电动汽车作为电力系统储能应用潜力研究

基于V2G技术的电动汽车储能为可再生能源、分布式发电、微电网以及智能电网提供了巨大发展空间。目前储能技术较高的成本阻碍了其在电力系统中的大规模应用。电动汽车动力电池在为传统交通工具提供动力的同时,还可作为电力系统的储能装置,为电力系统提供备用电源。通过智能充放电控制和动力电池的梯次使用,电动汽车可作为电力系统灵活调峰和调频电源,加强电网运行稳定性与安全性,提高可再生能源接入规模,加快智能电网的构建和交通能源消费的电力化。本文在对电动汽车储能的相关技术及基础设施进行综述的基础上,对我国未来电动汽车储能规模进行了分析并对相关政策进行了探讨。     

国外V2G模式的发展现状分析

综述了近年来国外研究学者在V2G模式的理论与应用方面的研究成果。智能化、网联化的电动汽车作为未来能源互联网的储能终端,以V2G模式将多余电力反馈给电网,是解决能源利用问题的重要方式。除了V2G模式以外,还衍生出V2H、V2B等模式。V2H/V2B概念是V2G模式的缩小版,从技术上更容易实现。基于电力市场合适的电价结构,调频辅助服务及可再生能源储能是V2G模式可能可以商业应用的储能场景。从行驶要求和电池寿命考虑,V2G应用时应控制较小的放电倍率和较浅的放电深度。     

电动汽车V2G调度优化策略的多指标评估方法

随着车网互动（V2G）活动频繁,如何评价V2G调度策略效果成为V2G运营的关键问题。从电网调度、电网安全与能源安全等多个角度,提出一种基于V2G调度策略运行效果的多指标评估方法。首先,系统剖析V2G调度系统的运行方式与运行特点,建立基于V2G调度系统的多指标评估框架。其次,从V2G调度策略运行效果层面,围绕可再生能源消纳比率、可调度容量、调度响应时间、负荷平稳度和调度运行经济效益共五个指标,构建V2G调度策略运行效果的多指标评估模型。最后以某区域内的电动汽车集群为案例进行分析,选取某市三个场景区域内常规负荷,分别执行分时电价、停车费减免、可再生能源消纳三种V2G调度策略,对系统调度运行结果实施多指标评估,评估结果验证了电动汽车V2G调度优化策略多指标评估方法的有效性及优越性。     

基于电力供应链模型的电动汽车最优分时电价研究

摘要： 基于电力供应链的研究,针对电动汽车负荷,综合考虑分时电价和V2G技术,建立了以电力供应链生命周期成本最小为目标,以满足系统运行、发电机组运行和电动汽车运行等为约束条件的优化模型。根据消费者心理学原理制定分时电价引导车主进行有序充电,同时利用V2G技术降低电网的调峰需求。通过4种场景的算例对比验证,表明该模型求解得到的分时电价和V2G方案可以有效降低电力供应链的生命周期成本,提高电网运行的经济性与安全性。     

Application and development trends of energy storage technology in the field of traffic

纵观当前全球电力系统发展规划,智能电网,可再生能源和分布式发电,微电网以及电动汽车都列入了各国电力系统发展的重点方向,而储能技术正是实现上述领域发展必不可少的技术支撑.目前,储能技术较高的成本阻碍了其在电力系统中的应用.若将电动汽车动力电池作为电力系统的储能元件,便可使其作为传统交通工具的同时,充当电力系统的一种潜在的备用电源.通过电动汽车V2G模式和动力电池的梯次使用,将帮助电网调峰调频,促进电动汽车动力电池的产业化和多种应用,降低电动汽车的生产和使用成本,最终实现交通能源消费的电力化.本文在对电动汽车储能相关技术,基础设施建设及与之匹配的商业模式进行梳理和分析的基础上,展望电动汽车储能的发展潜力并提出相应的政策建议.     

主动抑制电池老化V2G最优调频策略开发

可再生能源对电网渗透规模的不断扩大给电力系统的频率稳定带来了巨大挑战。电动汽车作为移动电源参与V2G(Vehicle-to-grid)调频可有效解决这一难题。但是执行V2G调频会加剧电池老化,这在很大程度上打击了电动汽车车主参与V2G服务的积极性。因此,为抑制V2G调频对电动汽车电池老化的消极影响,通过引入基于机理的电池老化模型,建立了以抑制电池老化为目标的优化模型,进而基于模型预测控制理论,开发了一种全新的优化控制器,实现了对电动汽车充放电功率实时的高效控制。研究了不同前瞻时间长度对优化控制器性能的影响,并在此基础上讨论了所开发控制器对不同健康状态条件下电池的老化影响程度。仿真结果表明,电池性能的衰退会加剧V2G调频过程中电池的老化。另外,在保证对调频功率信号有良好跟踪效果的同时,与基准优化控制策略相比,所提出的V2G调频策略,可将电池老化降低高达22.34%。     

