电动汽车充电站现状与发展.docx

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1、电动汽车充电站现状与发展1 .背景1.1. 光伏发电产业目前，我国已成为世界能源生产和消费大国，随着工业经济不断发展，我国能源需求将持续增长。在石油价格上涨，全球气候变化的双重压力下，大多数可再生能源技术快速发展。其中光伏发电在可再生能源中具有许多优势：来源丰富,没有枯竭的危险；安全可靠，清洁无污染，能源质量高；资源分布广，无地域限制，城市可利用面积大，适合地形复杂地区；可就地发电供电，使用方便；建设周期短，获取能源快等。随着化石燃料的消耗，太阳能将在21世纪占据世界能源消费的重要地位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。太阳能光伏产业在能源领域有着重要的战略地位。考虑到对于

2、可再生能源的迫切需求，光伏发电已经成为能源领域的一个重要课题。20世纪90年代后，光伏发电快速发展，美国是最早制定光伏发电发展规划的国家。紧接着日本，德国也纷纷制定光伏发展计划进行技术开发，加速了工业化进程，大大推动了光伏发电产业的发展。对于光伏发电我国已经提出了明确的发展目标，并取得了一定的成果。到2010年我国太阳能发电设备累计装机容量将达到500MW,其中300350MW用于解决边远地区无电区的供电。2020年将达到2000MW,为我国太阳能发电产业的发展提供了巨大的市场机遇。这些都是我国光伏发电产业的巨大优势。光伏发电在价格上也在逐年下降。总建设规模达28万千瓦的国家第二批光伏电站特许

3、权招标项目中，13个中标企业的价格均在1元/千瓦时以下，说明市场认同光伏发电产业具有巨大的空间。欧洲方面，美国、加拿大、澳大利亚以及欧洲各国都相继开展了智能电网光伏并网相关研究。美国能源部正在通过“太阳能屋顶计划”加强光伏并网的整合，并对 Sandia Nation Laboratories, Petra Solar South, Princeton Power, PVPowered Inc.等提供项目资金，开展光伏并网一体化。其中Petra Solar South的SunWave光伏并网发电系统结合了光伏发电和智能电网的通信能力，通过主机配电从而提高电网的可靠性。SunWave系统将被安装在

4、新泽西20万个路灯杆上。并网系统连接的SunWave发电能力达4万千瓦。我国光伏发电产业在整体技术水平上与发达国家尚有差距。总而言之，光伏发电产业将会随着国内科技实力的提高迅猛发展。1.2. 智能电网在环境、能源、用电需求等多方面问题的影响下，传统电力系统面临着巨大的挑战，用户的高要求迫使电力行业寻找更加经济环保高效的电力系统。智能电网由自动输电和配电方式构成电力系统，是建立在先进的设备、控制技术以及决策系统上，将现代的计算机技术、传感测量技术、通讯技术、控制调度技术与电力网络高度集成而形成。智能电网可以实现在电力电子元件受到攻击或者由于电路过载将受到冲击时自动决策、控制调整，从而保证大部分用

5、户的正常用电。因而与传统电网相比，智能电网通过高安全性、高自适应、高兼容性、高互动性、高信息化等特点极大地确保实现最优技术、最大经济效益、最优环境保护、最佳可持续发展，从而优化社会能源的配置，提高能源综合利用效益。电网技术 特高压电网建设是坚强智能电网的强大物质基础。国家电网公司通过技术攻关，全面掌握了特高压核心技术，形成了具有自主知识产权的技术标准及规范。我国在特高压电网规划与设计方面实现了自主创新，已具备自主研制特高压交流设备，建设、调试和运行特高压电网的能力。 电网广域测量技术是输电网实现数字化、信息化及智能化的基础,是建设智能电网的必要条件。电网广域测量系统(WAMS)在全国已投入运行

