鄧曜　熊衛(wèi)剛

摘要：受金融危機(jī)、節(jié)能減排等國(guó)際形勢(shì)影響，全球汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入轉(zhuǎn)型時(shí)期，以新能源逐步取代燃油，各國(guó)政府也相繼出臺(tái)促進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策措施。文章對(duì)電動(dòng)汽車儲(chǔ)能給電網(wǎng)發(fā)展帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；蓄電池儲(chǔ)能；電網(wǎng)發(fā)展；新能源發(fā)電；節(jié)能減排；汽車行業(yè) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U621 文章編號(hào)：1009-2374（2015）33-0080-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.043

1 概述

隨著石油等資源的日漸枯竭和可再生能源的發(fā)展，新能源電動(dòng)汽車的發(fā)展成大勢(shì)所趨。受金融危機(jī)、節(jié)能減排等國(guó)際形勢(shì)影響，促使全球汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入轉(zhuǎn)型時(shí)期，以新能源逐步取代燃油，各國(guó)政府也相繼出臺(tái)促進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策措施。我國(guó)就制訂了《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2011～2020年）》，規(guī)劃明確提出汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要方向是純電驅(qū)動(dòng)，推廣和實(shí)施“十城千輛”計(jì)劃，在公交車、公務(wù)車、社會(huì)車輛等中推廣和示范運(yùn)營(yíng)新能源汽車。此外，不少電網(wǎng)企業(yè)和石化企業(yè)也紛紛宣布進(jìn)軍電動(dòng)汽車充電站領(lǐng)域，推動(dòng)電動(dòng)汽車發(fā)展駛向快車道。

2 電動(dòng)汽車儲(chǔ)能的充電模式

電動(dòng)汽車儲(chǔ)能充電模式常見的有三種，即普通充電、快速充電和蓄電池更換。其中，普通充電即為常規(guī)充電或慢速充電，需5～8小時(shí)，多用于家庭、停車場(chǎng)等場(chǎng)所；快速充電顧名思義在“快”，一般15～30分鐘內(nèi)為蓄電池充電50%～80%，但必須建設(shè)快速充電站；蓄電池更換是指用充滿電的蓄電池替換掉用完的蓄電池，在未來可能會(huì)有移動(dòng)蓄電池更換車，方便用戶及時(shí)更換。

上述三種充電模式各有優(yōu)劣，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇。普通充電雖簡(jiǎn)單方便，但隨意性大，會(huì)嚴(yán)重影響到電網(wǎng)正常運(yùn)行；快速充電多適用于應(yīng)急充電，但需要較大投入建設(shè)充電站，且與加油站相比，快充所需時(shí)間要更長(zhǎng)且會(huì)影響到蓄電池壽命；蓄電池更換在換電速度上占有優(yōu)勢(shì)，蓄電池的集中統(tǒng)一充電也更有利于電網(wǎng)企業(yè)的技術(shù)管理，但在實(shí)施過程中車用蓄電池務(wù)必標(biāo)準(zhǔn)化。普通充電和快速充電是目前最為常見的充電形式，但若僅止于這兩種充電方式，不論是對(duì)電力企業(yè)自身發(fā)展，還是對(duì)電動(dòng)汽車的推廣，都不具有很大的推動(dòng)作用。2010年末，由中國(guó)普天自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)首套動(dòng)力電池自動(dòng)快換系統(tǒng)投入使用，該系統(tǒng)可對(duì)不同類型電動(dòng)汽車進(jìn)行電池更換，且耗時(shí)僅需3分鐘，與傳統(tǒng)汽車加油或加氣所用時(shí)間近乎相同。因此，國(guó)家電網(wǎng)確立了“換電為主，插充為輔，集中充電，統(tǒng)一配送”的商業(yè)模式，結(jié)合我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀加以創(chuàng)新，使得我國(guó)在世界電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定上贏得話語權(quán)。

