毛 玲，趙進(jìn)國(guó)，趙晉斌

“電動(dòng)汽車-充電樁-電網(wǎng)”的協(xié)調(diào)與互動(dòng)

毛 玲，趙進(jìn)國(guó)，趙晉斌

(上海電力大學(xué)，上海 200090)

隨著太陽能、風(fēng)能等新能源的大力發(fā)展，作為新能源消納的主體之一，電動(dòng)汽車的數(shù)量一直保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，這也帶動(dòng)著充電樁等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，但同時(shí)也為電網(wǎng)穩(wěn)定性帶來了不小的挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)三者之間的協(xié)調(diào)與互動(dòng)成了現(xiàn)階段的首要任務(wù)。首先對(duì)電動(dòng)汽車、充電樁、電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析介紹，然后總結(jié)歸納了現(xiàn)有的車-樁-網(wǎng)協(xié)調(diào)與互動(dòng)技術(shù)，最后就未來“電動(dòng)汽車-充電樁-電網(wǎng)”的協(xié)調(diào)與互動(dòng)發(fā)展方向做了展望。

電動(dòng)汽車；充電樁；協(xié)調(diào)與互動(dòng)；電網(wǎng)穩(wěn)定性

0 引言

隨著可再生能源的浪潮迭起，新能源汽車備受關(guān)注，2020年10月9日，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議通過的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出，2025年新能源汽車銷量占比將達(dá)到25%左右，2035年國(guó)內(nèi)公共領(lǐng)域用車實(shí)現(xiàn)全面電動(dòng)化。電動(dòng)汽車全面化也在刺激著充電樁等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，但是電動(dòng)汽車的隨機(jī)性以及充電樁的不均衡發(fā)展將會(huì)給電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來沖擊[1]。如何通過充電樁實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車與電網(wǎng)融合的利益最大化，成了目前階段急需解決的一個(gè)重大問題。

目前，有許多學(xué)者提出了車-樁-網(wǎng)互動(dòng)的技術(shù)策略，文獻(xiàn)[2]首先分析了車-樁-網(wǎng)互動(dòng)的幾個(gè)綜合效益指標(biāo)，然后以幾個(gè)典型有序充電模型為例，從穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)型、環(huán)境友好性方面探討了其對(duì)電網(wǎng)綜合效益的影響；文獻(xiàn)[3]根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)的負(fù)荷狀態(tài)，通過智能算法的調(diào)度優(yōu)化，滿足了電動(dòng)汽車對(duì)電網(wǎng)的削峰填谷；文獻(xiàn)[4]通過對(duì)充電樁與電網(wǎng)的耦合關(guān)系分析以及綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立，提出了車-樁-網(wǎng)的協(xié)同規(guī)劃研究方法，探討了在能源互聯(lián)網(wǎng)的大背景下一種新的規(guī)劃運(yùn)營(yíng)模式。文獻(xiàn)[5]根據(jù)某住宅小區(qū)的充電負(fù)荷模型，基于數(shù)學(xué)解析法探討了有序充電行為對(duì)配電網(wǎng)的影響。

本文首先定量分析了電動(dòng)汽車、充電樁、電網(wǎng)的現(xiàn)狀，然后從虛擬同步機(jī)、均流技術(shù)、并網(wǎng)穩(wěn)定性等多個(gè)方面介紹了車-樁-網(wǎng)協(xié)調(diào)與互動(dòng)的最新研究進(jìn)展，最后對(duì)未來該領(lǐng)域的發(fā)展做了展望。

1 背景

從上世紀(jì)九十年代初開始，我國(guó)汽車年產(chǎn)量和銷量從原來不足一百萬輛連續(xù)增長(zhǎng)到了近年來的兩千多萬輛，隨著汽車保有量的攀升，我國(guó)汽油消費(fèi)量也呈現(xiàn)了指數(shù)型增長(zhǎng)，在2019年，我國(guó)汽油消費(fèi)量達(dá)到了12 845萬噸，占到了石油消費(fèi)總量的1/3，對(duì)我國(guó)石油消耗造成了嚴(yán)重負(fù)擔(dān)。而目前我國(guó)的石油供給增長(zhǎng)主要依靠進(jìn)口，據(jù)《中國(guó)油氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析與展望報(bào)告藍(lán)皮書(2019-2020)》顯示，2019年我國(guó)原油對(duì)外依存度已經(jīng)達(dá)到了70.8%，預(yù)計(jì)未來我國(guó)的原油對(duì)外依存度還將持續(xù)上升。

