大容量直流充電樁集群的調(diào)峰研究

張祖平，陳麒宇，楊秀媛，賀瑜環(huán)

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大容量直流充電樁集群的調(diào)峰研究

張祖平1，陳麒宇1，楊秀媛2，賀瑜環(huán)2

（1．中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京市 海淀區(qū) 100192； 2．北京信息科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，北京市 海淀區(qū) 100192）

在新能源政策倡導(dǎo)的發(fā)展趨勢(shì)下，我國(guó)新能源汽車的發(fā)展已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，隨之增加的是電動(dòng)汽車的電池能量密度。相應(yīng)的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池充電的直流充電樁的功率越來(lái)越高，使得直流充電樁的充電功率在配電層總負(fù)荷功率中的占比越來(lái)越大，這對(duì)配電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。根據(jù)電動(dòng)汽車充電過(guò)程的隨時(shí)可中斷性，提出在電動(dòng)汽車的總規(guī)模達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，可以通過(guò)靈活控制電動(dòng)汽車的總體充電功率，從而達(dá)到為電網(wǎng)調(diào)峰的目的。通過(guò)對(duì)電動(dòng)汽車充電樁的功率和控制模式的分析，得出當(dāng)直流充電樁的數(shù)量及其總功率在配電網(wǎng)負(fù)荷中的占比達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，在集群控制模式下，更加適合參與配電網(wǎng)層的調(diào)峰。

電動(dòng)汽車；配電網(wǎng)；直流充電樁；集群控制；調(diào)峰

0 引言

在發(fā)展新能源汽車的大趨勢(shì)下，在國(guó)家相關(guān)政策的引導(dǎo)扶持下，我國(guó)新能源汽車的發(fā)展已取得了非常大的進(jìn)步。隨著技術(shù)的進(jìn)步，純電動(dòng)乘用車的電池容量在不斷提升，這對(duì)充電設(shè)施的容量提出了更高的要求，也使得相應(yīng)配電網(wǎng)的改造工作面臨更大的挑戰(zhàn)。電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大以及復(fù)雜性的提高，使得城市配電網(wǎng)供電能力評(píng)估面臨新的挑戰(zhàn)，需要適應(yīng)新環(huán)境下的配電網(wǎng)絡(luò)，對(duì)城市配電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃[1-2]。

近些年來(lái)，風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電規(guī)模迅猛增長(zhǎng)，并大量并網(wǎng)運(yùn)行。由于風(fēng)電、光伏出力的隨機(jī)性和反調(diào)峰特性，導(dǎo)致電網(wǎng)峰谷差不斷加大，電網(wǎng)調(diào)峰壓力越來(lái)越大，使電網(wǎng)的安全運(yùn)行面臨巨大的挑戰(zhàn)[3-4]。

高比例可再生能源并網(wǎng)給電力系統(tǒng)調(diào)峰帶來(lái)了較大壓力，應(yīng)用儲(chǔ)能輔助調(diào)峰可有效解決系統(tǒng)調(diào)峰問(wèn)題[5]。隨著電動(dòng)汽車大量投入和使用，電動(dòng)汽車參與電網(wǎng)的調(diào)度，不僅能提高可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的可靠性和電能質(zhì)量，而且還能增加負(fù)荷調(diào)度的靈活性，促進(jìn)電動(dòng)汽車與可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展[6-8]。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)電動(dòng)汽車的充放電策略逐步展開(kāi)研究。文獻(xiàn)[9]提出了一種考慮電動(dòng)汽車充電負(fù)荷和電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(battery energy storage system，BESS)接入情況下與配電網(wǎng)擴(kuò)展聯(lián)合的多階段規(guī)劃模型和求解方法。文獻(xiàn)[10]針對(duì)耦合電動(dòng)汽車充電站基礎(chǔ)設(shè)施和配電網(wǎng)絡(luò)，提出了一種多目標(biāo)，多階段協(xié)同規(guī)劃模型。文獻(xiàn)[12]在考慮電網(wǎng)的調(diào)峰需求和電動(dòng)汽車電池管理的基礎(chǔ)上，提出了一種采用粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算的調(diào)度管理模型。文獻(xiàn)[12-14]對(duì)V2G參與電網(wǎng)調(diào)峰進(jìn)行了分析, 只有日行駛里程較短的用戶才能參與 V2G，反向傳遞能量給電網(wǎng)[15]。文獻(xiàn)[16]在考慮可控性的電池更換模式下，提出電動(dòng)汽車參與電網(wǎng)調(diào)峰、平衡負(fù)荷的模型。文獻(xiàn)[17]提出2種電動(dòng)汽車充電策略—延時(shí)充電和錯(cuò)峰充電，運(yùn)用混合整數(shù)二階錐規(guī)劃求解，有效研究電動(dòng)汽車充電對(duì)系統(tǒng)的影響，但未考慮在負(fù)荷需求高峰期放電。

