电动汽车与电网互动技术

电动汽车与电网互动技术

（V2G）12研究背景V2G的基础理论和关键技术3V2G的应用实践4V2G的发展路线电动汽车和新能源协同发展研讨会212研究背景V2G的基础理论和关键技术3V2G的应用实践4V2G的发展路线电动汽车和新能源协同发展研讨会331研究背景电动汽车充电基础设施电动汽车及充电基础设施已经迎来爆发式增长；规模化电动汽车无序接入电网带来的问题：用电负荷快速增长，供电压力加大，峰谷差日益加大，对电网规划

和稳定运行构成挑战；加重局部电网存在的电压降落、支路容量不匹配，影响电能质量。41研究背景电动汽车与电网互动（Vehicle-to-grid，V2G）发电输电变电配电用电节能减排提高能效绿色交通减少电网冲击提高电能质量电动汽车大规模接入提高充放电效率新能源消纳社会需求智能电网需求51研究背景电网公司电动汽车用户汽车制造厂充电设施运营企业相关上下游企业V2G促进新能源消纳，平滑电网负荷，提升电网稳定性，降低电网投资，提高售电收入降低电动汽车全寿命周期使用成本提升电动汽车销量，提高经济效益提高充电设施的建设需求和利用率促进汽车零部件、功率电子器件、信息通信等行业的发展612研究背景V2G的基础理论和关键技术3V2G的应用实践4V2G的发展路线电动汽车和新能源协同发展研讨会72V2G的基础理论和关键技术—基本概念V0GTCV1GV2G即插即用：电动汽车接入电网后即刻充电，无任何充电控制。时间控制：通过控制电动汽车开始和终止充电时间来实现错峰充电。电动汽车受电网控制：电动汽车与电网实时通信，可在电网允许时刻进行充电。电动汽车与电网互动：电动汽车与电网能量与信息的双向流动。电动汽车充放电模式82V2G的基础理论和关键技术—总体架构92V2G的基础理论和关键技术—技术体系102V2G的基础理论和关键技术—基础理论V2G的基础理论电动汽车充放电需求预测电动汽车与新能源的互补消纳电动汽车用户时空行为特性和动态时空模型电动汽车与电网互动的协调调度策略112V2G的基础理论和关键技术—基础理论电动汽车与电网互动的方式与内容充放电桩/充放电机：

