電動汽車及其能量補給技術探討 第八期

電動汽車與互聯網+和智能電網的融合，我簡單說下電動汽車在削峰填谷中的應用。首先，電動汽車對電網是有影響的。第一就是對電能質量的影響，在沒有有源濾波的情況下，電網的15次諧波和17次諧波能達到24%和13%，整體對電網的電能質量是有影響的。另外一個就是由於單相充電樁的數量比較多，會引起電網的三相電壓不平衡。

圖1 電動汽車對電能質量的影響

第三個就是在功率方面，尤其是快速充電，它是間歇性負荷，功率非常大，但是整體的電量比較低，會對電網造成功率上的衝擊。圖2是我們搜集的國內不同地區的電能質量數據，充電站對電能質量的一些影響，這塊我就不詳細贅述。

圖2 充電站對電能質量的影響情況

第四個是電動汽車對電網負荷的影響。我們做了一個分析，在電動汽車住宅區的充電量佔總量的80%，公共區的慢充和快充比例按7:3比的情況下，電動汽車的滲透率超過20%的時候，會帶來電網的一個新的峰值，而且電動汽車的使用情況基本也是在晚上六、七點到八點左右，正好這段期間和電網的峰值負荷是相疊加的。第五個是對電廠和電網的一些旋轉備用容量的影響，電動汽車的介入會影響整體的不同置信度下系統的備用容量，如圖3所示。

圖3 對旋轉備用容量的影響

再說一下電動汽車的性質特性，我們做過一些調研，目前67%的用戶行程路線是相對固定的，48%的用戶的使用範圍相對固定，89%的用戶每天的行駛里程是小於60公里的，這是它的行駛特性。另外，目前電動汽車的續航里程逐漸增長，充電速度也增快。另外，電池的充電電壓等級在增加，就是整體的充電功率也在增加。再一個特點就是電動汽車的充電時間相對比較固定，而且可用的充電時間很長，基本在上晚上6點，然後到明天早晨7點才用，有12個小時的充電時間，在這個時間我們完全可以對它進行有序的控制。

圖4 無序充電對負荷的影響

把上面幾個特點進行總結，主要是電動汽車數量大，到2020年全國的電動汽車達到500萬輛，北京達到50萬輛，電動汽車數量大，然後充電功率又很大，整體的充電負荷就比較大，這樣對電網衝擊就會很大。但是電動汽車的使用時間短，續航里程又長，可用的充電時間長，所以充電間隔也就比較大，可以引導和利用的空間就比較大。另外，電動汽車的充電時間相對固定，它的充電預測性比較強，結合這點，我們可以對電動汽車的負荷進行一個有序引導和控制，然後可以調節電動汽車的充電時間和充電功率，實現電網的削峰填谷。

我們做一個簡單的推算，以北京為例，北京的日均續航里程大概在六七十公里的樣子，為了好計算，按50公里算，百公里耗電按二十度電算，基本上是他那個耗電量只有十度電。如果十度電，用一個小時進行充電，50萬輛車總的負荷大概就是50萬千瓦。這個佔北京平均負荷的40%以上，佔北京地區的峰值負荷的25%左右。

圖5 行駛特性

如果能夠有效利用起來，這是一個很大容量。即使把50萬千瓦平均分配到每個小時是21萬千瓦，給北京地區平均負荷的調節範圍也有1.6%。所以，這個50萬千瓦的移動儲能容量，可以通過有效的引導和調度，實現電網的削峰填谷，這是我們一個簡單的測算。要想實現電動汽車和電網的協調互動，對電網進行有序引導，還是習總的五大發展理念創新、協調，開放、共享，通過互聯網+智能電網，再加上一個好的商業模式，讓用戶、運營商和電網參與，同時加上需求側相應和電力市場的應用，實現整體的厄電動汽車和電網的協調控制，這就是我們前面說的電動汽車充電設施發展要和智能電網、互聯網相融合，我的探討就和大家分享到這裡，謝謝！

圖6 電動汽車充電設備與「互聯網+」、智能電網相結合

作者簡介：李香龍，國網北京電科院電源技術中心主任，高級工程師。畢業於西安交大，高電壓與絕緣專業，工學碩士。能源行業電動汽車充電設施標準化技術委員會委員，國網北京市電力公司優秀專家。先後從事城市配電網運行、維護、規劃和電動汽車能源補給相關技術研究工作。目前主要從事電動汽車充電、運行及檢測技術、儲能技術以及「煤改電」相關電能替代技術研究工作。