胡泽春：电动车如何融入智能电网

　　【工控中国 专家学者】这是国内功能全面的网、省、市、站四级电动汽车充换电运营管理系统，开拓了“互联网+电网”的一种新的服务形式。凭借系统数据库，用户能轻松获取就近充电桩的信息并随时发出救援信号，从而更好地服务电动汽车的推广，消除用户出行的后顾之忧。
　　
　　“系统就是一个大数据库，网罗广东、海南等多地充电设施和电动汽车的信息。”该系统参与者，清华大学电力系统研究所副教授胡泽春介绍，目前该系统涵盖广州、深圳、佛山、中山、韶关、肇庆、海口等7个地市共7座充电站、1座换电站，且已于2014年7月正式上线运行。“这是电动汽车与智能电网互动合作的一个典型案例。”胡泽春表示。
　　
　　今年以来，国家关于加快电动汽车充电基础设施建设的相关工作意见相继出台，南方电网也制定了《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》。电网企业如何迎接电动汽车时代，电动汽车如何更顺畅地“驶入”智能电网?作为同时介入电动汽车和电力系统两大领域的知名专家，胡泽春对此有自己的见解与建议。
　　
　　关于电动汽车关注什么?
　　
　　问：电动汽车时代似乎越来越近，有哪些技术和现象是您关注的?
　　
　　胡泽春：首先，作为消费者，关注的是电池技术的发展。化学电池技术的突破是电动汽车发展的关键，目前还没有取得革命性的突破，有待继续投入。从目前的电池技术发展状况来看，适合先行发展电动公交车，以及插电式电动汽车。今后电池技术取得突破后，快速充电可能是易被接受的方式。
　　
　　其次，是电能补给的方式。传统的充电方式有快充、慢充等，近出现了很热门的无线充电，不需要物理连接，无接口问题，可以在行驶中充电，舒适性较高。
　　
　　无线充电可以在电动公共车辆领域进行试点，而在电动私家车领域大规模推广比较难。
　　
　　第三，是充电设施网络化，就是将充电、运营等与互联网技术结合起来。目前，电动汽车的消费者仍存在“里程焦虑”问题，如果将出行管理与智能终端连接起来，
　　
　　就可以及时提醒消费者距离下一个充电点有多远，充电设施是否可以使用，以及充电功率、费用等情况。另外，消费者也可以通过智能终端自动导航到充电点，或者在规划出行路线时将续航里程与沿途充电点情况同时考虑进来，这在出行方便性与界面可用性方面将是很好的体验。
　　
　　电动汽车接入电网会有哪些影响?
　　
　　问：电动汽车发展对电网系统将带来哪些改变?
　　
　　胡泽春：初，业界以为电动汽车的发展会给电网带来很大的负荷增长，但经过研究发现，就目前我国用电结构而言，总体的用电量不会有很大增长。需要注意的是，在电动汽车充电比较集中的时段，充电功率的增长更明显，但不会很高。电动汽车在整个汽车市场的占有率不超过20%的情况下，充电用电量占全社会总用电量的比例不会超过10%。当然，在某些负荷集中的局部电网，可能会存在配电网承受压力增大的问题。
　　
　　问：不断增长的充电负荷有何特点，对电网运行会产生哪些影响?
　　
　　胡泽春：充电负荷增长与电动汽车的类型与规模是直接相关的。随着电动汽车大规模发展，充电负荷会有一个明显的晚高峰。另外，电动汽车充电负荷的等效用电时间相对于其他常规负荷要短，具有明显的峰谷差，其峰荷时段与全网峰荷时段基本一致，电网对充电负荷调控的潜力很大。
　　
　　充电负荷对电网运行的影响，首先是对配网安全经济运行有影响，然后间接传输到主网影响输电安全经济运行。对配网来说，主要是对电能质量的影响，包括电压、谐波、三相不平衡等。这也提醒电网企业在充电站接入方面要设定标准，严格检测。
　　
　　问：不断增长的充电负荷，使得配电网改造更受关注，而配网改造需要庞大投资，您有何建议?
　　
　　胡泽春：改造配电网的确需要很大的投资，不可能一下子就完成，需要分阶段进行。我们曾做过相关研究，充电负荷在不同地方的配网产生的影响是不一样的，也就是说，不同小区的配电网对充电负荷的接纳能力是不同的。根据测算，对于规划容量比较高，负载率相对较低，电动汽车渗透率20%～30%的新建小区来说，配电网是不需要改造的，相对老旧的小区则更需要改造。
　　
　　其实，除了改造配网，应对充电负荷增长还有更简单易行的办法，即充电调控，也就是协调充电策略。比如延时充电，避开高峰负荷时段进行充电;比如对充电设施进行集中监控，给消费者及时提供建议等。如果能够通过充电调控解决就先进行调控，实在不行，再进行配网改造。
　　
　　电动汽车如何与电网互动?
　　
　　问：您认为电网企业与汽车企业有哪些合作空间?
　　
　　胡泽春：交通、汽车及电网企业可以在基础设施方面进行合作，比如充电设施的接口、标准等，为有序充电提供支持。另外，智能电网与智能交通都涉及到信息问题，
　　
　　也就是当前很热门的大数据。一方面，交通出行信息由交通部门掌握，电网企业要想挖掘充电行为及需求，必须借助交通部门的支持。另一方面，交通部门不了解电网方面的情况，比如负荷特性、充电的电网约束等，若想做智能交通引导，则需要电网方面的支持。如果两者合作，共享信息，推动力会很强，智能电网和智能交通都会推进得更顺畅。
　　
　　问：那么，电动汽车如何更好地融入智能电网?
　　
　　胡泽春：电动汽车是新型负荷，或者称为新型家电，在充电过程、充电功率方面具有较好的调控性，可以纳入需求侧管理、电网调度，并与新能源发电配合，从而成为智能电网中的重要角色。这包括两个层面：作为需求，电动汽车可以通过有序充电进行需求侧响应;如果向电网放电，电动汽车则相当于分布式电源。
　　
　　问：如何在我国电力价格体制下构建市场机制，提出控制策略，来激励电动汽车与电网进行互动?
　　
　　胡泽春：将电动汽车充放电作为可控负荷的形式参与电网调控，是有效规避其大规模充电对电网造成负面影响的重要手段。一般以经济性优或对电网的影响小为目标，综合考虑电池性能约束与用户充电需求，通过控制充电时间和充电功率的大小，来协调充电过程。
　　
　　这里着重讲一下“V2G”概念(见上图)，即电动汽车与电网双向互动(Vehicle-to-Grid)，指电动汽车作为分布式储能单元，以充电和放电的形式参与电网的调控。
　　
　　V2G的主要功能包括削峰填谷、调频、调压、备用服务等。比如削峰填谷，就是让电动汽车在负荷低谷充电、在高峰负荷期间放电，通过优化充放电时间和过程，降低峰荷，平滑负荷曲线，提高设备利用率和减少电网运行成本。
　　
　　调频是指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。
　　
　　电动汽车参与二次调频被认为是较有潜力的应用，电网需要调频容量较小，约占全网高峰负荷1%时，对电池浅充浅放，对电动汽车来说影响较小。调压是指参与无功优化，以维持电压水平合格。如果电网遇到机组停机等故障，通过中断或改变充放电过程，由电动汽车向电网提供备用负荷，在必要时切除充电负荷，这比切除其他负荷的成本要低得多，对消费者影响不大。