本文提出在電動(dòng)汽車直流充電樁總功率在配電網(wǎng)負(fù)荷中的占比達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，通過(guò)集群控制參與配電網(wǎng)層的調(diào)峰，使得配電網(wǎng)安全可靠 運(yùn)行。

1 我國(guó)新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

1.1 我國(guó)新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

近十多年來(lái)，我國(guó)新能源汽車的發(fā)展，在國(guó)家相關(guān)政策的引導(dǎo)和扶持下，已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，如果說(shuō)中國(guó)汽車企業(yè)在全球傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)格局上始終在跟跑，那么在新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化方面，中國(guó)企業(yè)在局部技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)領(lǐng)跑，新能源汽車市場(chǎng)已穩(wěn)居世界第一位。

據(jù)公安部統(tǒng)計(jì)，截至2017年年底，全國(guó)登記注冊(cè)的機(jī)動(dòng)車保有量為3.10億輛，其中汽車2.17億輛。2017年，全國(guó)有53個(gè)城市的汽車保有量超過(guò)百萬(wàn)輛，24個(gè)城市超200萬(wàn)輛，7個(gè)城市超300萬(wàn)輛，分別是北京、成都、重慶、上海、蘇州、深圳和鄭州。2017年，全國(guó)新能源汽車保有量達(dá)153萬(wàn)輛，占汽車保有總量的0.7%。

工信部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2017年，我國(guó)汽車產(chǎn)量2901.54萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)3.19%，銷量達(dá) 2887.89萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)3.04%。其中新能源汽車產(chǎn)銷量分別達(dá)到79.4萬(wàn)輛和77.7萬(wàn)輛，連續(xù)3年位居世界第一，2017年全國(guó)新能源汽車銷量占汽車總銷售量的約2.69%。

2017年新能源汽車新注冊(cè)登記65萬(wàn)輛，與2016年相比，增加15.6萬(wàn)輛，增長(zhǎng)24.02%。全國(guó)已有107個(gè)城市啟用新能源汽車專用號(hào)牌，覆蓋31個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)。

1.2 新能源汽車的發(fā)展預(yù)測(cè)

發(fā)展新能源汽車是全球汽車行業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)，是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。中國(guó)政府十分重視新能源汽車的發(fā)展，出臺(tái)了一系列相關(guān)政策，支持基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，減免電動(dòng)汽車購(gòu)置稅，鼓勵(lì)企業(yè)研發(fā)電動(dòng)汽車等。

在國(guó)家大力扶持新能源汽車的背景下，各地都在搶抓新能源汽車發(fā)展機(jī)遇，不斷加大投入，全面提升新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。據(jù)初步預(yù)測(cè)，2018年新能源汽車產(chǎn)量大約為105萬(wàn)~120萬(wàn)輛，到2020年新能源汽車市場(chǎng)份額應(yīng)該占當(dāng)年的7%左右，2025年新能源汽車產(chǎn)量預(yù)計(jì)達(dá)到700萬(wàn)輛，市場(chǎng)份額應(yīng)該占20%左右。

2018年4月1日起，工信部頒發(fā)的《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》將正式施行。這是指對(duì)所有在華生產(chǎn)和銷售汽車的制造商實(shí)行油耗積分和新能源積分并行管理，汽車制造商除了需要降低燃油消耗來(lái)獲取油耗正積分，還必須出售足夠數(shù)量的新能源汽車才能獲得相應(yīng)的新能源積分。為新能源汽車的發(fā)展提供了政策保障。

隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)不斷突破帶來(lái)成本降低，新建小區(qū)同步規(guī)劃新能源汽車充電樁等配套政策的實(shí)施，轎車電動(dòng)化越來(lái)越得到消費(fèi)者的接納。