6、，据不完全统计目前已投入电网运行的PMU装置超过1000套，我国成为世界上安装PMU装置最多的国家。同时完全实现了 PMU装置的国产化，产品的性能、精度、处理能力均处于国际领先水平。柔性交流输电技术(FACTS)是输电网实现经济性、安全性的重要手段。在FACTS技术研究和应用方面，国家电网公司走在了前列，整体水平处于世界领先。在固定串补(FSC)、可控串补(TCSC)、静止无功补偿(SVC)、可控并联电抗(CSR)、静止同步补偿(STATCOM)等技术方面，取得了丰硕成果，并已有成功应用经验。在故障电流限制技术(FCL)、统一潮流控制技术(UPFC)等方面，也已开展相关研究。高压直流输电系统具

7、有传输容量大、损耗低、潮流调节灵活、快速、自动化和智能化程度高等优点，将成为智能电网极为重要的组成单元之一。国家电网目前正在开展高压直流换流阀的自主研制工作，并已在2009年底在灵宝直流扩建工程中应用。基于新型电力电子器件的电压源换相直流输电技术是直流输电技术领域的一次革新，它极大提高了直流输电技术的应用领域，且在潮流调节的快速性、灵活性等方面有了更大的提高；它不仅可以应用于输电领域，也可以应用于配电领域，而且可以应用于无源网络，同时使得直流输配电网络的形成成为可能，结合超导、储能等技术后将会在促进智能化、分布式供电电网等形成发挥重要的基础性作用。国家电网公司目前已完成前期研究及基础理论研究，

8、正在开展柔性直流关键技术研究,并将进行工程示范。调度自动化及数字化电网技术。国家电网公司立足自主研发，在数字电网关键技术、电网调度自动化技术、电力系统在线稳定分析、电网控制技术、电网可视化和数据整合、电力调度数据网络、监控系统的标准化建设等方面开展了大量的研究和应用，并在许多领域取得了重大进展。已建成的国家电网调度数据网，是直接为电力调度生产控制服务的专用数据网络，是各调度机构之间、调度机构与厂站之间的计算机监控系统等数据传输和交换的平台，为电网生产控制系统提供了高质量的专网数据传输服务，成为电力生产控制系统不可或缺的重要基础设施。在调度数据网络技术方面，我国处于国际领先地位，可为智能电网的建

9、设提供可靠的网络数据传输平台。自主研发的能量管理系统(EMS)、广域相量量测系统(WAMS)、保护及故障信息管理系统、调度员培训仿真系统(DTS)、水调自动化系统、电能量计量系统、综合数据平台、电力交易管理系统、调度管理系统等在省级以上调度机构得到了广泛的应用。电网调度自动化系统0PEN-3000和CC-2000A总体技术达到国际先进水平，我国在自动电压控制、继电保护和安控装置、在线稳定分析和预警、动态稳定控制等方面有明显优势。特高压电网建设和国家电网的发展以及节能发电调度的试点对电网调度运行、资源优化配置、电网协调控制提出新的要求，目前，国家电网公司正在开展广域全景分布式一体化电网调度技术支

10、持系统的研发，该系统不再是EMS、WAMS等具备单一功能组成的松散系统，而是紧密结合大电网安全稳定运行、节能发电调度、调度管理和备用调度实际需求，将研发电网实时监视和控制、分析预警和辅助决策、节能安全经济协调优化的调度计划、不同时序和空间的信息集成等强大的智能化应用功能。系统将提高特大电网安全稳定控制水平和电网安全经济运行水平，提升电网管理和决策水平，为未来智能电网建设提供技术基础。 数字化变电站是数字化电网的重要智能节点，国内从上世纪90年代末起，开始IEC61850的研究工作。数字化变电站现阶段有三个特征：数字式互感器及智能高压电器的应用，基于IEC61850规范的标准化信息模型和网络化的