電動(dòng)汽車作為一種使用清潔能源、零排放的新型交通工具，在近年來得到了廣泛的使用。與傳統(tǒng)的燃油車相比，其具有節(jié)能環(huán)保、成本低、效率高、噪音小的顯著優(yōu)勢(shì)，低碳經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主旋律，電動(dòng)汽車作為新能源戰(zhàn)略和智能電網(wǎng)的重要組成部分，必將成為今后中國(guó)汽車工業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。

現(xiàn)階段，電動(dòng)汽車充電模式主要包括以下三種方式：有線充電、換電方式、無線充電。

有線充電通過導(dǎo)線將電能傳輸?shù)诫妱?dòng)汽車給電池充電，目前最主流的兩種方式是交流充電和直流充電。交流充電的電流和功率較低，充電機(jī)功率一般為3.5 kW和7 kW，被稱為慢充，交流充電對(duì)電池壽命和電網(wǎng)沖擊的影響較小，但是其充電時(shí)間一般都在6 h以上，當(dāng)面臨緊急情況時(shí)，難以滿足其補(bǔ)充需求。為了針對(duì)長(zhǎng)距離旅行或者緊急情況的快速需求，直流充電應(yīng)用而生，相比交流充電，直流充電的輸入電流要大得多，其充電時(shí)間一般在10～30 min，大多數(shù)國(guó)內(nèi)大型充電站都采用直流充電方式，其充電機(jī)功率非常大，能夠輸出30 kW或者更高的功率，目前國(guó)內(nèi)的直流充電機(jī)最高甚至達(dá)到了500 kW—大功率液冷快充充電樁，其大幅度提高了電動(dòng)汽車的充電效率，為用戶節(jié)約了大量的時(shí)間，但同時(shí)它也伴隨著巨大的電流沖擊，降低了電池組的壽命，提高了電池組的成本，兩種有線充電方式具體如表1所示。

表1 直流充電和交流充電

在全球大力發(fā)展電動(dòng)汽車技術(shù)的今天，充電頭接口標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一問題似乎成為了一個(gè)制約因素，目前的幾個(gè)聯(lián)盟都有著各自制定的接口標(biāo)準(zhǔn)：CHAdeMO充電標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)標(biāo)GB/T20234充電標(biāo)準(zhǔn)、testa充電標(biāo)準(zhǔn)、CCS1充電標(biāo)準(zhǔn)(美國(guó))、CCS2充電標(biāo)準(zhǔn)(歐盟)，每個(gè)聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn)之間都存在一定的差異，這間接影響著全球的電動(dòng)汽車發(fā)展前景。而在2019年7月，ChaoJi充電技術(shù)正式被提出，由CHAdeMO協(xié)會(huì)和中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)共同發(fā)布，其原理圖如圖2所示，ChaoJi充電技術(shù)采用液冷方式，并增加溫度監(jiān)控系統(tǒng)，將最大充電功率提升到了900 kW，且能同時(shí)兼容國(guó)際上GB2015、CHAdeMO、CCS1、CCS2四大充電系統(tǒng)，解決了國(guó)際上現(xiàn)有充電系統(tǒng)存在的一系列缺陷和問題，為世界提供了一個(gè)統(tǒng)一、安全、可靠、低成本的充電系統(tǒng)解決方案。

圖1 ChaoJi充電連接組件原理圖

電動(dòng)汽車的換電技術(shù)通常包含換電站的設(shè)計(jì)、車輛結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、充換電結(jié)合與換電算法幾大類[6]。電動(dòng)汽車換電站需要將取下來的空電池進(jìn)行充能，待充能完畢后補(bǔ)充給后面的用戶繼續(xù)使用，而電動(dòng)汽車用戶只需要租用電池即可，但是電池更換系統(tǒng)的初始成本非常昂貴，并且相對(duì)于正常的充電站來說，換電站需要一個(gè)更大的空間來存放空電池和已充電的蓄電池。當(dāng)電動(dòng)汽車在換電站區(qū)域外進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間活動(dòng)時(shí)，會(huì)在電動(dòng)車輛后方加拖掛式小車來放置備用電池，或者對(duì)底盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造以適應(yīng)電池的更換，但是這樣也對(duì)用戶的安全性和便捷性造成了很大的困擾。而目前充換電結(jié)合和換電算法也只是停滯在研究層面，后續(xù)的改進(jìn)也受到了很大的限制。

