一、電動汽車發(fā)展概述

（一）發(fā)展電動汽車的意義

1.發(fā)展電動汽車可以降低對石油資源的依賴，保障國家能源安全；2.發(fā)展電動汽車可以改善城市空氣質(zhì)量，降低噪聲污染，有利于人類健康；3.發(fā)展電動汽車，可有效提高電能在終端能源消費領(lǐng)域的比重，利用夜間充電，實現(xiàn)“填谷”，提高機組利用率；4.從我國自身的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度看，通過電動汽車技術(shù)的突破，縮短和先進國家的汽車發(fā)展距離，實現(xiàn)汽車工業(yè)的跨越式發(fā)展。

（二）電動汽車分類

1.純電動汽車；2.混合動力汽車：可外接充電的混合動力汽車；3.燃料電池汽車。

（三）我國電動汽車發(fā)展情況

我國自“八五”以來，在研發(fā)電動汽車方面取得了一系列科研成果?？萍疾吭凇笆濉苯M織實施國家863計劃“電動汽車”重大專項，建立了“三縱三橫” 研發(fā)布局。

我國在“十一五”啟動了國家863計劃節(jié)能與新能源汽車重大項目。

2009年1月，國家科技部和財政部共同啟動了“十城千輛”電動汽車示范應(yīng)用工程。北京、上海、重慶、長春、大連、杭州、濟南、武漢、深圳、合肥、長沙、昆明、南昌等13個城市入選，預(yù)計近期將再增加7座城市。

目前國內(nèi)純電動汽車主要有公交、環(huán)衛(wèi)、電力等行業(yè)的集團用車，及微型電動汽車等。

預(yù)計到2015年，我國純電動汽車將達到30萬輛。

二、電動汽車能源供給系統(tǒng)

（一）能源供給系統(tǒng)構(gòu)成

電動汽車的能源供給系統(tǒng)由供電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)和電能存儲系統(tǒng)組成，實現(xiàn)電能由交流在線向直流離線存儲的變換，為電動汽車行駛提供直流電能供給。

其中供電系統(tǒng)主要由供電設(shè)備以及電能質(zhì)量監(jiān)測控制設(shè)備構(gòu)成。充電系統(tǒng)主要由地面充電機、車載充電機、充電監(jiān)控構(gòu)成。電能存儲系統(tǒng)主要由動力電池、能量管理系統(tǒng)構(gòu)成。

（二）動力電池

1.鉛酸電池可靠性好，價格便宜，但比能量低（30～40Wh/kg）、使用壽命短（單體300～500次），對環(huán)境污染嚴重。2.鎳氫電池屬于堿性電池，比能量較高（60～80Wh/kg）、壽命較長（單體：500～800次），在高溫下使用存在電荷量急劇下降等缺點，主要應(yīng)用于混合動力汽車。3.鋰離子電池具有比能量高（100～120 Wh/kg）、壽命長（單體：1000次以上），是國內(nèi)外公認的電動汽車動力電池發(fā)展方向。但鋰離子電池成組壽命短（成組應(yīng)用到公交車上后，循環(huán)壽命只有400～600次），導(dǎo)致電動汽車經(jīng)濟性差，嚴重制約電動汽車發(fā)展。此外電動汽車用動力電池組無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同電動汽車間的動力電池?zé)o法通用。

（三）電動汽車充電方式

1.常規(guī)充電；2.快速充電；3.電池更換；4.車載充電；5.超級電容快充模式。

三、電動汽車對電網(wǎng)的影響

（一）電動汽車充電對電網(wǎng)負荷的影響

電動汽車可以在電網(wǎng)負荷低谷時段充電，發(fā)揮“填谷”作用。以北京市現(xiàn)有發(fā)輸配電能力，其谷電可利用電能量約為2694萬kWh，按照日行90km耗電量18kWh計 ，夜間低谷時段可為約150萬輛電動轎車充滿電。

