1、12供用電第27卷第3期2010年6月智能電網與電動汽車雙向互動技術綜述李瑾1,杜成剛2,張華1(1.上海久隆電力科技有限公司,上海200070;2.上海市電力公司技術與管理學院,上海200025)摘要:車輛到電網(V2G)技術實現了電網與電動汽車的雙向互動,是智能電網技術的重要組成部分。從V2G技術的概念出發,分析了V2G技術的工作原理、充放電業務流程,指出了要發展和推廣V2G技術,電動汽車企業和電網企業應在相關標準制定方面加強研究和合作。最后闡述了V2G相關技術國外研究應用現狀、V2G技術對電動汽車產業、智能電網的重要意義。關鍵詞:智能電網;車輛到電網(V2G);電動汽車;新能源中圖分類號

2、:TM76文獻標識碼:A文章編號:1006-6357(2010)02-3SummaryontheTwo2wayInteractionbetweenLIJin1,DUChenggang2,1(1.ShanghaiJiulongElectricPowerScience,ShanghaiChina;2.TechnologyandElectricPowerCompany,China)to2()technologywhichachievesthetwo2wayinteractionbetweenSmartGridandtheisanimportantcomponentofSmartGrid.Starti

3、ngfromtheconceptionofV2Gtechnology,itsworkingprinciple,charginganddischargingprocessareanalyzed.InordertodevelopandpromoteV2Gtechnology,electricvehicleenterprisesandthegridcompaniesshouldenhanceresearchandcooperationontherelevantstandardsandcriteria.Intheend,thecurrentapplicationsofV2Gintheforeignco

4、untriesarepresen2ted,togetherwiththeimportanceoftheV2GtechnologytoelectricvehicleindustryandtheSmartGrid.Keywords:SmartGrid;Vehicle2to2grid(V2G);electricvehicle;newenergy按照國家新能源汽車產業發展規劃,2010年到2015年是電動汽車產業化和大規模推廣應用關鍵的五年。相關研究表明,2016年是電動汽車產業化發展的拐點,電動汽車發展進入高速成長期。預計到2020年,上海市電動汽車市場規模預計可達約35萬輛(按市場滲透率15%計算

5、)。大量的車輛充電將帶來新一輪的用電負荷快速增長,以每輛車配置12kWh計算,這些電動汽車日充電所用電量約為336萬kWh(按0.8同時率計算),這對用電負荷峰谷差日益加大的電力系統而言,增加了發電、輸電、配電的壓力。如何推動電動汽車的發展同時又能滿足日益增長的電動汽車的用電需求,如何利用電動汽車作為移動式分布儲能單元來縮小日益增長的電力峰谷負荷差,以提高輸配電設備負荷利用率和減緩新發電廠建設,本文提出了可實現電網和電動汽車互動的車輛到電網(Vehicle2to2Grid,V2G)技術來解決上述問題。1V2G技術的概念介紹V2G技術描述的是一種新型電網技術,電動汽車不僅作為電力消費體,同時,在

6、電動汽車閑置時可作為綠色可再生能源為電網提供電力,實現在受控狀態下電動汽車的能量與電網之間的雙向互動和交換。V2G技術體現的是能量雙向、實時、可控、高速地在車輛和電網之間流動,充放電控制裝置既有與電網的交互,又有與車輛的交互,交互的內容包括能量轉換、客戶需求信息、電網狀態、車輛信息、計量計費信息等。因此,V2G技術是融合了電力電子技術、通信技術、調度和計量技術、需求側管理等的高端綜合應用,V2G技術的實現將使電網技術向更加智能化的方向發展,也將使電動汽車技術的發展獲得新突破。李瑾,等:智能電網與電動汽車雙向互動技術綜述132V2G技術的工作原理V2G技術是一項較為前瞻的科技,從結構框架上大致分

7、為4個層面:電網層、站控層(本地監控層)、智能充放電裝置層和車輛層,涉及電力電子、通信、調度、計量和需求側管理等多方面的技術。V2G技術的系統原理框圖見圖1。V2G技術的系統工作原理如下。1)實現電能在電網和車輛之間雙向流動的雙向智能控制裝置與參與V2G技術的車輛連接后,將連接車輛可充放電的實時容量、充電狀態(SOC)等受控信息提供給后臺管理系統。2)后臺管理系統采集、統計、計算所管轄范圍內所有車輛可充放電的實時容量、受控時間等信息,實時提供給電網安全監控和數據(SCADA)系統。3)調度指令,信息。4)雙向智能控制裝置執行后臺管理系統指令,對連接車輛進行充放電操作。圖2V2G技術的充放電業務

