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智能電網(wǎng):電動汽車發(fā)展的支撐

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點擊量: 254691 來源: 長沙篤林機(jī)電設(shè)備有限公司

  隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,石油消費進(jìn)入快速增長階段,石油消費量和進(jìn)口量逐年遞增,石油對外依存度不斷提高,其中車用燃油增長占石油消費增量的主要部分。我國自1993年成為石油凈進(jìn)口國以來,到2007年,石油消費量達(dá)到3.46億噸,成為世界上**大石油消費國。同年,國內(nèi)原油產(chǎn)量達(dá)到1.87億噸,石油進(jìn)口量達(dá)到1.59億噸,對外依存度達(dá)到47%。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2009年,我國進(jìn)口原油約2.04億噸,對外依存度達(dá)到52%,已超過50%這一國際公認(rèn)的石油**警戒線,石油供應(yīng)***臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。預(yù)計到2020年我國汽車保有量將達(dá)到1.5億輛,按現(xiàn)有汽車燃油經(jīng)濟(jì)性技術(shù)水平測算,年消耗汽柴油將突破3億噸,供需缺口巨大。

  電動汽車能夠?qū)崿F(xiàn)汽車能源從石油向電力的重大轉(zhuǎn)變,從而有效降低我國汽車工業(yè)發(fā)展對石油的依賴,保障國家能源**。

  發(fā)展電動汽車是提高能源利用效率、促進(jìn)節(jié)能減排的有效途徑。我國環(huán)境保護(hù)的壓力巨大,汽車尾氣是主要的大氣污染源之一。在主要城市的有害氣體排放中,機(jī)動車排放占了較大比重。近年來,國際上普遍關(guān)注二氧化碳等溫室氣體排放,我國政府已正式宣布到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放量比2005年下降40%~45%。因此,在交通領(lǐng)域促進(jìn)節(jié)能減排,發(fā)展“綠色交通”勢在必行。純電動汽車的能源利用效率高于傳統(tǒng)汽車的能源利用效率,可以將污染物從數(shù)量眾多的流動污染源(數(shù)千萬輛汽車)轉(zhuǎn)移到數(shù)量有限的固定污染源(各類型發(fā)電廠),以便于對污染物進(jìn)行集中治理。同時,電力是**能夠大規(guī)模利用煤炭、水力、核能和各種可再生能源的清潔二次能源,隨著我國可再生清潔能源發(fā)電比重的不斷提高,電動汽車節(jié)能減排的效果將進(jìn)一步提高。

  電動汽車呼喚智能電網(wǎng)

  未來,在電動汽車大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用之后,如果任由其無序充電,將會極大地增加電網(wǎng)建設(shè)的投入,并且導(dǎo)致設(shè)備利用率大幅度降低。

  工業(yè)和信息化部電動汽車發(fā)展戰(zhàn)略研究報告預(yù)測,2030年**電動汽車保有量將達(dá)到6000萬輛,以每輛耗電15千瓦時/百千米、年平均行駛里程為1.5萬千米估算,每輛電動汽車年耗電量為2250千瓦時,6000萬輛電動汽車總耗電量為1350億千瓦時,僅占2030年**預(yù)計用電量10.37萬億千瓦時的1.3%左右。但按每輛電動汽車充電功率為10千瓦測算,在*極端的情況下,如果6000萬輛電動汽車同時充電,則峰值充電功率將達(dá)到6億千瓦,達(dá)到2030年**預(yù)計總裝機(jī)容量23.2億千瓦的26%。

  發(fā)電裝機(jī)及電網(wǎng)是按照*大負(fù)荷功率進(jìn)行建設(shè)的,而回收投資則要按照售電量來計算,因此,在電動汽車無序充電的情況下,電力系統(tǒng)必須按照極端功率需求,為用電量僅為1350億千瓦時的電動汽車配備6億千瓦的發(fā)電裝機(jī)和配套的電網(wǎng)建設(shè),也就是說,發(fā)電裝機(jī)容量增加了26%,但是售電量僅增加1.3%,設(shè)備利用率及投入產(chǎn)出比極不合理。

  因此,如果任由電動汽車大規(guī)模無序充電,而單靠增加發(fā)電裝機(jī)容量及電網(wǎng)建設(shè),會導(dǎo)致發(fā)電及電網(wǎng)送電能力難以充分發(fā)揮,發(fā)輸電成本增高,造成資源的極大浪費。

  根據(jù)上述分析可以看出,如果在滿足電動汽車使用需求的前提下,通過有效的技術(shù)經(jīng)濟(jì)手段引導(dǎo)電動汽車進(jìn)行有序充電,避開電網(wǎng)負(fù)荷的高峰時段,合理地分散電動汽車的充電功率,就會減少對電網(wǎng)的負(fù)荷沖擊,極大地減少不必要的發(fā)電裝機(jī)與電網(wǎng)建設(shè),保證電動汽車與電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展。但是如何讓千家萬戶的電動汽車“聽話”,進(jìn)行有序充電呢?答案就是智能電網(wǎng)。