（二）電動汽車充電對電網(wǎng)輸配電設(shè)施建設(shè)的影響

至2009年9月底，我國發(fā)電裝機容量為8.3億千瓦；至2009年8月底，我國汽車保有量超過7000萬輛。假定每輛電動汽車充電功率為10千瓦，則全國所有車輛都變?yōu)殡妱悠嚕瑫r充電總功率將達到7億千瓦。

未來隨著電動汽車保有量的增加，電動汽車作為用電負荷的影響將日益增大，如控制協(xié)調(diào)得當(dāng)，將提高發(fā)電機組和電網(wǎng)的利用率，提高運行效益。

但如果協(xié)調(diào)不好，無序充電得不到有效控制，將會出現(xiàn)“峰上加峰”，增大電網(wǎng)調(diào)峰難度，加大了輸配電網(wǎng)建設(shè)的壓力，降低發(fā)電機組和電網(wǎng)的運行效率。

（三）電動汽車充電對電能質(zhì)量的影響

電動汽車充電將影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量，增加電網(wǎng)諧波含量。電動汽車充電機是一種非線性設(shè)備，其產(chǎn)生的諧波主要是5k±1次諧波。如果不加治理，將導(dǎo)致電網(wǎng)損耗增加、設(shè)備過熱及壽命損失、對控制和通信電路的干擾等，同時會造成電壓畸變、功率因數(shù)下降，影響電網(wǎng)中其他用電設(shè)備的正常運行等。這些問題在進行電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時必須考慮。

通過對天津市中新生態(tài)城公交車充電站進行測試，當(dāng)60臺充電機同時投入充電運行時，其含有的電壓諧波含有率可以達到6%以上，電流諧波含有率達到30%以上，遠遠超出國家標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)有源濾波設(shè)備投入運行時，可有效治理諧波，保證電能質(zhì)量。

四、電動汽車與智能電網(wǎng)

（一）智能電網(wǎng)是電動汽車規(guī)?；瘧?yīng)用的必要基礎(chǔ)

1.智能電網(wǎng)可實現(xiàn)電動汽車有序充電；2.降低電動汽車供充電基礎(chǔ)設(shè)施投入；3.促進電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

（二）電動汽車促進可再生能源發(fā)展

電動汽車將成為智能電網(wǎng)的分散式儲能單元，促進可再生能源發(fā)電的利用。風(fēng)能及太陽能等可再生能源發(fā)電功率波動性大。電動汽車動力電池具有存儲電能的特性，可以有效平抑功率波動，提高電網(wǎng)接納可再生能源發(fā)電的能力。

（三）國外電動汽車與智能電網(wǎng)相關(guān)研究情況

1.V2G技術(shù)研究及其應(yīng)用（美國等）

（1）V0G

Vehicles Plug-in without Logic/Control

即接（入電網(wǎng)）即充方式

（2）TC

Timed Charging

時間控制方式，電動汽車在一個給定的時刻開始充電

（3）V1G

Vehicles Plug-in with Logic/Control regulated charge

電動汽車充電受電網(wǎng)控制方式，電動汽車與電網(wǎng)進行實時通信，可在電網(wǎng)允許時刻進行充電，但不能向電網(wǎng)反饋送電。

（4）V2B

Vehicles Plug-in to Buildings/Communities with regulated charge/discharge

電動汽車與建筑物的能量管理系統(tǒng)通信，并受其控制，實現(xiàn)電動汽車與建筑物供電系統(tǒng)之間的能量轉(zhuǎn)換（充、放電）。

五、結(jié)束語

電動汽車未來發(fā)展前景廣闊，不僅有利于國家的節(jié)能減排及發(fā)展低碳技術(shù)，同時也為可再生能源的利用提供了必要的基礎(chǔ)。但總體上電動汽車的發(fā)展以及普遍應(yīng)用均需要依賴于動力電池技術(shù)的突破。隨著科技進步，電動汽車必將成為未來汽車業(yè)及智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢。