麥惠俊

（廣東順德電力設(shè)計院有限公司　廣東佛山　528300）

經(jīng)濟的發(fā)展與生活水平的提高，使汽車作為廣泛使用的交通工具，逐漸走進千家萬戶，根據(jù)公安部數(shù)據(jù)，截至2017年底，我國機動車保有量為3.10億輛，其中汽車達2.17億輛。但近年來多地霧霾天氣頻發(fā)，傳統(tǒng)燃油車尾氣排放造成的環(huán)境污染問題日益突出。隨著政策的推動、技術(shù)的發(fā)展以及人們環(huán)保意識的提高，電動汽車迎來爆發(fā)式增長，截至2017年底，我國新能源汽車保有量達153萬輛，占汽車總量的0.7%。根據(jù)預(yù)測，2020年我國電動騎車保有量將達到494.4萬輛[1]。電動汽車作為電力負荷，其充電行為具有隨機性、間歇性，大量電動汽車的充電行為將給電網(wǎng)安全運行帶來較大影響[2]。通過V2G（Vehicle-to-Grid）技術(shù)應(yīng)用，對接入電網(wǎng)的電動汽車有序管理，參與系統(tǒng)調(diào)度，可改善電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和可靠性，提高用戶使用電動汽車的經(jīng)濟型[3]。微電網(wǎng)作為分布式電源接入電網(wǎng)的重要手段，是未來智能電網(wǎng)的發(fā)展方向，結(jié)合其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點，在微電網(wǎng)中引入V2G技術(shù)，將有助于微電網(wǎng)中能源的優(yōu)化調(diào)度，提高供電可靠性，提高系統(tǒng)經(jīng)濟效益。

1　V2G技術(shù)概述

V2G是指電動汽車通過電力電子充電設(shè)施，既可從電網(wǎng)獲取電能，又可在必要時向電網(wǎng)放電[4]。其核心思想是電動汽車與電網(wǎng)的友好互動，利用電動汽車動力電池作為電網(wǎng)的儲能緩沖單元，在保證電動汽車滿足使用要求的前提下，為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)，改善電網(wǎng)運行狀態(tài)，充分利用閑置狀態(tài)的電動汽車，為車主創(chuàng)造額外收益，達雙贏目的。目前V2G的實現(xiàn)方法可分四類：集中式V2G實現(xiàn)方法、自治式V2G實現(xiàn)方法、基于微電網(wǎng)的V2G實現(xiàn)方法以及基于更換電池的V2G實現(xiàn)方法；V2G四個關(guān)鍵問題對應(yīng)四種關(guān)鍵技術(shù)：V2G智能調(diào)度技術(shù)、智能充放電管理技術(shù)、電力電子技術(shù)以及電池管理技術(shù)[5]。

2　微電網(wǎng)概述

國際上關(guān)于微電網(wǎng)的定義尚不統(tǒng)一，其中以2002年美國CERTS給出的定義較具權(quán)威，其定義為：微電網(wǎng)是一種由分布式電源與負荷共同組成的系統(tǒng)，可熱電聯(lián)供；內(nèi)部電源主要由電力電子器件進行能量轉(zhuǎn)換，并提供控制；微電網(wǎng)相對于大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的可控負荷單元，并可同時滿足用戶對電能質(zhì)量和供電可靠性等方面的要求。隨著傳統(tǒng)能源供應(yīng)的日益緊張，分布式清潔電源發(fā)展迅猛，將分布式電源通過微電網(wǎng)接入大電網(wǎng)中，使大電網(wǎng)不需直接面對種類各異、分布不均、數(shù)量龐大的分布式電源，是有效利用分布式電源的方式之一[6]。微電網(wǎng)具有節(jié)能環(huán)保、運行靈活的特點，將在未來的智能電網(wǎng)中發(fā)揮巨大作用[7]。

3　微電網(wǎng)中V2G應(yīng)用前景

由于接入微電網(wǎng)中的風(fēng)、光、潮汐等清潔能源發(fā)電出力具有隨機性和間歇性，其對微電網(wǎng)安全運行帶來的影響不容小覷，為確保系統(tǒng)安全可靠，儲能裝置在微電網(wǎng)中不可或缺。儲能裝置的加入既可平抑接入微電網(wǎng)中清潔能源發(fā)電的波動，又可削峰填谷減少負荷波動對大電網(wǎng)的壓力。

劉舒等人利用加權(quán)移動平均法及上下限約束法計算微電網(wǎng)儲能裝置的容量配置，并仿真驗證其平抑分布式電源的功率波動及對綜合負荷進行削峰填谷的作用[8]。電化學(xué)儲能因其不受地理環(huán)境限制、響應(yīng)迅速、可隨充隨放的特點，非常適合作為微電網(wǎng)的儲能裝置。但受限于成本和循環(huán)壽命，目前大部分的化學(xué)電源均不能在儲能中取得收益[9]。根據(jù)文獻[8]計算結(jié)果，微電網(wǎng)中儲能容量需求一般較大，因此將V2G技術(shù)引入微電網(wǎng)，利用電動汽車動力電池作為微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)的補充，可降低常規(guī)儲能裝置的裝機容量，節(jié)省微電網(wǎng)總體投資，提高其經(jīng)濟型。而且由于電動汽車作為常用交通工具，其在微電網(wǎng)中接入時機與微電網(wǎng)其他負荷變化具有一定的相關(guān)性，利用V2G技術(shù)有利于微電網(wǎng)內(nèi)功率平衡，提高其供電可靠性。

翁國慶等人以浙江丹山東福山島風(fēng)-光-柴-儲海島微電網(wǎng)為算例，基于改進粒子群優(yōu)化POS算法，提出并驗證了電動公交汽車電池集群V2G運行機制及調(diào)度策略，其運行機制與調(diào)度策略具有可行性和有效性，有利于降低的系統(tǒng)的投資與運行成本[10]。郭曉麗等人以小型辦公場所微電網(wǎng)為基礎(chǔ)模型，采用變慣性權(quán)值的粒子群算法對優(yōu)化調(diào)度模型進行求解，電動汽車以V2G模式接入微電網(wǎng)，可以減少其大量接入時帶來的負荷波動，同時利用其儲能能力，參與微電網(wǎng)調(diào)度，提高微電網(wǎng)運行的經(jīng)濟型[11]。華北電力大學(xué)的魏臣利用改進的思維進化算法，提出對包含V2G的微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的控制策略數(shù)學(xué)模型，參考一棟大樓24h內(nèi)用電數(shù)據(jù)進行實例計算，驗證了算法的穩(wěn)定性和容錯能力以及基于V2G技術(shù)的微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度效果[12]。

以上研究大多忽略了電動汽車以V2G形式接入微電網(wǎng)動力電池充放電帶來的電池損耗成本，這對于電動汽車用戶是不利的，將影響用戶接入的積極性，不利于V2G技術(shù)的推廣與發(fā)展。張書盈等人充分考慮不同放電深度下V2G響應(yīng)對電池的損耗成本，提出電動汽車集群V2G響應(yīng)成本評估模型，運營商可通過模型評估V2G響應(yīng)成本，制定補償電價機制，在保證用戶利益的前提下，實現(xiàn)效益最大化[13]。項頂?shù)热艘跃┙蛱齐娋W(wǎng)為算例，基于我國電價體制，針對V2G削峰填谷的作用，對未來電動汽車參與V2G響應(yīng)時的峰谷電價進行仿真計算。經(jīng)計算預(yù)測，2030年最優(yōu)V2G分時電價方案谷電充電電價為1.09元/度，峰電放電電價為2.50元/度，用戶可充分利用閑置電動汽車獲取利益，電力系統(tǒng)效率可得到有效提高[14]。

除了削峰填谷外，V2G技術(shù)還可為微電網(wǎng)提供旋轉(zhuǎn)備用、頻率調(diào)節(jié)、無功補償、平抑新能源發(fā)電出力等輔助服務(wù)，提高微電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和可靠性，為用戶帶來經(jīng)濟效益。因此V2G在微電網(wǎng)中具有良好的應(yīng)用前景。

4　結(jié)語

目前，電動化已成為汽車動力形式的發(fā)展方向，未來汽車其對電網(wǎng)的依賴是毋庸置疑的。微電網(wǎng)作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，將是電動汽車接入電網(wǎng)的主要形式。在微電網(wǎng)中引入V2G技術(shù)，不單減少了大量電動汽車接入的負荷沖擊，又可充分利用電動汽車的儲能特性，提高微電網(wǎng)運行的可靠性和經(jīng)濟性。隨著電動汽車動了電池的技術(shù)發(fā)展與能源資源緊張形勢日益突出，電動汽車V2G入網(wǎng)成本逐漸降低，傳統(tǒng)能源發(fā)電價格持續(xù)走高，V2G技術(shù)經(jīng)濟效應(yīng)將逐步提高。

考慮現(xiàn)階段微電網(wǎng)發(fā)展水平，V2G技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用可適當(dāng)參考以下建議：

（1）在電動汽車保有量水平相對較低階段，利用智能充電樁對接入微電網(wǎng)的電動汽車進行充電管理，避免無序充電對微電網(wǎng)的沖擊。結(jié)合電動汽車的發(fā)展，入網(wǎng)形式逐步向V2G模式轉(zhuǎn)化。

（2）對V2G技術(shù)應(yīng)用研究時，充分考慮電動汽車充放電對電池的損耗成本，通過成本收益計算，利用電價差引導(dǎo)電動汽車用戶以V2G模式入網(wǎng)，使各方收益最大化。

（3）在有條件的典型微電網(wǎng)中引入V2G技術(shù)試點工程，分析驗證技術(shù)結(jié)果，最后將其推廣至智能電網(wǎng)中。