8、流程圖4V2G技術相應標準制定情況V2G分,“EVS24”上,)(ISO)、(SAE)分別就電動汽車充電系統與車輛設施連接、車載電池標準化進行了討論。相關國際組織已對有關電動汽車和智能電網相關標準的制定,開展了大量工作,主要包括以下內容。1)電氣接口:包括連接器、電纜、插座、電源開關等,需統一規格標準。2)通信接口:通過電力線載波通信(PLC)設備或其他通信設備連接車輛和充電設施,進行信息交換,需統一規格和通信協議。V2G技術是連接車輛和電網的橋梁,汽車企業和電力企業只有在相關標準、規范的研究和制定方面加強合作,形成規范的體系,才可使電動汽車和智能電網獲得廣泛發展。圖1V2G技術的系統原理框圖

9、5國外V2G技術的研究應用現狀智能電網相關工作啟動以來,V2G技術正日益受到各方關注。目前只有少數機構涉足此領域,相關研究與示范大多都在美國,具有代表性的就是美國特立華大學的WilllettKempton教授領導的團隊,在2007年10月,成功將一輛電動汽車接入電網并接受調度命令,車輛作為調峰發電設備,每車每年可為電力公司帶來4000美元的效益。其他研究機構與示范包括:美國國家可再生能源實驗室(Warwick大學);美國太平洋電力公司PG&E,3V2G技術的充放電業務流程V2G技術的充放電業務流程設計如圖2所示。在V2G技術的充放電業務流程中,當工作模式啟動后,能量管理系統讀取電池狀態

10、信息和受控條件,匯總轄區車輛可充放電的容量信息,根據既定的充放電策略和電網負荷信息,下發充放電指令,并監測車輛電池的充放電狀態信息,實時計算、儲存和轉發相關數據,運行結束后停機核算賬單。14李瑾,等:智能電網與電動汽車雙向互動技術綜述一定數量的豐田普銳斯PHEV在GOOGLE園區示范;XcelEnergy,6輛福特Escape示范;GoogleRechargeIT項目,2008年4月Google宣汽車大力發展而帶來的用電壓力,延緩電網建設投資,而且可將電動汽車作為儲能裝置,用于調控負荷,提高電網運行效率和可靠性。(3)對于汽車企業,電動汽車目前不能大規模普及的一個重要原因就是成本過高。V2G技

11、術使得用戶使用電動汽車的成本有效降低,反過來必然會推動電動汽車的大力發展,汽車企業也將受益。3)V2G技術還使得風能、太陽能等新能源大規模接入電網成為可能并實現。風能和太陽能受天氣、地域、時間段的影響,不可預測性、波動性避免影響電網。60%以上能量都V2G技術,。布投資1000萬美元開發混合動力汽車和電動汽車,并展開V2G技術研究,把電動汽車的電能輸回到電網上。據2009年6月的英國衛報報道:丹麥政府、丹麥能源協會、丹麥Dong公司和德國西門子公司正在丹麥一座島嶼上試驗利用電動汽車電池儲存風電,這個被稱為“利用可持續能源與開放式(英網絡的分布式以及一體化市場中的電動汽車”文縮寫為Edison)

12、的項目中,利用V2G技術在風力強勁時,使用停放的電動汽車上的電池來存儲多余的電力;當無風時,電池可將電力回饋到電網,因此允許建設更多的風力渦輪機,提供高達50%的電力,該項目中有4為止V2G7結語1)將電動汽車和智能電網相結合的V2G技6發展V2技術的重要意義1)V2G技術實現了電網與車輛的雙向互術,既解決了電動汽車大規模發展帶來的電網負荷壓力,又可將電動汽車作為移動的分布式儲能單元接入電網,用于削峰填谷、旋轉備用、新能源接入,提高電網供電靈活性、可靠性和能源利用效率,延緩電網建設投資。2)V2G技術的應用與個體用戶和電動汽車企業密切相關,因此進行有關V2G技術的商業運行模式探討和政策法規導向

13、研究也是至關重要的,對提高用戶和汽車企業的參與積極性具有重要意義。參考文獻1國際能源署.混合動力和電動車展望N.能源科技動,是智能電網技術的重要組成部分。V2G技術的發展將極大地影響未來電動汽車商業運行模式。研究表明:與智能車輛和智能電網同步進展,可外接插電式混合電動車(PHEV)和純電動汽車(EV)將在20a之內成為配電系統本身不可分割的一部分,提供儲能,平衡需求,緊急供電和電網的穩定性。90%以上的乘用車輛平均每天行駛時間1h左右,95%的時間處于閑置狀態。將處于停駛狀態的電動汽車接入電網,并且數量足夠多時,電動汽車就可以作為可移動的分布式儲能裝置,在滿足電動汽車用戶行駛需求的前提下,將剩余電能可控回饋到電網。2)應用V2G技術和智能電網技術,電動汽車電池的充放電將被統一部署,根據既定的充放電策略,電動汽車用戶、電網企業和汽車企業將獲得共贏:(1)對電動汽車用戶而言,可以在低電價時給車輛充電,在高電價時,將電動汽車儲