  智能電網(wǎng)驅(qū)動電動汽車

  智能電網(wǎng)以包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度和信息通信等各環(huán)節(jié)的電力系統(tǒng)為對象,以先進(jìn)的計算機(jī)、電子設(shè)備和**元器件等為基礎(chǔ),通過引入新的通信、自動控制和信息技術(shù),從而實現(xiàn)對整個電力網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)的提升,*終實現(xiàn)電網(wǎng)運行更加可靠、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。互動性是智能電網(wǎng)的一個基本內(nèi)涵,智能電網(wǎng)是一個與用戶雙向互動的網(wǎng)絡(luò),能夠為用戶提供電網(wǎng)實時用電信息,通過市場手段,引導(dǎo)用戶改變用電習(xí)慣,提高終端用電效率,優(yōu)化用電方式。

  針對電動汽車用戶,智能電網(wǎng)可以通過電價政策引導(dǎo)用戶主動調(diào)整充電操作,還可以在用戶同意的情況下,自動調(diào)節(jié)控制電動汽車的充電操作,進(jìn)而保證電動汽車的有序充電。

  以上功能是通過先進(jìn)的計量表計、實時通信網(wǎng)絡(luò)、電動汽車智能充放電管理系統(tǒng)以及智能充電設(shè)施實現(xiàn)的。先進(jìn)的計量表計為用戶提供電價信息;實時通信網(wǎng)絡(luò)保證電網(wǎng)與用戶的信息交互;電動汽車智能充放電管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)綜合電網(wǎng)運行狀態(tài)以及電動汽車充電需求,在不影響用戶使用的前提下,通過智能充電設(shè)施對電動汽車的充電操作進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,采取降低充電功率或延時進(jìn)行充電等手段響應(yīng)電網(wǎng)的需求,保證電網(wǎng)與充電操作的協(xié)調(diào)進(jìn)行。

  比如,一般電動汽車用戶下班,晚上7點左右到家,肯定在停車時就習(xí)慣性地開始充電,可這時正好是電網(wǎng)的高峰負(fù)荷時段,將會峰上加峰,增加電網(wǎng)的負(fù)荷壓力。智能電網(wǎng)可以通過分時電價來引導(dǎo)用戶調(diào)整其充電操作,晚上7點的高峰時段電價較高,而凌晨以后的低谷時段電價很低,用戶為了節(jié)約充電成本,就會主動通過智能充電設(shè)施延時充電功能將充電操作調(diào)整到凌晨以后,既不影響用戶充電,又避免對電網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)荷沖擊,同時通過低谷電價降低了電動汽車用戶的使用成本。

  在同一個小區(qū)擁有多輛電動汽車的情況下,如果在夜間低谷時段同時充電,充電功率仍然會較大,會對電網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)荷沖擊,這時,就需要通過智能用電管理系統(tǒng)及智能充電設(shè)施對多輛電動汽車的充電操作進(jìn)行統(tǒng)籌管理了。假設(shè)電動汽車的充電時間為3個小時,0點到6點是電網(wǎng)負(fù)荷低谷時段,就可以將這個小區(qū)的電動汽車分成兩組,分別在0點到3點和3點到6點兩個時段進(jìn)行充電,就可以將電動汽車的*大充電功率降低一半。

  隨著電池技術(shù)的突破和智能電網(wǎng)的建設(shè),電動汽車*終將作為移動儲能單元,成為智能電網(wǎng)的一部分,通過完善的智能用電網(wǎng)絡(luò)及電動汽車充放電基礎(chǔ)設(shè)施有效利用其儲能特性,對平抑電網(wǎng)負(fù)荷峰谷波動、接納間歇性可再生能源以及提高電網(wǎng)運行效率起到重大作用。

  電動汽車用戶可以在晚上7點回家后,利用車載電池剩余的電能為小區(qū)用電負(fù)荷進(jìn)行供電,減少小區(qū)高峰負(fù)荷對大電網(wǎng)的供電需求,起到“削峰”的作用,而仍然在低谷時段充電,起到“填谷”的作用,大規(guī)模的電動汽車通過這種手段能夠有效地平抑電網(wǎng)的負(fù)荷波動,降低系統(tǒng)所需的備用容量,提高電網(wǎng)運行效率;同時通過高峰反送電與低谷充電的電價差,電動汽車用戶能夠降低使用成本,甚至供電收入大于充電支出,而取得直接經(jīng)濟(jì)效益。

  綜上所述,智能電網(wǎng)能夠引導(dǎo)電動汽車進(jìn)行有序充放電,提高自身的運行效率;同時為電動汽車提供可靠、經(jīng)濟(jì)、便利的充電服務(wù),解決電動汽車電能供給的后顧之憂,成為電動汽車發(fā)展的堅強(qiáng)支撐。