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電動(dòng)汽車充電設(shè)施規(guī)劃對(duì)電網(wǎng)的影響研究
更新時(shí)間:2024-10-18   點(diǎn)擊次數(shù):143次


一、引言

隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和環(huán)境保護(hù)的需求日益增加,電動(dòng)汽車(EV)作為一種清潔能源交通工具,其發(fā)展速度迅猛,正逐漸成為現(xiàn)代交通體系的重要組成部分。電動(dòng)汽車不僅能夠有效減少溫室氣體排放,降低對(duì)化石能源的依賴,還有助于推動(dòng)能源消費(fèi)的低碳化轉(zhuǎn)型。然而,電動(dòng)汽車的大規(guī)模普及與應(yīng)用,對(duì)現(xiàn)有電力系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)和需求。電動(dòng)汽車的充電需求將對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷特性、安全穩(wěn)定運(yùn)行以及未來(lái)的規(guī)劃與建設(shè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。因此,深入研究電動(dòng)汽車對(duì)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的影響對(duì)于指導(dǎo)電力系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整、保障電力供應(yīng)的可靠性以及促進(jìn)電動(dòng)汽車健康發(fā)展具有重要的理論和實(shí)踐意義。

二、電動(dòng)汽車對(duì)電力系統(tǒng)的需求分析

2.1 電動(dòng)汽車充電模式

電動(dòng)汽車充電模式主要分為慢充、快充和換電三種。慢充通常在家庭或公共停車場(chǎng)進(jìn)行,充電時(shí)間較長(zhǎng),但對(duì)電網(wǎng)沖擊小,有利于電網(wǎng)負(fù)荷的平衡??斐淠軌蛟诙虝r(shí)間內(nèi)為電動(dòng)汽車補(bǔ)充大量電能,適用于長(zhǎng)途行駛中的快速補(bǔ)電,但對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷峰值和穩(wěn)定性造成較大影響。換電模式則是直接更換電池,充電時(shí)間問題得以忽略,但需要建立復(fù)雜的物流和服務(wù)體系。不后的充電模式對(duì)電力系統(tǒng)的需求和影響各不相同,合理規(guī)劃和管理充電模式對(duì)于緩解電網(wǎng)壓力、提高能源利用效率具有重要意義。

2.2 電動(dòng)汽車充電負(fù)荷特性

電動(dòng)汽車充電負(fù)荷特性受多種因素影響,包括充電功率、充電時(shí)間、充電地點(diǎn)等。充電功率直接決定了充電速度和電網(wǎng)的負(fù)荷需求;充電時(shí)間的選擇則與用戶的出行習(xí)慣和電價(jià)政策密切相關(guān),夜間低谷時(shí)段充電可以利用電網(wǎng)的閑置容量,減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊;充電地點(diǎn)的分布則影響著電網(wǎng)的局部負(fù)荷分布和變化。理解和分析電動(dòng)汽車充電負(fù)荷特性,對(duì)于電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)、調(diào)度優(yōu)化以及基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃至關(guān)重要,

2.3 電動(dòng)汽車充電需求預(yù)測(cè)

準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電動(dòng)汽車的充電需求對(duì)于電力系統(tǒng)的規(guī)劃和運(yùn)行具有重要意義。預(yù)測(cè)方法通常包括歷史數(shù)據(jù)分析、用戶行為研究和數(shù)學(xué)建模等。通過分析電動(dòng)汽車用戶的充電習(xí)慣、出行模式以及充電設(shè)施的使用情況,結(jié)合電動(dòng)汽車的增長(zhǎng)趨勢(shì)和政策導(dǎo)向,可以建立充電需求的預(yù)測(cè)模型,這有助于電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商合理安排電力資源,優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu),同時(shí)為充電設(shè)施的布局提供科學(xué)依據(jù)。

三、 電動(dòng)汽車充電對(duì)電力系統(tǒng)的影響

3.1 電網(wǎng)負(fù)荷影響分析

電動(dòng)汽車的大規(guī)模充電需求將直接影響電網(wǎng)的負(fù)荷特性。首先,電動(dòng)汽車充電需求的增加會(huì)提高電網(wǎng)的總負(fù)荷水平,尤其是在晚上住宅區(qū)和白天商業(yè)區(qū)的充電高峰期,可能導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷達(dá)到新的峰值。其次,電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的波動(dòng)性和不確定性增加了電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的難度,對(duì)電網(wǎng)的調(diào)度和運(yùn)行管理提出了更高要求。此外,如果大量電動(dòng)汽車在同一時(shí)間段內(nèi)集中充電,可能會(huì)引起局部電網(wǎng)的過載,影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性和供電可靠性,