智能车载终端与电网交互信息，智能充放电机实施充放电控制充放电站：

站内监控管理系统与电网交互信息，并控制站内整车充放电机的工作状态电池更换站：

站内监控管理系统与电网交互信息，并控制站内分箱式充放电机的充放电状态私家车公务车专用车辆出租车公交车交流充放电桩充放电站电池更换站互动内容互动方式描述削峰填谷通过优化充放电时间和过程，降低峰荷，平滑负荷曲线，提高设备利用率，降低电网运行成本备用服务通过中断或改变充放电过程，向电网提供备用支援,减小电网对发电机的备用容量需求和支付的备用费用调频服务通过调整或改变充放电状态，向电网提供调频服务，减小电网对发电机组的调频容量需求和支付的调频费用122V2G的基础理论和关键技术—基础理论最大充电功率算例区域充放电能力动态时空分布最大放电功率停车数量分布停车场所分布停放数量的时空分布停放和驶离的动态过程停车时长分布到达时间分布电动汽车充放电需求时空分布蒙特卡洛模拟基于运行/停放规律的电动汽车充放电需求与充放电能力动态时空模型充放电需求时空模型充放电能力动态评估算例分析13电动汽车充电负荷计算模型结构框图电动私家车不同充电频次下充电负荷根据电动汽车采用的充放电方式，行车规律特点，通过概率模拟获得电动汽车的起始充放电时间、起始SOC和充放电功率，其充电负荷计算结构框图如下。电动私家车不同充电频次下充电负荷计算结果如右下图。电动汽车充放电需求预测2V2G的基础理论和关键技术—基础理论142V2G的基础理论和关键技术—基础理论V2G的协调调度策略日前调度计划。确定次日各台机组的开停机计划以及运行状态、可调度电动汽车充电负荷情况。（也可计及次日接入电网的风电等可再生能源的功率安排）滚动修正计划。结合本日最新的电动汽车负荷数据，对剩余时段的功率进行预测，对调度计划进行修正。（也可计及风电等可再生能源的滚动修正）时前经济调度。对滚动修正计划中下一时刻开机机组的出力进行再修正，考虑电网的安全约束条件，以经济成本最优为目标函数。电动汽车AGC。保证整个系统安全的前提下确保整个电网的发电与用电的实时平衡。多时间尺度协同优化调度策略结构关系示意图152V2G的基础理论和关键技术—基础理论电动汽车与新能源的互补消纳162V2G的基础理论和关键技术—关键技术/装备智能充放电/并网技术及装备互动协调控制技术及系统电动汽车与新能源互补技术海量信息处理/融合技术其他技术/装备关键技术/装备172V2G的基础理论和关键技术—关键技术/装备V2G非车载充放电机车载充放电机有线充放电无线充放电分散充放电桩/机充放电站电池更换站充放电方式充放电设施充放电设备支撑V2G的充放电设施182V2G的基础理论和关键技术—关键技术/装备实现削峰填谷的最优峰谷电价市场机制充电电价按照工商业峰谷分时销售电价来进行定价。放电电价充电时段放电时段用户充电价格弹性用户放电效用模型最优峰谷电价模型确定最优充、放电电价和时段，实现削峰填谷季节谷电充电电价/元峰电充电电价/元峰电放电电价/元高峰放电电价时段全年1.093.112.5019:00—22:45春季1.093.112.5019:00—22:45秋季1.093.112.5019:00—22:30冬季1.093.112.5019:00—22:45夏季0.953.112.5019:00—22:45某区域电网2030V2G最优峰谷分时电价充放电电价及时段分析峰谷电价优化模型算例分析192V2G的基础理论和关键技术—关键技术/装备计及V2G备用服务的市场机制系统备用容量需求估计1实际调用备用电量估计2常规备用容量与定价模型3V2G备用容量与定价模型4常规机组与V2G备用容量与价格出清供电可靠性（%）机组（MW）1234583.9650---15097.6820050--15099.8920020050-15099.997200200-250150供电可靠性（%）机组（MW）12345V2G83.9650---150-97.6820050--150-99.89200120--15013099.99720077--150373电动汽车提供备用降低传统机组备用容量需求，同时降低车主充电成本备用分配状况（不含V2G备用）备用分配状况（含V2G备用）仿真结果V2G备用服务供应流程与交易模式202V2G的基础理论和关键技术—关键技术/装备电动汽车提供调频服务的市场机制电动汽车作为调频资源的特点较快的响应时间出色的爬坡能力有限的电量难以满足现有准入条件引入“快速调频资源”机制，降低准入规模条件调频补偿=调频容量补偿+调频里程补偿调频里程计算示意调频市场出清模型优化目标最小化系统运行的调频容量成本调频里程补偿成本约束条件系统调频容量需求系统调频里程需求快速调频资源容量上限快速调频资源与常规调频资源替代关系优点缺点含电动汽车参与调频服务考核补偿机制含电动汽车参与调频服务的市场机制212V2G的基础理论和关键技术—关键技术/装备配网、充放电站、电动汽车分层协调控制框架配网充电控制中心充电站控制中心电动汽车上报充放电需求1生成电动汽车集合功率和能量边界2优化各充放电站指导功率3分配指导功率4执行充放电决策5系统框架控制策略以削峰填谷为目标--多个电动汽车充放电站协调控制策略222V2G的基础理论和关键技术—关键技术/装备以备用服务为目标--集群电动汽车协调控制策略备用调度结果充放电功率调度结果优化目标约束条件最大化系统收益购电成本电池损耗成本备用收益充电需求约束充放电能力约束电动汽车分组L：充电时间裕度SoC：电池荷电状态功率分配方法按分组顺序分配功率充电：M→1放电：1→M有序充放电时的备用容量无序充电负荷有序充放电负荷日前协调控制模型实时功率分配算例仿真232V2G的基础理论和关键技术—关键技术/装备车网源电动汽车与新能源的互补协调控制242V2G的基础理论和关键技术—规划、调度与控制支撑V2G的充换电设施规划支撑V2G的配电网规划支撑V2G的充换电设施调度支撑V2G的配电网调度支撑V2G的配电网保护与控制规划、调度与控制252V2G的基础理论和关键技术—商业模式262V2G的基础理论和关键技术—主要影响因素27电价机制和电池技术是电动汽车和电网互动经济效益的主要影响因素市场运作机制（商业模式）是电动汽车与电网互动经济效益的实现方式电动汽车用户参与积极性是电动汽车与电网互动经济效益的保障12312研究背景V2G的基础理论和关键技术3V2G的应用实践4V2G的发展路线电动汽车和新能源协同发展研讨会283V2G的应用实践863计划课题《电动汽车与电网互动技术研究》项目来源：先进能源技术领域智能电网关键技术研发（一期）项目总经费：2353万元，其中国拨经费1303万元项目执行时间：2012.1-2014.12项目负责人：朱金大承担单位：国网电力科学研究院参与单位：清华大学

重庆大学

中国电力科学研究院国网辽宁省电力公司

奇瑞新能源汽车技术有限公司293V2G的应用实践—电动汽车与电网互动技术研究主要研究任务序号任务名称承担单位任务1电动汽车与电网互动的控制策略和关键技术清华大学任务2电动汽车智能充放电机重庆大学智能车载终端奇瑞新能源任务3电动汽车与电网互动协调控制系统中国电科院任务4电动汽车与电网互动实验验证系统建设国网电科院电动汽车与电网互动效果评估方法清华大学电动汽车与电网互动的可行性评估任务5电动汽车充放电设施检验检测技术国网电科院30互动试验验证系统架构3V2G的应用实践—电动汽车与电网互动技术研究31电动汽车与电网互动实验验证系统硬件组成站外充放电设备：

1台并网控制保护柜；6台交流充电桩；2台交流充放电桩；1台交直流一体充放电桩；2台整车直流充放电机；1台换电站分箱式充放电机（3个充放电模块）；3类模拟电池负载；3辆电动汽车等。

234台交流充电桩；20台整车直流充电机。站内充放电设备：

3V2G的应用实践—电动汽车与电网互动技术研究323V2G的应用实践—电动汽车与电网互动技术研究大连城西

充放电站充放电设备8直流充电机20交流充电桩240接入车网互动实验验证系统的充放电设备分布图33电动汽车与电网互动实验验证系统的网络架构3V2G的应用实践—电动汽车与电网互动技术研究343V2G的应用实践—电动汽车与电网互动技术研究大连城西站的改造改造前改造后直流充电机区交流充电桩区353V2G的应用实践—电动汽车与电网互动技术研究改造前改造后监控系统主站系统分散直流充电机大连城西站的改造分散交流充电桩363V2G的应用实践—电动汽车与电网互动技术研究电动汽车与电网互动实验验证系统运行数据分析—削峰填谷大连市峰谷平充放电价红色：电网