總之，為了全面體現(xiàn)黨中央的新發(fā)展理念，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)必將持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，我國(guó)的汽車產(chǎn)業(yè)一定會(huì)搶抓新能源汽車發(fā)展的大好機(jī)遇，努力促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，為改善城鄉(xiāng)大氣環(huán)境做出更大的貢獻(xiàn)。

2 純電動(dòng)乘用車的電氣參數(shù)及其對(duì)電網(wǎng)的影響

2.1 純電動(dòng)乘用車的電氣參數(shù)

純電動(dòng)乘用車是國(guó)家重點(diǎn)扶持的新能源汽車品類。隨著電池能量密度的不斷增加，純電動(dòng)乘用車的續(xù)駛里程近年來(lái)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。已從過(guò)去的幾十公里增加到了幾百公里，已越來(lái)越接近燃油汽車的續(xù)駛里程，極大地改善了使用者的駕乘感受。

純電動(dòng)乘用車百公里續(xù)航里程的耗電量大約在15~25kW×h，最新型的純電動(dòng)乘用車，其電池容量也已從過(guò)去的20~40kW×h提升到80~100kW×h甚至更高。電池容量的提升雖然為提升純電動(dòng)乘用車的續(xù)駛里程提供了保障，但也對(duì)相應(yīng)的充電設(shè)施的容量提出了更高的要求。例如，電動(dòng)汽車交流充電樁功率從3~5kW發(fā)展至10~ 20kW，直流充電樁的充電功率也已達(dá)到100~ 500千瓦級(jí)的水平，這也使得相應(yīng)配電網(wǎng)的改造工作開(kāi)始面臨極大的挑戰(zhàn)。

2.2 純電動(dòng)乘用車充電設(shè)施的類型

電動(dòng)汽車充電設(shè)施可分為交流充電樁和直流充電樁。不同類型的充電樁都是由樁體、電氣模塊、計(jì)量模塊等部分組成。

2.2.1 交流充電樁

交流充電樁也稱慢速充電樁，固定安裝并與交流電網(wǎng)連接，為電動(dòng)汽車車載充電機(jī)(即固定安裝在電動(dòng)汽車上的小功率直流充電機(jī))提供交流電源的供電裝置。交流充電樁只提供電力供應(yīng)，需連接車載充電機(jī)為電動(dòng)汽車充電?；拘偷慕涣鞒潆姌对O(shè)計(jì)要求的功能規(guī)范有以下6點(diǎn)：

1）可以提供交流220V/7kW供電能力。

2）具備漏電、短路、過(guò)壓、欠壓、過(guò)流等保護(hù)功能，確保充電樁安全可靠運(yùn)行。

3）具備顯示、操作等必需的人機(jī)接口。

4）交流充電計(jì)量。

5）設(shè)置刷卡接口，支持RFID卡、IC卡等常見(jiàn)的刷卡方式，并可配置打印機(jī)，提供票據(jù)打印功能。

6）具備充電接口的連接狀態(tài)判斷、控制導(dǎo)引等完善的安全保護(hù)控制邏輯。

交流充電樁的電源要求為，輸入電壓：?jiǎn)蜗嘟涣?220±10%) V，輸出頻率(50±2% )Hz，輸出為交流 220V/7kW。

交流充電樁的系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 交流充電樁的系統(tǒng)框圖

交流充電樁可供給待充電的電動(dòng)汽車單相/三相交流電(AC220/380V)，通過(guò)車載充電機(jī)轉(zhuǎn)換成直流電給車載電池充電，功率一般較小(功率一般為7、10、22、40kW等)，充電速度一般較慢，充電時(shí)間通常要幾個(gè)甚至十幾個(gè)小時(shí)。故一般安裝在小區(qū)停車場(chǎng)的專用車位處。

交流充電樁僅提供充電功率，由于車載充電機(jī)功率小，因而充電時(shí)間長(zhǎng)，且充電功率不可調(diào)。

2.2.2 直流充電樁

直流充電樁與交流充電樁最大的區(qū)別在于，直流充電樁配置了一個(gè)大功率的非車載充電機(jī)(可由若干充電模塊組成)，可直接為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池充電，因而充電功率大充電時(shí)間短，且充電功率可調(diào)。交流充電樁與直流充電樁的區(qū)別如圖2所示。