3.2 電網(wǎng)運(yùn)行安全性影響

電動(dòng)汽車充電對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行安全性的影響主要體現(xiàn)在對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性和供電可靠性的潛在威脅。隨著電動(dòng)汽車充電需求的增加,電網(wǎng)需要承擔(dān)更大的負(fù)荷,這可能導(dǎo)致電壓波動(dòng)和電力品質(zhì)下降,尤其是在電網(wǎng)邊緣或負(fù)荷集中的區(qū)域。此外,電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的快速變化可能引發(fā)電網(wǎng)頻率波動(dòng),影響電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。在極*情況下,如果電網(wǎng)無(wú)法有效應(yīng)對(duì)大規(guī)模電動(dòng)汽車充電引起的負(fù)荷變化,可能會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)故障甚至大面積停電。

3.3 電網(wǎng)規(guī)劃與擴(kuò)展需求

隨著電動(dòng)汽車的普及,電網(wǎng)規(guī)劃和擴(kuò)展面臨新的挑戰(zhàn)。電動(dòng)汽車充電需求的增加不僅需要更多的發(fā)電能力,還需要電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的改造和擴(kuò)建,以適應(yīng)更高的負(fù)荷需求和保證電力供應(yīng)的可靠性。這包括增加變電站容量、升級(jí)配電網(wǎng)設(shè)施、優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等。同時(shí),為了應(yīng)對(duì)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的不確定性和波動(dòng)性,電網(wǎng)規(guī)劃還需要考慮引入更多的可再生能源和儲(chǔ)能設(shè)施,以提高電網(wǎng)的靈活性和韌性。

3.4 可再生能源整合的影響

電動(dòng)汽車的充電需求增加為可再生能源的整合提供了新的機(jī)遇。通過優(yōu)化電動(dòng)汽車的充電時(shí)間和模式,可以促進(jìn)太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源的消納,提高其在能源結(jié)構(gòu)中的比例。例如,鼓勵(lì)電動(dòng)汽車在太陽(yáng)能發(fā)電高峰期間充電,可以直接利用太陽(yáng)能發(fā)電,減少對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴,降低碳排放。此外,電動(dòng)汽車還可以作為移動(dòng)儲(chǔ)能單元,通過車網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的雙向互動(dòng),不僅可以在電力需求低谷時(shí)儲(chǔ)存能量,在高峰時(shí)段釋放能量回饋電網(wǎng),還可以提供頻率調(diào)節(jié)、電壓支撐等輔助服務(wù),進(jìn)一步提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可再生能源的利用效率。

四、解決方案

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圖1 平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

充電運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的充電設(shè)施管理系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁的監(jiān)控、調(diào)度和管理,提高充電樁的利用率和充電效率,提升用戶的充電體驗(yàn)和服務(wù)質(zhì)量。用戶可以通過APP或小程序提前預(yù)約充電,避免在充電站排隊(duì)等待的情況,同時(shí)也能為充電站提供更準(zhǔn)確的充電需求數(shù)據(jù),方便后續(xù)的調(diào)度和管理。通過平臺(tái)可對(duì)充電樁的功率、電壓、電流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理充電樁故障和異常情況對(duì)充電樁的功率進(jìn)行控制和管理,確保充電樁在合理的功率范圍內(nèi)充電,避免對(duì)電網(wǎng)造成過大的負(fù)荷。

五、安科瑞充電樁云平臺(tái)具體的功能

平臺(tái)除了對(duì)充電樁的監(jiān)控外,還對(duì)充電站的光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理,提高充電站的運(yùn)行可靠性,降低運(yùn)營(yíng)成本,平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

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圖2 充電樁運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

大屏顯示:展示充電站設(shè)備統(tǒng)計(jì)、使用率排行、運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)圖表、節(jié)碳量統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)。

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圖3 大屏展示界面

站點(diǎn)監(jiān)控:顯示設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)、設(shè)備列表、設(shè)備日志、設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計(jì)等功能。

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圖4 站點(diǎn)監(jiān)控界面

設(shè)備監(jiān)控:顯示設(shè)備實(shí)時(shí)信息、配套設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備實(shí)時(shí)曲線、關(guān)聯(lián)訂單信息、充電功率曲線等。

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圖5 設(shè)備監(jiān)控界面

運(yùn)營(yíng)趨勢(shì)統(tǒng)計(jì):顯示運(yùn)營(yíng)信息查詢、站點(diǎn)對(duì)比曲線、日月年報(bào)表、站點(diǎn)對(duì)比列表等功能。

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圖6 運(yùn)營(yíng)趨勢(shì)界面

收益查詢:提供收益匯總、實(shí)際收益報(bào)表、收益變化曲線、支付方式占比等功能。

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圖7 收益查詢界面

故障分析:提供故障匯總、故障狀態(tài)餅圖、故障趨勢(shì)分析、故障類型餅圖等功能。

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圖8 故障分析界面

訂單記錄:提供實(shí)時(shí)/歷史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導(dǎo)出、運(yùn)營(yíng)商應(yīng)收信息、充電明細(xì)、交易流水查詢、充值余額明細(xì)等功能。

