电动汽车和新能源协同发展研讨会课件

电动汽车与电网互动技术（V2G）电动汽车和新能源协同发展研讨会 12研究背景研究背景V2GV2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术3V2GV2G的应用实践的应用实践4V2GV2G的发展路线的发展路线电动汽车和新能源协同发展研讨会212研究背景研究背景V2GV2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术3V2GV2G的应用实践的应用实践4V2GV2G的发展路线的发展路线电动汽车和新能源协同发展研讨会331 1 研究背景研究背景电动汽车充电基础设施u电动汽车及充电基础设施已经迎来爆发式增长；u规模化电动汽车无序接入电网带来的问题：p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；p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 1 研究背景研究背景电动汽车与电网互动（电动汽车与电网互动（Vehicle-to-gridVehicle-to-grid，V2GV2G）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 1 研究背景研究背景电 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V2GV2G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研究背景研究背景V2GV2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术3V2GV2G的应用实践的应用实践4V2GV2G的发展路线的发展路线电动汽车和新能源协同发展研讨会72 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术基本概念基本概念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82 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术总体架构总体架构92 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术技术体系技术体系102 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术基础理论基础理论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112 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术基础理论基础理论n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n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n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互动内容内容互动互动方式方式描述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122 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术基础理论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2 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术基础理论基础理论142 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术基础理论基础理论多时间尺度协同优化调度策略结构关系示意图多时间尺度协同优化调度策略结构关系示意图152 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术基础理论基础理论162 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术关键技术关键技术/装备装备智能充放电/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172 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术关键技术关键技术/装备装备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182 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术关键技术关键技术/装备装备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，实现削峰填谷季节季节谷电充谷电充电电价电电价/元元峰电峰电充电电充电电价价/元元峰电放峰电放电电价电电价/元元高峰放电电价高峰放电电价时段时段全年1.093.112.5019:0022:45春季1.093.112.5019:0022:45秋季1.093.112.5019:0022:30冬季1.093.112.5019:0022:45夏季0.953.112.5019:0022:45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192 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术关键技术关键技术/装备装备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供电可靠性靠性（%）机组（机组（MW）1234583.9650-15097.6820050-15099.8920020050-15099.997200200-250150供电可供电可靠性靠性（%）机组（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202 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术关键技术关键技术/装备装备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212 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术关键技术关键技术/装备装备配网、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222 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术关键技术关键技术/装备装备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：M1放电：1M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232 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术关键技术关键技术/装备装备车车网网源源242 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术规划、调度与控制规划、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252 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术商业模式商业模式262 V2G2 V2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术主要影响因素主要影响因素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研究背景研究背景V2GV2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术3V2GV2G的应用实践的应用实践4V2GV2G的发展路线的发展路线电动汽车和新能源协同发展研讨会283 V2G3 V2G的应用实践的应用实践项目来源：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293 V2G3 V2G的应用实践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技术研究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303 V2G3 V2G的应用实践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技术研究31站外充放电设备：u1台并网控制保护柜；u6台交流充电桩；u2台交流充放电桩；u1台交直流一体充放电桩；u2台整车直流充放电机；u1台换电站分箱式充放电机（3个充放电模块）；u3类模拟电池负载；u3辆电动汽车等。u234台交流充电桩；u20台整车直流充电机。站内充放电设备：3 V2G3 V2G的应用实践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技术研究323 V2G3 V2G的应用实践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 240333 V2G3 V2G的应用实践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技术研究343 V2G3 V2G的应用实践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技术研究改造前改造后直流充电机区交流充电桩区353 V2G3 V2G的应用实践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分散交流充电桩363 V2G3 V2G的应用实践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技术研究削峰填谷大大连市峰谷平市峰谷平充放充放电价价红色：色：电网基荷网基荷黄色：黄色：V2GV2G负荷荷p平均每台设备通过V2G策略的充放电控制能够有效降低高峰负荷9.14kW削峰填谷的数值指标：红色：色：电网基荷网基荷蓝色：无序色：无序负荷荷降低降低峰荷峰荷峰荷峰荷升高升高373 V2G3 V2G的应用实践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技术研究调频服务电网网频率曲率曲线蓝色：无序色：无序充充电负荷曲荷曲线紫色：参与调紫色：参与调频的频的V2GV2G负荷负荷p参与V2G调频功能的设备的充放电功率曲线与电网频率曲线具有一定的正相关，即当电网频率升高时，电动汽车增加充电功率；当电网频率降低时，电动汽车减小充电功率甚至放电；p电网频率曲线与V2G调频功率曲线之间的相关系数为：0.9566；调频服务的数值指标：383 V2G3 V2G的应用实践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技术研究备用服务蓝色：无序充电曲线紫色：V2G负荷曲线大连市峰谷平充放电价绿色：上调备用负荷黄色：下调备用负荷电动汽车放电下调备用增大上调备用减小p通过V2G的充放电控制能够提供大约为额定充放电功率之和的53.95%上调、下调备用容量负荷备用的数值指标：3912研究背景研究背景V2GV2G的基础理论和关键技术的基础理论和关键技术3V2GV2G的应用实践的应用实践4V2GV2G的发展路线的发展路线电动汽车和新能源协同发展研讨会404 V2G4 V2G的发展路线的发展路线41电动汽车和新能源协同发展研讨会42