直流充電樁也稱快速充電樁，含有大功率充電模塊，標(biāo)準(zhǔn)的非車載充電模塊的參數(shù)為750V/ 20A、15kW，單個(gè)的充電模塊目前以15kW為主，不能滿足電動(dòng)汽車充電功率的要求，需要多個(gè)充電模塊并聯(lián)在一起工作，如10個(gè)15kW充電模塊并聯(lián)可得到150kW的直流電樁。目前 30kW充電模塊的需求也變得越來(lái)越迫切，由此可組合出更大容量的超級(jí)直流充電樁。直流充電樁在充電時(shí)還可根據(jù)需求，隨意組合或調(diào)整充電功率。

圖2 交流充電樁與直流充電樁的區(qū)別

根據(jù)2018年國(guó)家電網(wǎng)公司首批發(fā)布的充電設(shè)備招標(biāo)公告分析，招標(biāo)中的高功率直流充電樁產(chǎn)品的占比明顯提升，首次出現(xiàn)了475kW規(guī)格的直流充電樁(34個(gè))，200kW以上的直流充電樁有171個(gè)。直流充電樁的平均功率也由2017年全年的75kW上升18%至88 kW，體現(xiàn)了大功率快充設(shè)備的需求在不斷提升。

2.3 充電樁對(duì)電網(wǎng)的影響

隨著電動(dòng)汽車在汽車總量中的占比越來(lái)越高，電動(dòng)汽車的充電需求在配電網(wǎng)負(fù)荷中的占比將越來(lái)越大，由于電動(dòng)汽車的使用具有較高的同時(shí)性，因此其充電時(shí)間也將具有較高的同時(shí)性，這些都對(duì)配電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。當(dāng)電動(dòng)汽車的占比達(dá)到一定比例時(shí)，必須采用有序充電的模式，才能避免由于配電設(shè)備過(guò)載而對(duì)電網(wǎng)安全造成不利的影響。

3 電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)及其調(diào)峰需求

3.1 電力生產(chǎn)的特點(diǎn)

電能與其他能源不同，其主要特點(diǎn)是：不能大規(guī)模儲(chǔ)存，發(fā)電、輸電、配電和用電在同一瞬間完成；發(fā)電和用電之間必須實(shí)時(shí)保持供需平衡，如果不能保持實(shí)時(shí)平衡，將危及用電的安全性和連續(xù)性。在儲(chǔ)能技術(shù)沒(méi)有取得重大突破之前，電力生產(chǎn)和消費(fèi)的整體性、同時(shí)性和隨機(jī)性是電力生產(chǎn)最突出的特征。

3.1.1 電力成產(chǎn)的整體性

3.1.2 電力成產(chǎn)的同時(shí)性

現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電和用電是同時(shí)完成的，既不能中斷，又不能儲(chǔ)存，必須用多少，發(fā)多少，是典型的連續(xù)生產(chǎn)、連續(xù)消費(fèi)的過(guò)程。

3.1.3 電力成產(chǎn)的隨機(jī)性

電力系統(tǒng)是世界上最大的人造系統(tǒng)，負(fù)荷變化、設(shè)備異常、突發(fā)干擾等，都有可能導(dǎo)致電能質(zhì)量的變化以及事故的發(fā)生。這些事件的發(fā)生，使得電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況隨時(shí)都在發(fā)生變化，而且發(fā)展迅速，波及面大。因此，在電力生產(chǎn)過(guò)程中，需要適時(shí)調(diào)度，要求適時(shí)安全監(jiān)控，隨時(shí)跟蹤隨機(jī)事件動(dòng)態(tài)，以保證電能質(zhì)量及電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

3.2 電力系統(tǒng)的負(fù)荷曲線

人們生產(chǎn)、生活的用電規(guī)律，既有周期性的特點(diǎn)，又有隨機(jī)性的特點(diǎn)。導(dǎo)致電力系統(tǒng)的負(fù)荷曲線既呈現(xiàn)一定的周期性規(guī)律，又呈現(xiàn)一定的隨機(jī)性，具有隨機(jī)性與周期性相疊加的特點(diǎn)。通常電力系統(tǒng)負(fù)荷的自然峰谷差(不考慮調(diào)峰時(shí))在30%~50%甚至更高。通過(guò)技術(shù)手段進(jìn)行調(diào)峰，可以削峰填谷，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的，并可提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠水平。