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圖9 訂單查詢界面

六、產(chǎn)品選型

    安科瑞為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式,便攜式、壁掛式、落地式等多種類型的充電樁,包含智能7kw/21kw交流充電樁,30kw直流充電樁,60kw/80kw/120kw/180kw直流一體式充電樁來(lái)滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟(jì)、智能運(yùn)營(yíng)管理的市場(chǎng)需求。實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池快速、高效、安全、合理的電量補(bǔ)給,同時(shí)為提高公共充電樁的效率和實(shí)用性,具有有智能監(jiān)測(cè):充電樁智能控制器對(duì)充電樁具備測(cè)量、控制與保護(hù)的功能;智能計(jì)量:輸出配置智能電能表,進(jìn)行充電計(jì)量,具備完善的通信功能;云平臺(tái):具備連接云平臺(tái)的功能,可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控,財(cái)務(wù)報(bào)表分析等等;遠(yuǎn)程升級(jí):具備完善的通訊功能,可遠(yuǎn)程對(duì)設(shè)備軟件進(jìn)行升級(jí);保護(hù)功能:具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù),漏電保護(hù)和接地保護(hù)等功能;適配車型:滿足國(guó)標(biāo)充電接口,適配所有符合國(guó)標(biāo)的電動(dòng)汽車,適應(yīng)不同車型的不同功率。下面是具體產(chǎn)品的型號(hào)和技術(shù)參數(shù)。

產(chǎn)品圖

名稱

技術(shù)參數(shù)

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AEV200-AC007D

額定功率:7kW

輸出電壓:AV220V

充電槍:?jiǎn)螛?/span>

充電操作:掃碼/刷卡

防護(hù)等級(jí):IP65

通訊方式:4G、Wifi

安裝方式:立柱式/壁掛式

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AEV210-AC007D

額定功率:7kW

輸出電壓:AV220V

充電槍:?jiǎn)螛?/span>

人機(jī)交互:3.5寸顯示屏

充電操作:掃碼/刷卡

防護(hù)等級(jí):IP54

通訊方式:4G、Wifi

安裝方式:立柱式/壁掛式

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AEV300-AC021D

額定功率:21kW

輸出電壓:AV220V

充電槍:?jiǎn)螛?/span>

人機(jī)交互:3.5寸顯示屏

充電操作:掃碼/刷卡

防護(hù)等級(jí):IP54

通訊方式:4G、Wifi

安裝方式:立柱式/壁掛式

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AEV200-DC030D

額定功率:30kW

輸出電壓:DC200V-750V

充電槍:?jiǎn)螛?/span>

人機(jī)交互:7寸觸摸屏

充電操作:掃碼/刷卡

防護(hù)等級(jí):IP54

通訊方式:以太網(wǎng)、4G(二選一)

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AEV200-DC060D/

AEV200-DC080D

額定功率:60kW/80kW

輸出電壓:DC200V-1000V

充電槍:?jiǎn)螛?/span>

人機(jī)交互:7寸觸摸屏

充電操作:掃碼/刷卡

防護(hù)等級(jí):IP54

通訊方式:以太網(wǎng)、4G(二選一)

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AEV200-DC060S/

AEV200-DC080S

額定功率:60kW/80kW

輸出電壓:DC200V-1000V

充電槍:雙槍

人機(jī)交互:7寸觸摸屏

充電操作:掃碼/刷卡

防護(hù)等級(jí):IP54

通訊方式:以太網(wǎng)、4G(二選一)

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AEV200-DC120S/

AEV200-DC180S

額定功率:120kW/180kW

輸出電壓:DC200V-1000V

充電槍:雙槍

人機(jī)交互:7寸觸摸屏

充電操作:掃碼/刷卡

防護(hù)等級(jí):IP54

通訊方式:以太網(wǎng)、4G(二選一)

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AEV200-DC240M4/

AEV200-DC480M8/

AEV200-DC720M12

額定功率:240kW/480kW/720kw

輸出電壓:DC150V-1000V

充電終端支持:常規(guī)單雙槍終端

防護(hù)等級(jí):IP54

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AEV200-DC250AD

最大輸出:250A

1個(gè)充電接口;

支持掃碼、刷卡支付;

4G、以太網(wǎng)通訊(二選一)

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AEV200-DC250AS

最大輸出:250A

2個(gè)充電接口;

支持掃碼、刷卡支付;

4G、以太網(wǎng)通訊(二選一)

七、現(xiàn)場(chǎng)圖片

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八、結(jié)論

電動(dòng)汽車的廣泛應(yīng)用對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷特性、運(yùn)行安全性和規(guī)劃擴(kuò)展提出了新的要求。智能充電和需求響應(yīng)能有效管理電動(dòng)汽車充電負(fù)荷,減輕對(duì)電網(wǎng)的影響。車聯(lián)網(wǎng)和儲(chǔ)能技術(shù)的結(jié)合提升了電網(wǎng)的靈活性和韌性,有助于電動(dòng)汽車與電力系統(tǒng)的深度融合。政策和市場(chǎng)機(jī)制的完善是推動(dòng)這一進(jìn)程的關(guān)鍵。


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