鄧曜　熊衛(wèi)剛

摘要：受金融危機、節(jié)能減排等國際形勢影響，全球汽車產(chǎn)業(yè)進入轉(zhuǎn)型時期，以新能源逐步取代燃油，各國政府也相繼出臺促進電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策措施。文章對電動汽車儲能給電網(wǎng)發(fā)展帶來的機遇與挑戰(zhàn)進行了探討。

關(guān)鍵詞：電動汽車；蓄電池儲能；電網(wǎng)發(fā)展；新能源發(fā)電；節(jié)能減排；汽車行業(yè) 文獻標識碼：A

中圖分類號：U621 文章編號：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，新能源電動汽車的發(fā)展成大勢所趨。受金融危機、節(jié)能減排等國際形勢影響，促使全球汽車產(chǎn)業(yè)進入轉(zhuǎn)型時期，以新能源逐步取代燃油，各國政府也相繼出臺促進電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策措施。我國就制訂了《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，推廣和實施“十城千輛”計劃，在公交車、公務(wù)車、社會車輛等中推廣和示范運營新能源汽車。此外，不少電網(wǎng)企業(yè)和石化企業(yè)也紛紛宣布進軍電動汽車充電站領(lǐng)域，推動電動汽車發(fā)展駛向快車道。

2 電動汽車儲能的充電模式

電動汽車儲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，多用于家庭、停車場等場所；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，在未來可能會有移動蓄電池更換車，方便用戶及時更換。

上述三種充電模式各有優(yōu)劣，要根據(jù)實際情況進行合理選擇。普通充電雖簡單方便，但隨意性大，會嚴重影響到電網(wǎng)正常運行；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，快充所需時間要更長且會影響到蓄電池壽命；蓄電池更換在換電速度上占有優(yōu)勢，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，但在實施過程中車用蓄電池務(wù)必標準化。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，不論是對電力企業(yè)自身發(fā)展，還是對電動汽車的推廣，都不具有很大的推動作用。2010年末，由中國普天自主研發(fā)的國內(nèi)首套動力電池自動快換系統(tǒng)投入使用，該系統(tǒng)可對不同類型電動汽車進行電池更換，且耗時僅需3分鐘，與傳統(tǒng)汽車加油或加氣所用時間近乎相同。因此，國家電網(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)合我國電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀加以創(chuàng)新，使得我國在世界電動汽車產(chǎn)業(yè)標準制定上贏得話語權(quán)。

3 無序充電的負面影響——諧波污染

電動汽車充電機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，特點是直流側(cè)電壓紋波小、動態(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，特點是直流側(cè)電壓紋波小、動態(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。第三類充電機由三相PWM整流和高頻變壓器隔離DC/DC變換器組成，特點是高頻隔離、裝置體積小、輸出紋波低、動態(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，諧波污染會給電氣設(shè)備、電力線路運行等帶來極大的消極影響，如影響測量儀表的精準度、易損壞大容量電容器、電力導線過熱、保護裝置誤報警等問題。針對充電設(shè)備所帶來的諧波污染，必須采取有效措施加以控制，應(yīng)對措施包括：（1）嚴格遵循與諧波相關(guān)的國家標準，從總體上控制諧波水平；（2）增加環(huán)流裝置的脈動數(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）按照同時設(shè)計、同時施工、同時投運、同時驗收的原則進行諧波治理，保證電能質(zhì)量以及電力系統(tǒng)的經(jīng)濟、安全運行。

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，電動汽車蓄電池的能量補償作用可作為電網(wǎng)儲能電源，一般在電網(wǎng)非峰荷時間對蓄電池進行充電，當峰荷來臨時進行放電，以充分發(fā)揮對負荷曲線削峰填谷的補償作用。

為應(yīng)對電網(wǎng)尖峰負荷，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，造成資源浪費的現(xiàn)象十分嚴重。與之相比，在應(yīng)對尖峰負荷方面，電動汽車蓄電池儲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

作為電動汽車的重要組成部分，蓄電池性能的好壞對汽車的動力性和燃料的經(jīng)濟性都有重要的影響。同時，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，充電是為了及時恢復蓄電池儲存電能的容量，滿足電動汽車用電需求；放電是檢驗蓄電池容量參數(shù)，促進電極活性物質(zhì)的活化反應(yīng)。

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

5 集中充電帶來的發(fā)展新機遇

5.1 推動新能源發(fā)電技術(shù)實用化

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性、間歇性等特性，決定了其規(guī)?；l(fā)展會給電網(wǎng)調(diào)峰與電網(wǎng)安全運行帶來不穩(wěn)定性影響。以風力發(fā)電為例，當風速低于穩(wěn)定風速時，風電機功率急速降低，若得不到及時處理，則會引起電壓跌落、閃變及跳閘等情況的發(fā)生，嚴重威脅著電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性與可靠性。

儲能設(shè)備的應(yīng)用，能很好地彌補新能源發(fā)電的隨機性與波動性，實現(xiàn)電能功率的平滑輸出，是新能源發(fā)電技術(shù)實用化的重要措施。目前全球電力儲能技術(shù)主要包括三大類：物理儲能（抽水蓄能、飛輪儲能等）、化學儲能（鋰離子電池、鈉硫電池、鎳鎘電池等）、電磁儲能（超導電磁儲能）。將電動汽車蓄電池與各儲能設(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 推動相關(guān)技術(shù)研究發(fā)展

電動汽車蓄電池的規(guī)?；谐潆姡瑢τ谛铍姵厣a(chǎn)技術(shù)與放充電控制技術(shù)研究具有重要推動作用。通過組織和強化蓄電池技術(shù)研究，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，使設(shè)備性能有進一步提升。此外，為形成統(tǒng)一的蓄電池技術(shù)標準體系（充電標準、通信標準、電池標準等），集中充電模式就通信協(xié)議、充電接口等方面標準，要求汽車廠商、電力企業(yè)、電池廠商之間達成一致。

5.3 推動智能電網(wǎng)的建設(shè)

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

關(guān)于“風車互補”、電動汽車與智能交通系統(tǒng)信息交互等方面，我國也有進一步研究并初顯成效，2010年上海世博園區(qū)展示了純電動汽車與電網(wǎng)之間的能量雙向可控流動，充分顯示了電動汽車作為分布式儲能的應(yīng)用潛力。

6 結(jié)語

綜上所述，電動汽車充換電業(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，電動汽車儲能給電網(wǎng)企業(yè)帶來發(fā)展的新機遇，為跨領(lǐng)域、跨行業(yè)合作提供平臺。蓄電池換電模式使電動汽車儲能充電像燃油車加油一樣便捷，為電池維護、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)展機遇，做好運營管理系統(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。

作者簡介：鄧曜（1980-），男，湖北黃梅人，國網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司技師，工程師，研究方向：市場營銷；熊衛(wèi)剛（1975-），男，江西九江人，國網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司技師，工程師，研究方向：電力市場營銷。

（責任編輯：秦遜玉）