無線充電是基于電磁感應(yīng)原理的一種無線電能傳輸技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)外大多采用電磁感應(yīng)與磁耦合諧振，也有少部分采用微波式，但是微波傳輸過程中伴隨著大量的能量損耗，其電磁輻射對(duì)人體健康也有著不容忽視的影響[7]。而相比微波式，電磁感應(yīng)和磁耦合諧振具有更高的性價(jià)比，電磁感應(yīng)式充電具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率，在近距離條件下(約0.1 m)可高達(dá)99%，磁耦合諧振式相較電磁感應(yīng)式具有更高的成本，但是其能在一個(gè)較寬的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高傳輸效率，具體的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)結(jié)構(gòu)圖

隨著全國(guó)電動(dòng)汽車的普及化，充電樁的數(shù)量也在大幅增加，2019年全國(guó)公共充電樁數(shù)量達(dá)到了51.6萬臺(tái)，其中15 kW以下的慢充樁數(shù)目占了42%，但使用占比只有2%；60 kW以上的快充樁數(shù)目占了31%，但使用占比卻達(dá)到了54%。除了慢充樁和快充樁的供需不平衡，還存在著諸如：充電樁建設(shè)部分不均勻、燃油車霸占停車位、公共樁缺乏成熟商業(yè)模式、私人建樁難度大等一系列問題。因此，如何提高充電樁的可利用率來推動(dòng)電動(dòng)汽車的快速發(fā)展正變得迫在眉睫。

國(guó)家電網(wǎng)“十四五規(guī)劃”提出要建設(shè)具有中國(guó)特色國(guó)際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，實(shí)現(xiàn)三步走跨越目標(biāo)，2025年實(shí)現(xiàn)增量替代—根本扭轉(zhuǎn)化石能源增長(zhǎng)勢(shì)頭，煤電裝機(jī)占比由2019年的51.8%下降至2025年的37.3%，清潔能源裝機(jī)占比由2019年的41.9%提高到2025年的57.5%；2035年實(shí)現(xiàn)存量替代—加快煤電退出，清潔能源和電能成為生產(chǎn)側(cè)和消費(fèi)側(cè)第一大能源；2050年實(shí)現(xiàn)全面轉(zhuǎn)型—全面建成中國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)，清潔能源占一次側(cè)能源比重達(dá)到74%。而這也必然會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不斷減小，系統(tǒng)調(diào)節(jié)頻率能力持續(xù)下降，所以電網(wǎng)需要更多的靈活資源參與調(diào)節(jié)。

電動(dòng)汽車的接入正好有效解決了這一問題，此外，隨著電動(dòng)汽車和充電樁數(shù)量的不斷增加，未來電動(dòng)汽車將會(huì)成為電網(wǎng)一種重要的新型負(fù)荷，但由于電動(dòng)汽車充放電的不確定性，大規(guī)模電動(dòng)汽車接入將會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生一系列危害，比如：電網(wǎng)電壓下降、諧波污染、三相不平衡、增加配電網(wǎng)的網(wǎng)損以及減少配電變壓器的壽命等。同時(shí)，電動(dòng)汽車具備其他負(fù)荷所不具有的儲(chǔ)能特性，如圖3所示，充分發(fā)揮電動(dòng)汽車的充放電優(yōu)勢(shì)，在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)根據(jù)管理需求將電能反饋給電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)能量存儲(chǔ)與電網(wǎng)電能的雙向交換，解決電網(wǎng)負(fù)荷供需不平衡，具有非常重要的意義。

圖3 電動(dòng)汽車在分布式發(fā)電系統(tǒng)中的儲(chǔ)能特性

電動(dòng)汽車作為移動(dòng)儲(chǔ)能裝置，在協(xié)同消納新能源、削峰填谷等方面具有非常廣闊的前景，然而，一般情況下電動(dòng)汽車具有隨機(jī)性和盲從性，很難直接實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的融合，并且當(dāng)電網(wǎng)處于峰值時(shí)刻時(shí)電動(dòng)汽車的需求反而會(huì)比較大，而當(dāng)峰谷時(shí)刻時(shí)電動(dòng)汽車的需求反而會(huì)比較小，相關(guān)預(yù)測(cè)分析如表2所示。因此，電動(dòng)汽車無序充電行為會(huì)加劇電網(wǎng)的峰谷差，對(duì)電網(wǎng)的整體穩(wěn)定產(chǎn)生不利的影響，給電網(wǎng)帶來巨大的損失。