3 無序充電的負(fù)面影響——諧波污染

電動(dòng)汽車充電機(jī)的工作原理主要有三類：不控整流+斬波器、不控整流+DC/DC變換器（有高頻變壓器）、PWM整流+DC/DC變換器（有高頻變壓器）。第一類充電機(jī)屬于早期產(chǎn)品，由工頻變壓器、不控整流和斬波器組成，特點(diǎn)是直流側(cè)電壓紋波小、動(dòng)態(tài)性能好、工頻隔離、體積大、電網(wǎng)側(cè)電流諧波大和變換效率低。第二類充電機(jī)由工頻變壓器、三相不控整流和高頻變壓器隔離DC/DC變換器組成，特點(diǎn)是直流側(cè)電壓紋波小、動(dòng)態(tài)性能好、高頻隔離、體積小、電網(wǎng)側(cè)電流諧波大和變換效率低。第三類充電機(jī)由三相PWM整流和高頻變壓器隔離DC/DC變換器組成，特點(diǎn)是高頻隔離、裝置體積小、輸出紋波低、動(dòng)態(tài)性能好、電網(wǎng)側(cè)電流諧波較小、變換效率高。電力諧波已成為電力系統(tǒng)的一大公害，諧波污染會(huì)給電氣設(shè)備、電力線路運(yùn)行等帶來極大的消極影響，如影響測(cè)量?jī)x表的精準(zhǔn)度、易損壞大容量電容器、電力導(dǎo)線過熱、保護(hù)裝置誤報(bào)警等問題。針對(duì)充電設(shè)備所帶來的諧波污染，必須采取有效措施加以控制，應(yīng)對(duì)措施包括：（1）嚴(yán)格遵循與諧波相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，從總體上控制諧波水平；（2）增加環(huán)流裝置的脈動(dòng)數(shù)，有效降低諧波電流的有效值；（3）加裝濾波裝置，有源濾波器、無源交流濾波器皆可；（4）按照同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投運(yùn)、同時(shí)驗(yàn)收的原則進(jìn)行諧波治理，保證電能質(zhì)量以及電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行。

4 集中充電的積極影響

4.1 有利于電網(wǎng)削峰填谷

作為穩(wěn)定電源的一種，電動(dòng)汽車蓄電池的能量補(bǔ)償作用可作為電網(wǎng)儲(chǔ)能電源，一般在電網(wǎng)非峰荷時(shí)間對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，當(dāng)峰荷來臨時(shí)進(jìn)行放電，以充分發(fā)揮對(duì)負(fù)荷曲線削峰填谷的補(bǔ)償作用。

為應(yīng)對(duì)電網(wǎng)尖峰負(fù)荷，傳統(tǒng)調(diào)峰措施主要是通過加大電網(wǎng)投資和新增后備電源容量建設(shè)，但由于利用率低，造成資源浪費(fèi)的現(xiàn)象十分嚴(yán)重。與之相比，在應(yīng)對(duì)尖峰負(fù)荷方面，電動(dòng)汽車蓄電池儲(chǔ)能可提高能源利用率，不僅能大量減少投資成本，而且具有節(jié)能減排的優(yōu)越性。

4.2 有利于蓄電池的集中管理

作為電動(dòng)汽車的重要組成部分，蓄電池性能的好壞對(duì)汽車的動(dòng)力性和燃料的經(jīng)濟(jì)性都有重要的影響。同時(shí)，蓄電池充電和放電狀態(tài)的好壞直接關(guān)系到蓄電池的電性能與使用壽命。因此，在蓄電池投入使用后，必須定期充電和放電，充電是為了及時(shí)恢復(fù)蓄電池儲(chǔ)存電能的容量，滿足電動(dòng)汽車用電需求；放電是檢驗(yàn)蓄電池容量參數(shù)，促進(jìn)電極活性物質(zhì)的活化反應(yīng)。

快速充電是利用大電流對(duì)電動(dòng)汽車充電，這種簡(jiǎn)單直接的充電模式不僅會(huì)沖擊電網(wǎng)供電質(zhì)量與效率，而且會(huì)縮短電池壽命。與之相比，蓄電池集中充電則具有顯著優(yōu)勢(shì)。

5 集中充電帶來的發(fā)展新機(jī)遇

5.1 推動(dòng)新能源發(fā)電技術(shù)實(shí)用化

隨著全球溫室效應(yīng)的加劇以及傳統(tǒng)能源的匱乏，加速了新能源的發(fā)展與應(yīng)用，風(fēng)能、太陽能等新能源逐漸投入到發(fā)電產(chǎn)業(yè)中，但由于這些新能源自身所固有的隨機(jī)性、間歇性等特性，決定了其規(guī)?；l(fā)展會(huì)給電網(wǎng)調(diào)峰與電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來不穩(wěn)定性影響。以風(fēng)力發(fā)電為例，當(dāng)風(fēng)速低于穩(wěn)定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)電機(jī)功率急速降低，若得不到及時(shí)處理，則會(huì)引起電壓跌落、閃變及跳閘等情況的發(fā)生，嚴(yán)重威脅著電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。