电动汽车与智能电网并网的探索

回顾和评价智能电网与电动汽车产业互动领域的发展;对2者的并网策略做了探索性研究,构建一种新型的、面向未来电动汽车普及后的电力系统模型;对电动汽车并网(V2G)技术的前景、影响和局限性进行了分析。     

全球车网互动标准进展研究及相关建议

在电网“双高”、“双峰”特征及“双碳”目标下,电动汽车与电网互动技术(vehicle to grid,V2G)的落地应用可为电网提供多元化辅助服务、平抑新能源波动,促进能源清洁低碳转型。随着车网互动试点规模不断扩大,相关终端设备与系统平台升级改造任务量大、成本高,亟需研究并完善我国V2G标准体系,对车、桩、网三者间信息与能量互动接口进行标准化设计与规范。首先,文章分析国外相关标准化机构及V2G标准制修订情况,梳理了IEC相关技术委员会、工作组及标准对应情况;其次,按照车、桩、网3个方面分析国内V2G标准化现状;最后,对比分析国内外标准间的优缺点,结合产业与技术发展趋势,提出我国V2G标准体系设计建议。     

电动汽车入网负荷预测及其与电网互动研究进展综述

电动汽车（EV）充电负荷预测技术和EV与电网互动（V2G）技术,能够有效减小规模化EV入网对电网的影响,实现充电桩的合理布局、高效利用和对电网能量的削峰填谷。通过对比传统EV负荷预测方法和现代EV负荷预测方法的优劣,分析V2G充电技术的研究进展,并介绍了国内外EV与电网互动的应用实例。最后,对EV入网需要解决的问题进行了总结和展望,提出了几点可能的研究思路。     

电动汽车有序充放电控制与利用研究新进展

电动汽车大规模接入电网会增加电网运行的不确定性,电网侧亟需做好相应准备。采用有序充放电控制可以减小电动汽车的时空不确定性给电网带来的影响,缓解电网升级扩容压力,采用V2G技术可以为电网提供辅助服务,丰富电网的运行方式。根据国内外最新研究进展,从充电负荷建模与计算、电动汽车接入对电网产生的影响、电动汽车有序充电控制、电动汽车为电网提供辅助服务4个方面进行评述,并指出未来的研究方向。     

基于V2G的配电网负荷优化策略研究

基于电动汽车与电网互动（V2G）系统,提出一种电动汽车参与配电网负荷优化调节的分析模型。设计了V2G参与负荷调节的控制系统框架,以配电网负荷曲线波动方差最小为目标,考虑电动汽车用户的充电需求、动力电池的充电约束和传输线的功率约束构建了优化分析模型,并采用遗传算法（GA）分析计算,获得负荷优化后的负荷曲线和电动汽车的充放电时间。实例仿真验证了该优化控制法的有效性。     

深化调峰的电动私家车/出租车群组合优化充放电策略

文章提出一种深化调峰的私家车/出租车群组合优化充放电策略,该策略采用蒙特卡洛模拟法模拟私家车、出租车和公交车3种类型电动汽车充电负荷,分析不同类型电动汽车对电网负荷峰谷特性的影响。基于车主意愿差异确定车主对充电价格差和放电电价的响应特性,将电动汽车细分为V0G,V1G,V2G 3种类型,并计算出3种类型电动汽车数量。进而以负荷峰谷差和负荷方差最小为优化目标,决策求解各类型电动汽车充放电起止时刻。仿真算例结果表明:文章所提充放电策略能更好地激励各类型电动汽车积极参与调峰,可进一步减小负荷峰谷差。     

基于MILP的PHEV入网效益评估模型求解及应用

插入式混合电动汽车(PHEV)已成为解决能源和环境问题的重要手段,为探讨未来大规模入网能否给电网与用户带来额外效益,以电力系统运行总成本最小化为目标,以区域电能供需平衡、电池电量平衡、机组爬坡率等条件为约束,建立了新的PHEV入网效益评估模型,并利用新的混合整数线性规划求解思路,使用分支和分割算法对建立的效益评估模型进行求解,通过算例对模型进行了模拟分析。结果表明,通过V2G技术,PHEV入网可为电网和PHEV用户带来显著效益。     