表2 無序充電下對(duì)負(fù)荷的影響預(yù)測(cè)

文獻(xiàn)[8-9]針對(duì)配電網(wǎng)的四個(gè)主要指標(biāo)：電壓質(zhì)量、網(wǎng)損、峰值負(fù)荷、峰谷差，并以IEEE33節(jié)點(diǎn)配網(wǎng)系統(tǒng)作為算例進(jìn)行分析，研究了電動(dòng)汽車的無序充電行為對(duì)配電網(wǎng)的影響。隨著電動(dòng)汽車滲透率的上升會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)峰值負(fù)荷不斷增加，進(jìn)而影響電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)損耗，當(dāng)滲透率增加到一定程度時(shí)，甚至?xí)霈F(xiàn)電壓越限的情況，對(duì)電網(wǎng)的安全性造成極大的破壞，除此之外，還會(huì)引起諧波污染、電能質(zhì)量檢測(cè)與管理困難、降低功率因數(shù)、各級(jí)配電網(wǎng)保護(hù)動(dòng)作跳閘風(fēng)險(xiǎn)等各種問題。

2 車-樁-網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)

電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)(Vehicle-to-Grid, V2G)是指電動(dòng)汽車與電網(wǎng)在公共信息共享的前提下，電動(dòng)汽車通過充電樁參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)的機(jī)制。其通過控制充放電速度和充放電方式的不同，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行正弦整流、功率因數(shù)校正以及輸出電壓控制，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車和電網(wǎng)的雙向互動(dòng)。V2G和源網(wǎng)荷儲(chǔ)在原理上相似，在實(shí)際需求中又可以很好的融合，實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，如圖4所示。

圖4 “源網(wǎng)荷儲(chǔ)”與“車樁網(wǎng)”

實(shí)質(zhì)上，“車-樁-網(wǎng)”互動(dòng)模式是從不同手段與層次實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的有序充電行為，其對(duì)配電網(wǎng)的影響主要體現(xiàn)在五個(gè)方面。

1) 對(duì)配電網(wǎng)負(fù)荷特性的影響：平抑負(fù)荷波動(dòng)、提高配網(wǎng)負(fù)荷率、降低最大負(fù)荷。

2) 對(duì)配電網(wǎng)需求側(cè)資源發(fā)展的影響：增加需求側(cè)資源種類。

3) 對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的影響：減緩城市電網(wǎng)建設(shè)與局部配電網(wǎng)建設(shè)改造，降低城市建設(shè)改造成本。

4) 對(duì)配電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的影響：增大電網(wǎng)靈活調(diào)節(jié)能力。

5) 對(duì)供電服務(wù)的影響：提高供電服務(wù)水平，促進(jìn)供電服務(wù)類型多樣化。

以下本文將從虛擬同步機(jī)技術(shù)、一機(jī)多充均流技術(shù)、預(yù)同步技術(shù)、并網(wǎng)穩(wěn)定性四個(gè)方面介紹車-樁-網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)。

2.1 充電樁與虛擬同步機(jī)技術(shù)

圖5 LCL電壓型控制逆變器控制策略

電動(dòng)汽車不僅可以作為移動(dòng)性負(fù)荷消納新能源，同時(shí)也可以作為儲(chǔ)能系統(tǒng)反向給電網(wǎng)供能。當(dāng)充電樁作為虛擬同步電機(jī)直流側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)側(cè)直流母線電壓的穩(wěn)定和系統(tǒng)功率平衡起關(guān)鍵作用。文獻(xiàn)[11]通過分析VSG各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定以及對(duì)儲(chǔ)能充放電功率的影響，建立了儲(chǔ)能模型，如圖6所示，并得出了以保護(hù)儲(chǔ)能為目標(biāo)的實(shí)時(shí)功率限值，基于儲(chǔ)能限值確定VSG控制參數(shù)邊界，即系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行上邊界；同時(shí)為了保證頻率穩(wěn)定和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能得出下邊界。在這個(gè)取值區(qū)域內(nèi)，在防止儲(chǔ)能單元超限的同時(shí)兼顧了VSG動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。