儲(chǔ)能設(shè)備的應(yīng)用，能很好地彌補(bǔ)新能源發(fā)電的隨機(jī)性與波動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)電能功率的平滑輸出，是新能源發(fā)電技術(shù)實(shí)用化的重要措施。目前全球電力儲(chǔ)能技術(shù)主要包括三大類：物理儲(chǔ)能（抽水蓄能、飛輪儲(chǔ)能等）、化學(xué)儲(chǔ)能（鋰離子電池、鈉硫電池、鎳鎘電池等）、電磁儲(chǔ)能（超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能）。將電動(dòng)汽車蓄電池與各儲(chǔ)能設(shè)備結(jié)合起來，通過調(diào)節(jié)新能源發(fā)電電壓或頻率變化等，使風(fēng)能及太陽能大規(guī)模發(fā)電成為可能，在未來能成為常規(guī)電網(wǎng)的重要組成部分。

5.2 推動(dòng)相關(guān)技術(shù)研究發(fā)展

電動(dòng)汽車蓄電池的規(guī)?；谐潆?，對(duì)于蓄電池生產(chǎn)技術(shù)與放充電控制技術(shù)研究具有重要推動(dòng)作用。通過組織和強(qiáng)化蓄電池技術(shù)研究，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使設(shè)備性能有進(jìn)一步提升。此外，為形成統(tǒng)一的蓄電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系（充電標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)、電池標(biāo)準(zhǔn)等），集中充電模式就通信協(xié)議、充電接口等方面標(biāo)準(zhǔn)，要求汽車廠商、電力企業(yè)、電池廠商之間達(dá)成一致。

5.3 推動(dòng)智能電網(wǎng)的建設(shè)

隨著電池技術(shù)的日臻成熟，電動(dòng)汽車電源或負(fù)荷也能實(shí)現(xiàn)靈活轉(zhuǎn)變，在用電高峰期放電，在用電低谷期充電，使電力峰谷負(fù)荷差逐步縮小，電網(wǎng)負(fù)荷趨于平衡，以保證電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。為有效提高電網(wǎng)利用率，減少電網(wǎng)建設(shè)投資，我國(guó)電力系統(tǒng)逐步朝智能電網(wǎng)方向邁進(jìn)，形成集信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化等特征為一體的自主創(chuàng)新電網(wǎng)新模式。

關(guān)于“風(fēng)車互補(bǔ)”、電動(dòng)汽車與智能交通系統(tǒng)信息交互等方面，我國(guó)也有進(jìn)一步研究并初顯成效，2010年上海世博園區(qū)展示了純電動(dòng)汽車與電網(wǎng)之間的能量雙向可控流動(dòng)，充分顯示了電動(dòng)汽車作為分布式儲(chǔ)能的應(yīng)用潛力。

6 結(jié)語

綜上所述，電動(dòng)汽車充換電業(yè)務(wù)的興起將汽車企業(yè)與電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展連結(jié)在一起，電動(dòng)汽車儲(chǔ)能給電網(wǎng)企業(yè)帶來發(fā)展的新機(jī)遇，為跨領(lǐng)域、跨行業(yè)合作提供平臺(tái)。蓄電池?fù)Q電模式使電動(dòng)汽車儲(chǔ)能充電像燃油車加油一樣便捷，為電池維護(hù)、有序充電、電網(wǎng)應(yīng)急用電等奠定基礎(chǔ)。電網(wǎng)企業(yè)要充分抓住這一發(fā)展機(jī)遇，做好運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用工作，為充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供技術(shù)支持。

作者簡(jiǎn)介：鄧曜（1980-），男，湖北黃梅人，國(guó)網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司技師，工程師，研究方向：市場(chǎng)營(yíng)銷；熊衛(wèi)剛（1975-），男，江西九江人，國(guó)網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司技師，工程師，研究方向：電力市場(chǎng)營(yíng)銷。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）