基于停车需求模型的电动汽车V2G放电负荷时空分布预测

当前电动汽车负荷时空分布预测研究主要侧重于充电负荷,而对V2G放电能力的预测考虑较少。为此,本文从交通规划的角度进行考虑,提出了一种电动汽车V2G放电负荷时空分布预测方法。以城市停车需求预测模型为基础,分析了工商业区和居住区内电动汽车在时空上的停放分布特性,建立了电动汽车V2G负荷容量模型,并给出了基于蒙特卡洛模拟的预测方法。最后以某城市为算例进行了仿真,分析了工商业区和居住区电动汽车的V2G负荷特性,以及备用行驶容量、充放电功率和日均行驶里程对V2G放电能力的影响。     

基于电动汽车V2G技术的多端口集成车载变换器研究

双向功率变换器是实现电动汽车V2G(Vehicle to grid)技术的关键性设备。引入集成技术,利用共享车载驱动电机和驱动电力电子变换装置,提出一种新的集成式双向车载功率变换器。它既可以将电动汽车蓄电池能量回馈给电网,又可完成蓄电池充电功能。集成式功率变换器具有单相、三相充/放电接口,实现了一机多口,增强了车载系统的紧凑性。分析不同充/放电模式下的集成功率变换器拓扑,给出了充/放电模式下的控制策略。最后,给出了仿真和试验结果,验证了多端口集成车载功率变换器的可行性。     

分布式能源接入后的电动汽车实时电价响应控制策略

随着电动汽车的规模化应用,为了缓解电网的压力,越来越多的分布式能源被接入。然而,电动汽车充电站的可再生能源供给一般小于电动汽车充电负荷,须与大电网联合运行。针对分布式能源与电网之间的协同增效利用,提出了微电网内的充电站储能系统与电网相互协调的策略。在建立电动汽车负荷模型的基础上,根据微网内可再生能源实时出力与负荷需求的求解不平衡率,使充电站储能系统和大电网根据不平衡率按一定比例协同运行。当电动汽车接入电网充电时,首次利用强化学习算法建立电价控制模型,实现两者的能源协调控制。以某地区的微网为例进行仿真分析,通过对比不同用户响应度的配电网负荷和充电站储能系统,验证该策略在微电网与大电网协同运行优化的有效性。该策略发挥了充电站储能系统和电网的联合运行优势,减小了电网负荷峰谷差,优化了电力负荷曲线,对解决如何有效地结合分布式能源和大电网对电动汽车进行充电等问题具有一定的实际意义和价值。     

停车场电动汽车用户侧最优V2G控制策略研究

研究了停车场应用场合下,电动汽车用户V2G运行如何实现收益最大化的问题。从用户角度对几种电力服务进行了比较,并分析出适合V2G运行的服务类型。针对慢速充电和V2G调频,以用户收益最大化为目标函数,考虑了频繁充放电对电池的损耗影响,提出了一种基于最优合约的V2G控制策略。最后,通过算例分别从个体用户和停车场的角度对收益进行了分析。     

计及无功奖惩收费的微电网日前有功无功协调调度

为解决因电网用户过度消耗无功功率造成的电网电压过低,不稳定运行的问题,提出计及无功奖惩收费的微电网日前有功无功协调调度的方法。从提高微电网的功率因数角度考虑,设计3种不同方式的无功功率奖惩收费模型,优化调度配电网中可再生能源的有功无功出力分布。同时结合电动汽车(electric vehicle,EV)的V2G(vehicle-to-grid)特性和可中断负荷(interruptible load,IL)的响应特性,在保证微电网安全运行的同时进一步实现微电网运行效益的最大化。通过仿真分析计算证明所提收费方法的可行性和有效性。     

柔性电动汽车和分布式电源的协同优化调度研究

针对电动汽车(EV)接入电网后,出现的负荷"峰上加峰"的问题,在描述传统机组发电特征及调度分布式电源作为补充的基础上,提出了柔性电动汽车与分布式电源协同优化调度方案。该方案考虑4类电动汽车的出行规律及充电方式,同时以发电投资总成本与柔性EV用能成本之和最小作为优化目标,建立车网交互(V2G)的机组组合模型。在考虑柔性EV行驶特性与机组运行特性基础上,将所提模型转化为一个大规模混合整数线性规划(MILP)问题,利用Ipsolve解算器求得最优解以及最优调度方案。文章选取某城市各类电动汽车为研究对象,分析柔性EV用能成本对系统总成本与CO2排放量的影响。仿真结果验证了采用柔性EV与风电协同优化传统机组出力的有效性和考虑柔性EV用能成本的必要性。     

智能电网框架下电动汽车充电设施建设研究

电动汽车是解决能源和环境问题的重要手段之一,电动汽车充电设施是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施。随着智能电网建设的推进及电动汽车的推广,电动汽车作为分散储能单元,成为智能电网的重要组成部分,必须将其纳入到智能电网建设的统一规划中。分析了电动汽车充电设施建设状况,影响因素,探讨了充电设施建设原则,提出了充电设施建设方案,并进行了风险评估。