电动汽车充放电管理综述

2022-09-10

随着世界上不可再生能源的大量消耗, 人们急需寻找新能源维持社会发展, 电动汽车作为正在培育和发展的战略性新兴产业之一, 已成为新能源汽车发展的主要方向, 也逐渐代替燃烧汽油的汽车, 成为未来最有发展潜力的交通工具。为了加快发展新能源汽车, 我国开始建设电动汽车换电站、充电站和充电桩, 但是随着电动汽车销量逐步增加电动汽车的充电问题越来越突出, 我国从“九五”开始明确支持电动汽车的发展和示范运行, 加快建设充换电站和充电桩。我国逐渐完善电动汽车管理系统, 促使更多的电动汽车接入电网充电系统, 尽量解决电动汽车无序充放电现状。本文笔者在此方面进行深入研究, 并提出对其进行有序充放电管理的建议, 以期望能够在加快我国新能源电动汽车发展方面做出一份贡献。

一、电动汽车简介

电动汽车是指以车载电源为动力, 用电机驱动车轮行驶, 符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小, 其前景被广泛看好, 但当前技术尚不成熟。现在电动汽车分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车三类, 纯电动汽车由电动机驱动的汽车, 纯电动汽车的驱动电机、调速控制器、动力电池、车载充电器四大部件与燃油汽车不同, 行车时速比较低;混合动力指既充电行驶和燃油行驶均具备的汽车, 动力系统的结构包括串联式混合动力、并联式混合动力和混联式混合动力三种, 能够保证行车时速较高, 也能够保护环境;燃料电池是以燃料电池作为动力电源的汽车。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物, 因此燃料电池车辆是无污染汽车, 燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2~3倍, 因此从能源的利用和环境保护方面, 燃料电池汽车是一种理想的车辆。

二、电动汽车充电模式

电动汽车的充放电方式多种多样, 主要有单向无序电能供给模式、单向有序电能供给模式与双向有序电能转换模式三种模式, 并且学者还在研究其他各种充放电模式。

(一) 单向无序电能供给模式

单向无序电能供给模式是指电动汽车接入电网即充电的模式, 这是目前最常见的充电模式, 主要是电动汽车上有车载电池, 可以在有电的地方采用单向变流技术接入电网进行充电, 该技术已经很成熟, 现在很多交通工具, 例如电瓶车等, 均可以使用, 不要求充电车辆接入电网能量管理系统, 主要由使用者确定是否进行充放电, 但是这样会增加电网的调峰难度。

(二) 单向有序电能供给模式

单向有序电能供给模式又分为TC (Timed Charging, TC) 模式和V1G (Vehicles Plug-in with Logic/control Regulated Charge, V1G) 模式, TC模式是指充电站通过限定电动汽车的充电时间达到错峰充电, 有效规避电网负荷高峰时段充电而影响电网系统正常运行的一种充电模式, 降低用户经济成本, 不需要与电网系统进行实时通信, 并且也能降低用户的用电成本。V1G模式则相反, 受电网控制, 并且在充电过程中与电网实时通信, 在电网规定的时间段进行充电, 这种模式能够提高电网利用率, 但是不能够像电网系统传输电能。

(三) 双向有序电能转换模式

双向有序电能供给模式是指电网能量系统控制电动汽车, 与电动汽车的车载电池进行能量转换, 在转换过程中实时通信。在该模式下电动汽车不仅可以通过电网系统进行充电, 也可以为电网系统提供电能, 起到备用电源和移动储能的作用。但是该模式还处于研究阶段, 并且V2G模式需要先进的电网通信、调度、控制与保护技术的支撑。

三、电动汽车充放电有序管理策略

(一) 管理充电桩充电负荷

在建立充电桩之前, 首先要制定合适的谷峰电价或者更加细化的分时电价, 能够保证充电桩充电用户在充电时处于充电桩的负荷低谷, 而放电时处于充电桩的负荷高峰, 进而达到削峰填谷的效果, 其次是分析充电桩附近区域用电情况, 合理定制电价激励机制, 定制各个充电时段的电价, 调整各个充电时段充电用户的数量, 防止二次移峰现象出现。

(二) 合理管理公交车充电站负荷

由于公交车都是在规定的时间内发车和停车, 充放电时间比较固定, 属于纯充电负荷, 因此, 企业或者相关单位可以直接编制有序供电方案, 或者公共汽车分批次充电, 尽量引导公共汽车在负荷低谷时刻充电, 在负荷高峰采用换电模式维持电网能量系统正常运行。

(三) 管控快速充电站负荷

现在为了解决很多突发事件, 出现并建设较多的快速充电站, 但是这类充电站的负荷波动较大, 可控性差, 因此, 在管理过程中尽可能的调节充电桩的功率, 减少对电网的冲击。快速充电站的电价由供电企业和充电站联合制定, 保证各方利益, 并且增加管理单位, 合理分配责任。

(四) 管控换电站负荷

换电站可以达到规模化充放电管理, 得到能够对电力系统产生频率调节、削峰填谷等作用。因此可以将作为储能设备, 作为平抑新能源的载体和电力系统经济调节系统, 在电网系统中能够监测电流功率, 实时调节电电网和频率, 降低电力系统运行成本, 节约电力资源。

四、结束语

综上所述, 电动汽车成为未来交通工具发展的主要方向, 但是由于电动汽车充放电无序管理问题日渐突出, 本文笔者根据社会上电动汽车发展趋势分析电动汽车包括单向有序电能供给模式、单向有序电能供给模式与双向有序电能转换模式三种模式, 并提出分类进行有序管理措施, 为电动汽车充放电有序管理提供资料, 减轻电动汽车发展阻力, 为加快社会新能源发展速度提供帮助。

摘要：随着科技的发展及普及, 出现了电动汽车, 并且现在电动汽车很大一部分都接入电网, 随时传输位置信息, 但是电动汽车无序充放电为电力系统的运行带来极大的不利影响, 因此需要采取措施引导电动汽车的充放电行为, 本文笔者简要介绍电动汽车充放电模式, 并提出电动汽车充放电有序管理策略, 为解决现在电动汽车无序充放电现状提供资料。

关键词：低碳,电动汽车,需求侧响应,管理策略