3.3 電力系統(tǒng)的調(diào)峰需求

調(diào)峰目標(biāo)：通過(guò)技術(shù)手段對(duì)負(fù)荷曲線進(jìn)行 削峰填谷，使電網(wǎng)達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

總體要求：整體平衡、分區(qū)平衡、分層平衡。

五鳳溪古鎮(zhèn)在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行建設(shè)，只進(jìn)行各街鋪商業(yè)開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)類型單一，游客主要集中在高齡消費(fèi)人群，經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)性較差。但是，五鳳溪古鎮(zhèn)內(nèi)古街與山體走勢(shì)融洽結(jié)合，自然植被在大自然的哺育下茁壯生長(zhǎng)，在古街內(nèi)形成天然風(fēng)光。

3.3.1 整體平衡的技術(shù)手段

調(diào)峰的技術(shù)手段一般有大型發(fā)電機(jī)組的日調(diào)度計(jì)劃、抽水蓄能機(jī)組的抽蓄能力，我國(guó)大區(qū)電網(wǎng)的負(fù)荷水平，一般已達(dá)到幾千萬(wàn)甚至過(guò)億kW，電網(wǎng)整體平衡的調(diào)峰需求可達(dá)到數(shù)千萬(wàn)千瓦級(jí)。

3.3.2 分區(qū)平衡的技術(shù)手段

在一個(gè)分區(qū)內(nèi)，可調(diào)節(jié)的發(fā)電裝機(jī)容量應(yīng)與最大負(fù)荷基本平衡，且略有裕度(一般應(yīng)留出15%~25%的可調(diào)發(fā)電容量裕度)。

3.3.3 分層平衡的技術(shù)手段

超高壓電網(wǎng)層：一般為省級(jí)電網(wǎng)，負(fù)荷水平一般在幾百萬(wàn)至幾千萬(wàn)kW，調(diào)峰的技術(shù)手段一般為大型發(fā)電機(jī)組的容量裕度及日調(diào)度計(jì)劃、抽水蓄能機(jī)組的抽蓄能力，調(diào)峰需求幾百萬(wàn)至上千萬(wàn)千瓦級(jí)。

配電網(wǎng)層：高壓配電網(wǎng)一般為地市級(jí)電網(wǎng)，主要依靠上級(jí)超高壓電網(wǎng)的調(diào)峰能力，中低壓配電網(wǎng)一般為小區(qū)電網(wǎng)，調(diào)峰的技術(shù)手段一般為上級(jí)電網(wǎng)、可調(diào)節(jié)分布式電源、電動(dòng)汽車有序充電、儲(chǔ)能電池等，調(diào)峰需求幾百至上千千瓦級(jí)。

利用電動(dòng)汽車充電時(shí)的直流充電樁集群控制功能，為電動(dòng)汽車進(jìn)行有序充電，可組織幾百甚至幾千kW連續(xù)可調(diào)的充電功率參與配電網(wǎng)層的調(diào)峰，達(dá)到為配電網(wǎng)層削峰填谷，以及避免配電設(shè)備過(guò)載的目的。同時(shí)，還可間接減輕上一級(jí)電網(wǎng)的調(diào)峰壓力。

4 利用電動(dòng)車充電的集群控制功能調(diào)峰

4.1 充電樁的調(diào)峰能力

電動(dòng)汽車的充電過(guò)程，具有隨時(shí)可中斷性，而不會(huì)對(duì)電動(dòng)汽車造成損壞，只是適當(dāng)延長(zhǎng)了充電時(shí)間。當(dāng)電動(dòng)汽車的總體規(guī)模達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，適于根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)峰需求，靈活控制電動(dòng)汽車的總體充電功率，從而達(dá)到為電網(wǎng)調(diào)峰的目的。

單一直流充電樁的功率規(guī)模既可達(dá)100 kW以上，若干集群直流充電樁的總?cè)萘靠蛇_(dá)幾千kW，甚至更高，可通過(guò)有序充電參與調(diào)峰。

4.2 充電樁的調(diào)峰策略

當(dāng)電動(dòng)汽車處于充電狀態(tài)時(shí)，為該電動(dòng)汽車充電的充電樁，理論上即可參與調(diào)峰。

1）交流充電樁的充電功率較小，參與調(diào)峰的作用有限，除非確有必要(如同時(shí)接入某配電變壓器的交流充電樁過(guò)于集中運(yùn)行，使得該配電變壓器存在過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)時(shí))，一般不建議參與調(diào)峰。