圖6 儲(chǔ)能型虛擬同步機(jī)控制策略

2.2 一機(jī)多充均流技術(shù)

電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)會(huì)造成電網(wǎng)側(cè)直流母線電壓的下降，文獻(xiàn)[12]分析了傳統(tǒng)下垂控制中線路阻抗對(duì)系統(tǒng)功率分配和電壓電能質(zhì)量等方面造成的不良影響，并針對(duì)直流電網(wǎng)的特殊結(jié)構(gòu)，提出了一種主動(dòng)檢測(cè)線路電阻的方法，經(jīng)過脈沖注入和檢測(cè)使變流器控制系統(tǒng)獲得線路電阻信息，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)下垂系數(shù)補(bǔ)償，仿真表明，該方法不需要在初始回路中增加額外的硬件設(shè)備，就可以提高共流精度并恢復(fù)直流母線電壓。

2.3 預(yù)同步技術(shù)

文獻(xiàn)[13]針對(duì)電動(dòng)汽車入網(wǎng)問題，在電壓控制型并網(wǎng)逆變器的基礎(chǔ)上提出了一種可以快速且平穩(wěn)完成預(yù)同步過程的控制方法，控制策略如圖7所示。其通過控制并網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相角來實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的同步，既可以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)輸電，又可以孤島運(yùn)行，且具備同步發(fā)電機(jī)工作特性。該方法包含同步檢測(cè)單元和同步調(diào)節(jié)單元，其中，同步檢測(cè)單元不僅可以生成并網(wǎng)信號(hào)，還可以為同步調(diào)節(jié)單元提供控制參考信息，而同步調(diào)節(jié)單元包含一次調(diào)節(jié)與二次調(diào)節(jié)，一次調(diào)節(jié)能夠根據(jù)電網(wǎng)信息線性地反向調(diào)節(jié)軸壓參考值，二次調(diào)節(jié)通過改變逆變器輸出頻率實(shí)現(xiàn)了相位角同步。通過仿真實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證，所提出的改進(jìn)單相鎖相環(huán)技術(shù)在電網(wǎng)頻率未知的情況下，使同步檢測(cè)單元仍能保持精確性，且二次調(diào)節(jié)縮小了電網(wǎng)與逆變器之間的幅值和頻率差值，在不影響并網(wǎng)效果的前提下，降低了對(duì)參數(shù)的要求，提高了逆變器的適應(yīng)能力，即使在非理想情況下，逆變器也可以快速平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。

圖7 預(yù)同步調(diào)節(jié)單元控制框圖

2.4 并網(wǎng)穩(wěn)定性

隨著電動(dòng)汽車通過充電樁接入電網(wǎng)，會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜化，引發(fā)新型次同步振蕩以及超同步振蕩問題。傳統(tǒng)的阻抗分析法在應(yīng)用于復(fù)雜并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題時(shí)存在一定的局限性。文獻(xiàn)[14]將阻抗比的概念推廣到了具有樹結(jié)構(gòu)的并網(wǎng)系統(tǒng)，從而獲得系統(tǒng)的阻抗比矩陣，所推導(dǎo)出的等價(jià)開環(huán)函數(shù)與相應(yīng)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)流程可以較準(zhǔn)確地判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性；文獻(xiàn)[15]通過重塑阻抗判據(jù)來準(zhǔn)確表征逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)的真實(shí)相位裕度信息，重塑后的阻抗判據(jù)在采用變流控制參數(shù)的并網(wǎng)逆變器控制策略中，無需判定等效電流源是否穩(wěn)定。文獻(xiàn)[16]提出了一種基于儲(chǔ)能系統(tǒng)的虛擬同步發(fā)電機(jī)來補(bǔ)償電網(wǎng)的慣性和阻尼損失，如圖8所示。該方法首次將自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在VSG方面并提出了一種自適應(yīng)控制策略，利用學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、學(xué)習(xí)速度快的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)調(diào)整虛擬慣性，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)能力，同時(shí)也減少了跟蹤穩(wěn)態(tài)頻率時(shí)的頻率超調(diào)，然后，在固定阻尼比的基礎(chǔ)上根據(jù)慣性的變化自適應(yīng)調(diào)整阻尼系數(shù)，進(jìn)一步抑制了振蕩，具有比較好的減振能力。

圖8 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)VSG原理圖

3 研究展望

未來電動(dòng)汽車-充電樁-電網(wǎng)間的互動(dòng)將成為下一步的能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要方向，也將成為電力電子、電力系統(tǒng)、通信、調(diào)度等多方面的綜合體現(xiàn)，未來的一些研究工作可能會(huì)從下面四個(gè)方向具體展開。

1) 硬件性能優(yōu)化：從目前交流樁以及直流樁的應(yīng)用場(chǎng)景來說，直流充電樁因?yàn)槠淇焖俚某潆娝俣扔兄糜诠蚕淼膹V闊前景，而一些新興的寬禁帶器件，如SiC(碳化硅)、GaN(氮化鎵)，因?yàn)樗鼈冃⌒突?、輕量化、高頻化的特點(diǎn)，導(dǎo)致其具有良好的散熱性能以及更高的功率密度，在直流充電樁的應(yīng)用上也具有更大的應(yīng)用空間。

2) 服務(wù)平臺(tái)建設(shè)：通過搭建服務(wù)型平臺(tái)，來促進(jìn)車-樁-網(wǎng)的融合，利用充電樁的分布布局，可作為廣告服務(wù)的宣傳載體；利用充電樁接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，可發(fā)展成為服務(wù)平臺(tái)終端，如水電煤氣繳費(fèi)系統(tǒng)等。

3) 三網(wǎng)合一：將充電樁與智能電網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)融合在一起，利用大數(shù)據(jù)優(yōu)化充電樁位置布局，提高充電樁的利用率，通過合理安排充電時(shí)間，平滑電網(wǎng)負(fù)荷曲線，提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

4) 統(tǒng)一兼容標(biāo)準(zhǔn)：ChaoJi充電技術(shù)解決了現(xiàn)有充電系統(tǒng)的一系列問題，下一步，推動(dòng)ChaoJi充電系統(tǒng)納入充電標(biāo)準(zhǔn)，使ChaoJi成為具有全球兼容性的通用標(biāo)準(zhǔn)很有必要。

4 結(jié)論

隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，未來電動(dòng)汽車-充電樁-電網(wǎng)的融合會(huì)給電網(wǎng)減輕不小的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也會(huì)加快能源互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代進(jìn)程。本文首先對(duì)電動(dòng)汽車、充電樁、電網(wǎng)的現(xiàn)狀以及電動(dòng)汽車無序充電行為對(duì)電網(wǎng)的影響進(jìn)行了分析，然后，在電動(dòng)汽車有序充電的基礎(chǔ)上，提到了電力電子技術(shù)在車-樁-網(wǎng)融合上的應(yīng)用，最后，從硬件性能優(yōu)化、服務(wù)平臺(tái)建設(shè)、三網(wǎng)合一和統(tǒng)一兼容標(biāo)準(zhǔn)四個(gè)方面展望了電動(dòng)汽車-充電樁-電網(wǎng)間融合的重點(diǎn)研究方向。

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Research on the Operating Models of Electric Vehicle Public Charging Infrastructure

MAO Ling, ZHAO Jinguo, ZHAO Jinbin

(College of Electrical Engineering, Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China)

with the vigorous development of new energy sources such as solar energy and wind energy, as one of the main bodies of new energy consumption, the number of electric vehicles is also increasing sharply, which also leads to the vigorous development of related industries such as charging piles。But at the same time, it also brings a great challenge to the stability of the power grid, thus realizing the coordination and interaction among the three has become the first task at this stage. First, the current situation of electric vehicle, charging pile and power grid is analyzed and introduced from the current background, then the existing vehicle-pile-network coordination and interaction technology is summarized, and finally the future development direction is prospected.

electric vehicle; charging pile; coordination and interaction; grid stability

2022-09-05；

2022-11-02

毛 玲(1981—)，女，博士，講師，研究方向?yàn)殡妱?dòng)汽車有序充電、電動(dòng)汽車能源供給、多微機(jī)器人協(xié)作通信等；E-mail:maoling2290@shiep.edu.cn

趙進(jìn)國(guó)(1997—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)殡妱?dòng)汽車有序充電；E-mail:1767093975@qq.com

趙晉斌(1972—)，男，通信作者，博士，教授，研究方向?yàn)殡娏﹄娮与娐?，裝置與系統(tǒng)，電力電子電路的智能化及模塊化技術(shù)，現(xiàn)代電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，新能源發(fā)電技術(shù)，無線電能傳輸技術(shù)。E-mail: zhaojinbin@ shiep.edu.cn