11、信息处理，以及智能化的运行管理。基于此特征，使得综合测控、保护和信息管理于一体的综合自动化变电站系统成为可能。国家电网公司在数字化变电站研究和应用领域取得的成果，使在变电站一次设备、变电站通信网络等方面具备了一定建设智能电网的条件，对我国智能电网的发展将起到重大推动作用。目前，国内在数字化变电站建设方面已经有大量的实践，有300多座数字化变电站投入运行。 智能电能表及先进的计量系统。作为用电客户与电力公司的实时交互工具，智能电能表主要有两大功能：其一，它是实现需求响应的信息及控制终端；其二，它是停电管理、电能质量管理等功能模块的信息来源，它将整个营配系统的故障定位及电能监控深入到供电末端。加上

12、集成的地理信息系统及专家系统，电力企业就能更直观、更迅速地处理各种事件和状况，大大提高运营效率。目前，国网组织编制的智能电能表系列标准共有12个，参与标准起草的单位则多达13个。现已有多个小区免费更换了智能电表，将来智能电表的功能将更加丰富。我国智能电网建设规划的具体思路为：在2020年之前分3个阶段实施，第一个阶段为20092010年，这一阶段主要是研究和试验；第二个阶段是201T2015年，智能电网的普及阶段；第三阶段是20162020年，我国的智能电网在整体上得以提升。智能电网是我国电力系统的发展方向，建设功能更加完善的电力网络，要综合考虑电力系统的运行和管理的各个方面的问题。国内智能电

13、网的布局已经大致形成，通信网络也在逐步从面向线路和电路的管理转移到面向流量和业务的管理。我们要以电力和通信为推动力，进一步实现智能电网的架设,这也是全球电力行业的共同目标。2 .电动汽车充电系统中国作为全球第一大汽车市场，为了减少对石油能源的依赖性，发展电动汽车将成为必然选择。电动汽车处于产业发展前沿，对电网有很高的要求。规模化的电动汽车产业需要电网具有对大量分散用户进行控制管理的能力。而建设电动汽车充电站的土地成本较高，不具备大规模新建充电站的条件，而且大量电动汽车的无序充放电会对电网中电能质量的可靠性带来影响。电动汽车充放电应该与协调电网控制和保护策略，通常充放电策略步骤为：启动、统计全站

14、车辆信息、接收电动汽车充放电监控中心命令、根据条件筛选可用车辆、逻辑运算后确定分配的充放电功率、发送充放电指令。为了达到充放电有序、受控的目的，在目前的情况下，必须注重智能电网和电动汽车发展的同步性。充电站产业电动汽车充电站是指为电动汽车充电的站点，与现在的加油站相似。随着低碳经济成为我国经济发展的主旋律，电动汽车作为新能源战略和智能电网的战略性新兴产业之一，必将成为今后中国汽车工业和能源产业发展的重点。然而，电动汽车产业是一项系统工程，电动汽车充电站则是主要环节之一，要与电动汽车其他领域实现共同协调发展。总产业链为光伏发电一智能电网一充电站及充电桩一充电电池一充电汽车。2.1 不同充放电形式

15、的具体分析电动汽车充电方式有快速充电、常规充电、电池置换、非接触式充电四种,以下将逐一分析。快速充电类似于加油站的快速补充能源的方式。在基础设施上，如果和传统加油站相比，充电站对土地资源的需求扩大了至少3飞倍。同时，考虑到车主的习惯，一般在白天和傍晚时间段充电，属于城市电力负荷高峰时段，对城市电网的安全性是一种威胁，对平衡城市电力负荷峰谷只能起到反作用，将造成城市电能的极大浪费，客户不大可能在22:00之后花将近1小时的时间去充电站充电。相对于加油方式，加油一次5分钟，而快速充电至80%电池容量也需30分钟，要达到一般小型加油站的吞吐量（36个车位18个接口），总功率至少达到2160kw （单个接口 120kw） o这样大功率充电对接口和电池的安全性以及电网的负荷承受能力要求很高，导致快速充电成本价格相对较高。同时30分钟的时间也不会得到客户的广泛接受，因此快速充电模式只能作为补充和应急方案，适用于高速路及国道沿线。可以考虑对现有的部分加油站进行改造。常规充电由于常规慢速充电不需要设计专用动力电路，也不需要大功率充电机，用电性质类似于普通民用用电，基础设施