廣東工業(yè)大學(xué) 黃 強(qiáng) 鐘其源 簡(jiǎn)俊威 莫 超

電動(dòng)汽車與風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行的可行性研究

廣東工業(yè)大學(xué) 黃 強(qiáng) 鐘其源 簡(jiǎn)俊威 莫 超

隨著能源危機(jī)的加劇以及人們環(huán)保意識(shí)的提升，新能源發(fā)電由于良好的環(huán)境效益以及低成本而逐漸受到歡迎。但新能源發(fā)電由于易受環(huán)境與天氣的影響而具有間歇性，大規(guī)模隨機(jī)并網(wǎng)將破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為此，本文將研究電動(dòng)汽車與風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行的可行性。

能源危機(jī)；電動(dòng)汽車；風(fēng)電

1.風(fēng)電與電動(dòng)汽車協(xié)同調(diào)度理論分析

在全球能源危機(jī)和環(huán)境污染的雙重壓力下，具有清潔、無(wú)污染的清潔能源得到大力發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電由于具有低成本、無(wú)污染、可再生等特點(diǎn)，且相較于其他清潔能源來(lái)說(shuō)技術(shù)最為成熟，因而受到國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的廣泛關(guān)注。近年來(lái)，風(fēng)能資源豐富的發(fā)達(dá)國(guó)家均出臺(tái)各項(xiàng)鼓勵(lì)風(fēng)電發(fā)展的新政策，例如美國(guó)推出新的能源政策法案、風(fēng)電生產(chǎn)稅減免法案等來(lái)推進(jìn)風(fēng)電的發(fā)展[1]。

由于風(fēng)力發(fā)電具有的間歇性與波動(dòng)性，在大規(guī)模并網(wǎng)時(shí)將會(huì)沖擊電力系統(tǒng)，影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。此時(shí)就迫切需要電池電能儲(chǔ)存系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，以平抑新能源出力的波動(dòng)性，保證電網(wǎng)負(fù)荷的穩(wěn)定性。針對(duì)該問(wèn)題，電動(dòng)汽車的V2G概念被提出，其核心思想是利用大量閑置電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能系統(tǒng)作為電力網(wǎng)和新能源的緩沖，如圖1所示。即電動(dòng)汽車通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入到大電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與大電網(wǎng)之間能量的雙向流動(dòng)。在負(fù)荷低谷時(shí)，電動(dòng)汽車從電網(wǎng)吸收電能；在負(fù)荷峰谷時(shí)，作為分布式儲(chǔ)能設(shè)備為電網(wǎng)提供電。電動(dòng)汽車車主可通過(guò)該方式在電價(jià)較低時(shí)進(jìn)行充電，在電價(jià)較高時(shí)向電網(wǎng)饋電，實(shí)現(xiàn)車主自身的利益最大化。

圖1 V2G示意圖

國(guó)家“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃將重點(diǎn)扶持純電動(dòng)、燃料電池車、插電式混動(dòng)車發(fā)展[2]，并計(jì)劃在2020年建立完整的電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)體系，實(shí)現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)銷量超過(guò)500萬(wàn)輛的目標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，大部分電動(dòng)汽車一天中有96%的時(shí)間處于停泊狀態(tài)[3]，可以利用閑置電動(dòng)汽車的電源特性有效地補(bǔ)償由風(fēng)電出力不確定性所引起的負(fù)荷不合理波動(dòng)，優(yōu)化負(fù)荷峰谷差，平抑可再生能源功率波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。因此風(fēng)電機(jī)組與電動(dòng)汽車之間潛在的協(xié)同關(guān)系使得電力系統(tǒng)的多能源協(xié)調(diào)互補(bǔ)調(diào)度成為可能。

盡管電動(dòng)汽車可接入電網(wǎng)并作為新能源系統(tǒng)的緩沖，但是當(dāng)大規(guī)模的電動(dòng)汽車隨意，無(wú)序地接入電網(wǎng)中進(jìn)行充放電時(shí)，會(huì)使得電網(wǎng)在負(fù)荷高峰時(shí)產(chǎn)生新的負(fù)荷高峰，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，影響供電可靠性。此外，電動(dòng)汽車作為交通工具，要滿足車主的基本出行需求，因此在向電網(wǎng)反向送電時(shí)，要保證自身行駛所需的電量。綜上所述，應(yīng)該對(duì)電動(dòng)汽車與風(fēng)電的協(xié)同優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行研究。

2.電動(dòng)汽車與風(fēng)電協(xié)同優(yōu)化調(diào)度策略

短期風(fēng)速概率特性多采用風(fēng)速預(yù)測(cè)值和誤差預(yù)測(cè)的正態(tài)分布來(lái)估算某一時(shí)段或某一天的風(fēng)電機(jī)組出力值。

由于電動(dòng)汽車的種類繁多以及采用不同的供電模式，這就決定了電動(dòng)汽車有不同的V2G實(shí)現(xiàn)方法。

（1）集中式的V2G實(shí)現(xiàn)方法

此方法是將某一區(qū)域內(nèi)的電動(dòng)汽車集中起來(lái)，根據(jù)電網(wǎng)需求統(tǒng)一進(jìn)行充放電。

（2）自治式的V2G實(shí)現(xiàn)方法

此方法是車主根據(jù)汽車自身的狀態(tài)、電網(wǎng)充放電價(jià)格等因素隨機(jī)自主地進(jìn)行充放電。

（3）于微網(wǎng)的V2G實(shí)現(xiàn)方法

此方法是將電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能設(shè)備集成到微網(wǎng)中，直接為微網(wǎng)服務(wù)。

（4）基于更換電池組的V2G實(shí)現(xiàn)方法

此方法主要是將電動(dòng)汽車更換的醋能系統(tǒng)集中起來(lái)，存放在電池更換站中，然后由電池更換站按照電網(wǎng)的需求統(tǒng)一接入電網(wǎng)。

3.結(jié)語(yǔ)

針對(duì)風(fēng)電與電動(dòng)汽車規(guī)模化應(yīng)用這一背景，本文研究了風(fēng)電與電動(dòng)汽車協(xié)同優(yōu)化調(diào)度的可行性，為實(shí)際工程應(yīng)用提供了科學(xué)理論的支持，具有一定的指導(dǎo)作用。

[1]熊威,任征東,梅林,等．國(guó)外風(fēng)電發(fā)展機(jī)制研究及對(duì)我國(guó)的啟示[J]．電力需求側(cè)管理,2016,18(5)：60-64．

[2]中華人民共和國(guó)科技部．電動(dòng)汽車科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃[EB/OL]．[2012-08-07]．http：//www．most．gov．cn/tztg/201204/t20 12042093807．htm．

[3]Kempton W,Letendre S E．Electric vehicles as a new power source for electric utilities[J]．Transportation Research Part D Transport &Environment,1997,2(3)：157-175．

With the energy crisis intensified and people’s awareness of environmental protection，new energy power generation due to good environmental benefits and low cost and gradually welcomed. But the new energy power generation due to the impact of the environment and weather and intermittent，large-scale random grid will damage the stability of the power system. To this end，this paper will study the feasibility of electric vehicles and wind power grid running.

Energy crisis；electric vehicle；wind power