麥惠俊

（廣東順德電力設(shè)計(jì)院有限公司　廣東佛山　528300）

經(jīng)濟(jì)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(jìn)千家萬(wàn)戶，根據(jù)公安部數(shù)據(jù)，截至2017年底，我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量為3.10億輛，其中汽車達(dá)2.17億輛。但近年來(lái)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(wèn)題日益突出。隨著政策的推動(dòng)、技術(shù)的發(fā)展以及人們環(huán)保意識(shí)的提高，電動(dòng)汽車迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，截至2017年底，我國(guó)新能源汽車保有量達(dá)153萬(wàn)輛，占汽車總量的0.7%。根據(jù)預(yù)測(cè)，2020年我國(guó)電動(dòng)騎車保有量將達(dá)到494.4萬(wàn)輛[1]。電動(dòng)汽車作為電力負(fù)荷，其充電行為具有隨機(jī)性、間歇性，大量電動(dòng)汽車的充電行為將給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)較大影響[2]。通過(guò)V2G（Vehicle-to-Grid）技術(shù)應(yīng)用，對(duì)接入電網(wǎng)的電動(dòng)汽車有序管理，參與系統(tǒng)調(diào)度，可改善電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，提高用戶使用電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)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(lái)智能電網(wǎng)的發(fā)展方向，結(jié)合其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(jì)效益。

1　V2G技術(shù)概述

V2G是指電動(dòng)汽車通過(guò)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(shí)向電網(wǎng)放電[4]。其核心思想是電動(dòng)汽車與電網(wǎng)的友好互動(dòng)，利用電動(dòng)汽車動(dòng)力電池作為電網(wǎng)的儲(chǔ)能緩沖單元，在保證電動(dòng)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(yùn)行狀態(tài)，充分利用閑置狀態(tài)的電動(dòng)汽車，為車主創(chuàng)造額外收益，達(dá)雙贏目的。目前V2G的實(shí)現(xiàn)方法可分四類：集中式V2G實(shí)現(xiàn)方法、自治式V2G實(shí)現(xiàn)方法、基于微電網(wǎng)的V2G實(shí)現(xiàn)方法以及基于更換電池的V2G實(shí)現(xiàn)方法；V2G四個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題對(duì)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(guó)際上關(guān)于微電網(wǎng)的定義尚不統(tǒng)一，其中以2002年美國(guó)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(fù)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(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，并提供控制；微電網(wǎng)相對(duì)于大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的可控負(fù)荷單元，并可同時(shí)滿足用戶對(duì)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(guò)微電網(wǎng)接入大電網(wǎng)中，使大電網(wǎng)不需直接面對(duì)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(yùn)行靈活的特點(diǎn)，將在未來(lái)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(jī)性和間歇性，其對(duì)微電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)的影響不容小覷，為確保系統(tǒng)安全可靠，儲(chǔ)能裝置在微電網(wǎng)中不可或缺。儲(chǔ)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(dòng)，又可削峰填谷減少負(fù)荷波動(dòng)對(duì)大電網(wǎng)的壓力。