2）直流充電樁的充電功率較大，且充電功率可組合及連續(xù)調(diào)節(jié)。因此直流充電樁及其集群參與配電網(wǎng)層調(diào)峰，是非常理想的調(diào)峰技術(shù)手段，當(dāng)直流充電樁參與調(diào)峰時(shí)，還可以減輕上級(jí)電網(wǎng)的調(diào)峰壓力。

3）充電樁調(diào)峰的控制模式。

集中控制：可采用光纖或無(wú)線方式，將各充電樁接入充電樁監(jiān)控中心，通過(guò)充電樁監(jiān)控中心控制各參與調(diào)峰的直流充電樁的充電功率。需調(diào)減充電功率進(jìn)行調(diào)峰時(shí)，如果處于充電的動(dòng)力電池的已充電量大于80%，則可優(yōu)先調(diào)減或斷開(kāi)該充電樁的充電功率；當(dāng)已充電量大于50%，可考慮適當(dāng)調(diào)減該充電樁的充電功率；當(dāng)已充電量小于50%，除非確有必要，一般暫不考慮調(diào)減該充電樁的充電功率。

分散控制：應(yīng)使接入同一配電變壓器，或同一中壓饋線的充電樁充電時(shí)的總功率，不引起相關(guān)配電變壓器或中壓饋線過(guò)載。

4）由于電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的成本較高，且電池壽命與充放電次數(shù)相關(guān)，因此，一般不建議采用電動(dòng)汽車供電電池反送的方式參與調(diào)峰。此時(shí)，應(yīng)通過(guò)規(guī)劃進(jìn)一步加強(qiáng)配電網(wǎng)建設(shè)，提高配電網(wǎng)自身的供電能力。

5 結(jié)論

電動(dòng)汽車的大規(guī)模應(yīng)用，是新能源政策倡導(dǎo)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的能量密度越來(lái)越大，整車?yán)m(xù)駛里程越來(lái)越接近燃油汽車的水平，相應(yīng)的為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池充電的直流充電樁的功率也越來(lái)越高，使得直流充電樁的充電功率在配電層總負(fù)荷功率中的占比越來(lái)越大。

單一直流充電樁額定功率大，可達(dá)百千瓦級(jí)，且充電功率可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)，當(dāng)直流充電樁的數(shù)量及其總功率在配電網(wǎng)負(fù)荷中的占比達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，在集群控制模式下，更加適合參與配電網(wǎng)層的調(diào)峰，可為配電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，提供較理想的調(diào)節(jié)手段。

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Study of the Group Controlling on Large-Capacity DC Charging Piles for Peak Load Regulation

ZHANG Zuping1, CHEN Qiyu1, YANG Xiuyuan2, HE Yuhuan2

(1. China Electric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 100192, China; 2. School of Automation, Beijing Information Science &Technology University, Haidian District, Beijing 100192, China)

Under the development trend advocated by the new energy policy, the development of new energy vehicles in China has made great progress, and the battery energy density of electric vehicles has increased. The power of the DC charging pile charged by the corresponding electric vehicle power battery is getting higher and higher, so that the charging power of the DC charging pile accounts for an increasing proportion of the total load power of the distribution layer, which brings new challenges to the planning and construction of the distribution network. According to the arbitrarily interruptible charging process of the electric vehicle, it is proposed that when the total scale of the electric vehicle reaches a certain amount, the overall charging power of the electric vehicle can be flexibly controlled, thereby achieving the purpose of peak shaving for the power grid. Through the analysis of the power and control mode of the electric vehicle charging pile, it is concluded that when the number of DC charging piles and their total power in the distribution network load reaches a certain scale, in the cluster control mode, it is more suitable to participate in the peaking of the distribution network layer.

electric vehicle; distribution network; DC charging pile; cluster control; peak shift

10.12096/j.2096-4528.pgt.18264

2018-12-29。

張祖平(1950)，男，碩士，教授級(jí)高級(jí)工程師，研究領(lǐng)域?yàn)殡娋W(wǎng)安全穩(wěn)定分析、配電網(wǎng)規(guī)劃及分布式發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)、城市電網(wǎng)規(guī)劃方法等，zpzhang@epri.sgcc.com.cn。

張祖平

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51377011)。

Project Supported by National Natural Science Foundation of China (51377011).

(責(zé)任編輯 辛培裕)