发展新能源汽车是中国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,促进新能源汽车应用,有利于缓解能源与环境压力、推动汽车产业结构优化和消费升级。2015年底,国家对电动汽车的有效推广作出了清晰、全面、具体的规划,规划会对未来的发展起到怎样的作用,电动汽车的发展重点和主要发展方向是怎样的,电动汽车对于电网的负面影响有哪些,怎样去避免?记者请到东南大学电气工程学院电力工程系系主任高赐威为我们做分析阐述。
《电能质量》:对《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》的看法?
高赐威:这是一份国家权威机构发布的具有纲领性意义的指南,是对原国务院《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》(国发〔2012〕22号)的具体落实,在该文件中,从设施建设、充电网络、技术水平、标准制定和支持政策方面回顾了之前中国在电动汽车推广基础设施建设和配套领域所取得的成绩,从目前来看,我们比2012年具备更好的发展条件,相关领域取得了良好的进展。我们能看到电动汽车的普及情况取得了可喜的发展。我们之前的相关建设起到了巨大的支撑作用,但另一方面如果我们着眼于未来的发展,也对我们的配套建设提出了更高的要求。在该文件中,主体内容为在电动汽车需求预测的基础上,对充换电基础设施进行了全国范围内较为全面的规划,可以看出来,现在我们对于电动汽车发展具有更清晰的认识,规划的内容也更为具体,比如,不仅有总量的规划“到2020年,新增集中式充换电站超过1.2万座,分散式充电桩超过480万个,以满足全国500万辆电动汽车充电需求”,而且区分到不同的应用领域,将其分为:公交、出租及环卫与物流公共服务领域充电基础设施、居民与单位充电设施、社会停车场、高速公路网城际快充网络等四个方面进行分别规划。另外,该文件中所规定的一些具体参数,将对未来的充换电站建设起到明确的指导作用,如“公共充电桩与电动汽车比例不低于1:7,城市核心区公共充电服务半径小于0.9公里;其他城市公共充电桩与电动汽车比例力争达到1:12,城市核心区公共充电服务半径力争小于2公里。”总体而言,相关规划详细而具体,区分对象、场所、区域均提出了详细的规划要求。该文件对于具体的工作具有很好的现实指导意义,可以想见,各省市将基于该规划提出更为详细具体的落实方案。
从为加快电动汽车发展提供的政策支持来看,该文件明确提出,“要将充电基础设施配套电网建设与改造项目纳入当地配电网专项规划”,而且“电网企业要为充电基础设施接入电网提供便利条件,开辟绿色通道,优化流程,简化手续,提高效率,限时办结。充电基础设施产权分界点至电网的配套接网工程,由电网企业负责建设和运行维护,不得收取接网费用。”从电网规划内容和费用方面均提供了明确的支持。
这里必须要提及的是,记得在2008年~2009年期间各地方政府当时也曾提出雄心勃勃的电动汽车规划,但是后来看来,很多都很不切实际,这是由于当时电动汽车领域尚处于萌芽状态,政府对该领域不可能有深刻的认识和理解,历史信息也不具备可参考价值,虽然目前该领域也远未成熟,但是随着近几年电动汽车逐步为人所接受,相关的技术发展和推广已经有了一定的体量,具备可以预测和规划的基础,相信现在的规划将对未来的发展起到很好的推动作用。
《电能质量》:电动汽车发展重点和主要发展方向?
高赐威:首先,当然是更为高效安全、更大容量、更长寿命的电能储存技术,这涉及到材料、化学、电子等领域基础科学的进步,近年来,我们看到在电动汽车用电池在能量密度、比能量和比功率方面均有明显的进步,从而对于续航里程有较大的提升。
第二是从方便性方面的考虑,可已发展无线非接触式充电,无线非接触式充电主要包括:感应式电能传输技术,磁耦合谐振式无线输电技术,通过这两个技术,电动汽车可以在行驶过程中充电,大大减少的充电时间与空间需求。
第三是结合目前的智能电网技术,发展V2G技术,支持微网技术的发展,通过智能电网的V2G技术以及微电网的灵活控制调控,电动汽车可以参与能源互联网的柔性控制,为平抑新能源出力波动,成为微网中重要的电源元件,通过聚合甚至可以向主网提供电能支持。
第四是智能充电通信,主要从提高电动汽车智能化水平出发,研究在电动汽车联网充电的时候,实时、高速、双向的电力数据读取,在此基础上通过电动汽车与智能电网的双向互动为电动汽车增值服务,在《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》中明确提出“构建充电智能服务平台”,“融合互联网、物联网、智能交通、大数据等技术,通过“互联网+充电基础设施”…鼓励围绕用户需求,为用户提供充电导航、状态查询、充电预约、费用结算等服务,拓展增值业务,提升用户体验和运营效率。”。
第五是汽车动力回收技术,汽车动力回收技术能够将车辆行驶过程中减速时的动能回收为电池的能量,间接的提高电动汽车的实际续航。这项技术并不算新颖,但难度不小,日本车企的混合动力汽车做得比较成功,在中国车企如比亚迪等也有一些产品上市,但是目前来看依然还有大量的潜力可挖,未来可能是提高电动汽车效率的重要抓手。
《电能质量》:电动汽车接入对电力系统的影响?
高赐威:从输电网层面来看,其影响主要体现在负荷增长方面,电动汽车充电负荷的增长需要发电侧电能供给的平衡,会对整个电力系统的输电线路容量、变电站容量、以及电源需求等方面有着不同程度的影响,此外,不同的电动汽车充电方式对不同类型的新增装机量有较大影响。但是一般情况而言,电动汽车的充电具备较大的可转移能力,因此在分时电价政策支持下,充电负荷大多会集中于晚上负荷低谷期,实际上能够起到改善负荷特性的作用。另一方面,电动汽车具有时空不确定性,因为电动汽车本身可以看作移动的负荷,从而影响到潮流分布,对整个电力系统的可靠性以及经济运行造成影响。
电动汽车对于电网的负面影响主要体现在配网层面,比如由于电动汽车短期局地聚集,有可能对配网有功负荷供应造成压力,另一方面,处理不当的情形下,电动汽车负荷对电能质量有一些不利的影响,主要表现在电压变动、谐波污染两个方面:在电压波动(下降)方面,电动汽车的负荷波动会造成电压的波动,特别是当电源无法及时满足充电负荷的增长时会导致电压下降,可以通过采取无功补偿、电动汽车有序充电、避峰充电等措施减少或避免这一现象。在谐波污染方面,由于电动汽车电池充电为直流充电,因此,不论对于车载还是非车载充电机方式,均需配备由高频开关电源模块等元件组成整流模块,采用全波整流方式,在整流过程中会产生较多的谐波电流。充电产生的谐波可能对变压器的寿命、电缆以及继电保护装置造成影响。可以通过增加换流装置的脉动数、采用无源型交流滤波器、充电机配有源滤波器集中补偿的消谐方法、有序充电以及多采取慢充的方式减少电动汽车充电过程中造成的谐波污染。
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