劉舒等人利用加權(quán)移動(dòng)平均法及上下限約束法計(jì)算微電網(wǎng)儲(chǔ)能裝置的容量配置，并仿真驗(yàn)證其平抑分布式電源的功率波動(dòng)及對(duì)綜合負(fù)荷進(jìn)行削峰填谷的作用[8]。電化學(xué)儲(chǔ)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(diǎn)，非常適合作為微電網(wǎng)的儲(chǔ)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(chǔ)能中取得收益[9]。根據(jù)文獻(xiàn)[8]計(jì)算結(jié)果，微電網(wǎng)中儲(chǔ)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(dòng)汽車動(dòng)力電池作為微電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的補(bǔ)充，可降低常規(guī)儲(chǔ)能裝置的裝機(jī)容量，節(jié)省微電網(wǎng)總體投資，提高其經(jīng)濟(jì)型。而且由于電動(dòng)汽車作為常用交通工具，其在微電網(wǎng)中接入時(shí)機(jī)與微電網(wǎng)其他負(fù)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(guó)慶等人以浙江丹山東福山島風(fēng)-光-柴-儲(chǔ)海島微電網(wǎng)為算例，基于改進(jìn)粒子群優(yōu)化POS算法，提出并驗(yàn)證了電動(dòng)公交汽車電池集群V2G運(yùn)行機(jī)制及調(diào)度策略，其運(yùn)行機(jī)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(yùn)行成本[10]。郭曉麗等人以小型辦公場(chǎng)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(duì)優(yōu)化調(diào)度模型進(jìn)行求解，電動(dòng)汽車以V2G模式接入微電網(wǎng)，可以減少其大量接入時(shí)帶來(lái)的負(fù)荷波動(dòng)，同時(shí)利用其儲(chǔ)能能力，參與微電網(wǎng)調(diào)度，提高微電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)型[11]。華北電力大學(xué)的魏臣利用改進(jìn)的思維進(jìn)化算法，提出對(duì)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(jìn)行實(shí)例計(jì)算，驗(yàn)證了算法的穩(wěn)定性和容錯(cuò)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(dòng)汽車以V2G形式接入微電網(wǎng)動(dòng)力電池充放電帶來(lái)的電池?fù)p耗成本，這對(duì)于電動(dòng)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(duì)電池的損耗成本，提出電動(dòng)汽車集群V2G響應(yīng)成本評(píng)估模型，運(yùn)營(yíng)商可通過(guò)模型評(píng)估V2G響應(yīng)成本，制定補(bǔ)償電價(jià)機(jī)制，在保證用戶利益的前提下，實(shí)現(xiàn)效益最大化[13]。項(xiàng)頂?shù)热艘跃┙蛱齐娋W(wǎng)為算例，基于我國(guó)電價(jià)體制，針對(duì)V2G削峰填谷的作用，對(duì)未來(lái)電動(dòng)汽車參與V2G響應(yīng)時(shí)的峰谷電價(jià)進(jìn)行仿真計(jì)算。經(jīng)計(jì)算預(yù)測(cè)，2030年最優(yōu)V2G分時(shí)電價(jià)方案谷電充電電價(jià)為1.09元/度，峰電放電電價(jià)為2.50元/度，用戶可充分利用閑置電動(dòng)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(wú)功補(bǔ)償、平抑新能源發(fā)電出力等輔助服務(wù)，提高微電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，為用戶帶來(lái)經(jīng)濟(jì)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(yǔ)

目前，電動(dòng)化已成為汽車動(dòng)力形式的發(fā)展方向，未來(lái)汽車其對(duì)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(dòng)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(dòng)汽車接入的負(fù)荷沖擊，又可充分利用電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能特性，提高微電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。隨著電動(dòng)汽車動(dòng)了電池的技術(shù)發(fā)展與能源資源緊張形勢(shì)日益突出，電動(dòng)汽車V2G入網(wǎng)成本逐漸降低，傳統(tǒng)能源發(fā)電價(jià)格持續(xù)走高，V2G技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(dòng)汽車保有量水平相對(duì)較低階段，利用智能充電樁對(duì)接入微電網(wǎng)的電動(dòng)汽車進(jìn)行充電管理，避免無(wú)序充電對(duì)微電網(wǎng)的沖擊。結(jié)合電動(dòng)汽車的發(fā)展，入網(wǎng)形式逐步向V2G模式轉(zhuǎn)化。

（2）對(duì)V2G技術(shù)應(yīng)用研究時(shí)，充分考慮電動(dòng)汽車充放電對(duì)電池的損耗成本，通過(guò)成本收益計(jì)算，利用電價(jià)差引導(dǎo)電動(dòng)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(diǎn)工程，分析驗(yàn)證技術(shù)結(jié)果，最后將其推廣至智能電網(wǎng)中。