170.

[15] 謝東亮, 張宇瓊, 吳巨愛(ài), 等. 容量受限下電動(dòng)汽車(chē)充電策略優(yōu)化及應(yīng)急備用能力分析[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2018, 42(11): 56-63.

XIE Dongliang, ZHANG Yuqiong, WU Juai, et al. Charging optimization strategy and capability analysis as reserve measures for electric vehicles under limited-capacity area[J]. Automation of Electric Power Systems, 2018, 42(11): 56-63.

[16] 鄧詩(shī)蕾, 王明渝. 直流微電網(wǎng)潮流控制器與分布式儲(chǔ)能協(xié)同控制策略[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2018, 46(24): 40-46.

DENG Shilei, WANG Mingyu. Cooperative control strategy of DC microgrid power flow controller and distributed energy storage system[J]. Power System Protection and Control, 2018, 46(24): 40-46.

[17] 王閃閃, 趙晉斌, 毛玲, 等. 基于電動(dòng)汽車(chē)移動(dòng)儲(chǔ)能特性的直流微網(wǎng)控制策略[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2018, 46(20): 31-38.

WANG Shanshan, ZHAO Jinbin, MAO Ling, et al. A control strategy based on mobile energy storage characteristic of electric vehicles in DC micro-grid[J]. Power System Protection and Control, 2018, 46(20): 31-38.

[18]張喆, 邱艷. 公用充電站車(chē)樁人互動(dòng)深化應(yīng)用研究[J].供用電, 2018, 35(9): 47-52.

ZHANG Zhe, QIU Yan. Research on deepening application of vehicle-piling-people in public charging station[J]. Distribution & Utilization, 2018, 35(9): 47-52.

Flexible and interactive charging network construction

LI Pu

(Shenzhen Carenergynet Co., Ltd., Shenzhen 518057, China)

With the rapid development of electric vehicle ownership, the construction of corresponding charging network ushered in a period of rapid development, but many problems also have been exposed. In order to improve the construction level of EV charging network, the problems existing in the current construction process of charging network, such as insufficient power distribution capacity, unordered charging, low openness of platform and so on, are analyzed. Through the comprehensive scheme consist of storage and charging combination, V2G technology, the charging load scheduling model on the power side and the in-depth interactive of "vehicle-charger-network-human", some ideas and methods are provided for the construction of a more flexible, interconnected, reliable and intelligent charging network, so as to improve the economic efficiency, safety stability and environmental friendliness of the distribution network.

charger; V2G; charging strategy; interconnection and interworking; vehicle-charger-network-human

2018-10-25

李 璞 (1978—)，男，碩士，中級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)樾履茉雌?chē)供電。E-mail: Lipu1@szclou.com