高波

摘要：隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，能源行業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)，同時也不斷迎來新機遇，在能源危機日益嚴峻的今天，積極開發(fā)和使用新能源已成為各國重要的發(fā)展使命。本文重點分析電動汽車充電站結(jié)合分布式光伏發(fā)電的應用，介紹電動汽車及分布式光伏發(fā)電的基本情況，并闡述兩者結(jié)合應用的新思路。

關(guān)鍵詞：電動汽車;光伏發(fā)電;微電網(wǎng)

環(huán)境污染和能源危機已成為全世界面臨的共同問題，隨著用電量的增長，環(huán)境污染、能源短缺問題日益嚴重，人們不得不對傳統(tǒng)大電網(wǎng)模式重新進行思考。為解決問題，一方面人們寄希望于提高能源利用效率，另一方面尋求化石燃料的替代品，促使了電動汽車和光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展起來。但兩者在解決問題的同時，給電網(wǎng)負荷調(diào)配、電網(wǎng)穩(wěn)定等方面帶來很大影響。隨著微電網(wǎng)發(fā)展，通過微電網(wǎng)模式，將光伏發(fā)電與充電站結(jié)合，實現(xiàn)清潔能源就地消納，減少對公用電網(wǎng)影響，成為解決環(huán)境污染、能源危機的新途徑，對電網(wǎng)發(fā)展具有重要意義。

一、電動汽車及分布式光伏發(fā)電概述

電動汽車作為新能源汽車發(fā)展方向之一，對節(jié)能環(huán)保、減少碳排放具有重要意義。近年來，在各項政策刺激下，電動汽車產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)前所未有的“大干快上”局面[1]。但電動汽車充電設(shè)施大批量的接入對電網(wǎng)負荷調(diào)控、諧波控制等均有較大沖擊和影響。而分布式電源特別是光伏發(fā)電已經(jīng)取得長久發(fā)展，技術(shù)也較為成熟，但因分布式電源具有分散性及不穩(wěn)定性，大量分布式電源的接入也會給電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成影響。

（一）電動汽車

近幾年電動汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，不僅歐美、日本等傳統(tǒng)造車業(yè)強國持續(xù)加大對投入與開發(fā)。國內(nèi)也有越來越多的企業(yè)、高校和科研團隊在對此進行研究，電動汽車研發(fā)熱潮在我國不斷高漲，也促使國內(nèi)電動汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，目前國內(nèi)相關(guān)專利已超過2000項，在電動汽車領(lǐng)域有一定的競爭力[1]。

2012年我國明確了以電驅(qū)動型汽車作為汽車轉(zhuǎn)型的重要發(fā)展方向，電驅(qū)動型汽車類型如表1所示。

但電動汽車大規(guī)模應用帶來充電難題，目前多以主網(wǎng)為單一供電源的電動汽車充電站已經(jīng)在世界各地應用，但隨著充電站在配電網(wǎng)中滲透率不斷增大，造成電網(wǎng)的負荷調(diào)配難度增大。

（二）分布式光伏發(fā)電

我國光伏產(chǎn)業(yè)1970年才開始建設(shè)，90年代光伏產(chǎn)業(yè)得到一定發(fā)展，我國政府通過制定電價補貼、配額交易等政策支持光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2013年成功渡過“雙反”危機后，光伏產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)得到大力發(fā)展[2]。

光伏發(fā)電主要有集中式和分布式兩種應用形式。截止到2019年9月，我國集中式裝機容量約占總量的80.7%，而分布式電源僅占19.3%，這種比例構(gòu)成與國外有較大差別，電力就地消納能力較差[2]。我國已提出“自發(fā)自用、余量上網(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)節(jié)”的分布式發(fā)電模式，分布式光伏將是我國重點鼓勵建設(shè)的形式。

二、含電動汽車充電站的光伏發(fā)電微電網(wǎng)探索

（一）分布式光伏系統(tǒng)獨立運行設(shè)計

光伏發(fā)電通過DC/DC轉(zhuǎn)化之后，可存儲于蓄電池等儲能系統(tǒng)，當分布式光伏發(fā)電量充足時，光伏單元直接向電動汽車充電，若是光伏電源供應不足，則可借助儲能單元向外接續(xù)供電，電動汽車能夠獲得較為持續(xù)的充電供應[3]。但分布式光伏發(fā)電受日照等環(huán)境影響因素大，且儲能系統(tǒng)電池壽命有限、價格昂貴，且需配備較多儲能單元，實施成本高、可靠性差。

（二）分布式光伏系統(tǒng)并網(wǎng)運行設(shè)計

在太陽光照條件充足情況下，光伏發(fā)出的電能供給電動汽車充電、蓄電池滿電狀態(tài)維持，剩余部分可通過逆變單元及時流向0.4kV交流母線，在夜間或光照不良時，公用電網(wǎng)便會為充電站提供充電電能。儲能系統(tǒng)可以視作后備電源，在特殊時段無法進行電量供給，或遇到電網(wǎng)故障時，儲能系統(tǒng)可繼續(xù)為電動汽車充電，保證充電站的高可靠性[4][5]。

光伏充電的主要應用場景。

三、含電動汽車充電的光伏發(fā)電微電網(wǎng)并網(wǎng)運行優(yōu)化思路

構(gòu)建“含電動汽車充電的光伏發(fā)電微電網(wǎng)”發(fā)電及用電數(shù)學模型，用模糊變量表示負荷預測值并充分考慮經(jīng)濟、可靠性。進一步，搭建微電網(wǎng)接入公共電網(wǎng)模型，綜合考慮對公網(wǎng)影響（電能質(zhì)量、電壓調(diào)整）、微電網(wǎng)運行費用、微電網(wǎng)可靠性等為多目標規(guī)劃數(shù)學模型，并采用啟發(fā)式算法與遺傳算法相結(jié)合對模型求解。尋求微電網(wǎng)并網(wǎng)最優(yōu)控制算法，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動切換控制，即實現(xiàn)微電網(wǎng)的可靠性、經(jīng)濟性，又減少微電網(wǎng)對公網(wǎng)影響，也為配電網(wǎng)規(guī)劃提供新思路。

結(jié)語

建立含光伏發(fā)電與充電站的微電網(wǎng)，有望充分利用兩者優(yōu)勢，減少對公用電網(wǎng)影響，并在主網(wǎng)停電時孤島運行，具備高可靠性。

參考文獻

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