充电服务

2022年10月18日，由中国主导发起的IEC标准《电动汽车充电漫游服务信息交互 第2部分：用例》（IEC 63119-2:2022）正式发布并出版，这是中国在电动汽车充换电领域牵头发布的第7项IEC国际标准。

快充站(fast charging station,FCS)是电动汽车(electric vehicle,EV)的重要能源供给设施。随着EV的推广应用，快充负荷也逐渐攀升，对配电网运行产生了一定影响。然而，快充负荷作为一种需求侧响应资源，可通过有序充电控制缓解EV接入给配电网运行带来的负面影响，因此文中提出考虑用户充电决策行为的EV充电引导策略。首先，考虑动态交通路况影响，利用出行链理论构建EV移动模型，进行用户出行模拟，并刻画剩余电量的时空分布。其次，考虑剩余电量、充电设施分布与充电服务价格，利用后悔理论构建用户充电决策模型，并刻画充电负荷时空分布。然后，以配电网网损最小为目标，构建充电服务价格优化模型，通过优化公共FCS的充电服务价格，引导充电负荷时空分布。最后，对不同服务价格方案进行对比，结果表明，文中方法对小容量车型的引导效果更好，且用户时间消耗等效折算系数越大，文中方法对充电负荷引导的效果越好。

电动汽车作为新型的交通工具，可以有效缓解能源和环境压力，因而得到国家的大力推广。作为电动汽车运行的重要支撑，完善的电动汽车充电服务体系可以促进电动汽车的规模化应用。

电动汽车到电网(vehicle-to-grid，V2G)技术实现电动汽车和电网之间的双向能量流动，而成功实施的主要瓶颈之一在于电动汽车用户和服务运营商之间的安全通信。恶意攻击者会通过伪造合法电动汽车用户的信息来获取经济利益和破坏计费过程。因此，实现电动汽车用户与服务运营商之间的快速认证是十分必要的。但是不同的充电服务运营商之间存在显著的隔离，形成多个信任域。针对以上问题，文章提出一种V2G中基于联盟链和边缘计算的电动汽车跨域认证方案，以联盟链技术实现对不同运营商下信任域的链接，保证用户在不同运营商之间能实现快速身份认证。并在理论上证明该方案具有机密性、不可伪造性和用户的隐私性。

为优化电动汽车充电网络布局，提高充电服务能力与效率，提出了同时考虑截获交通流量与充电行驶距离的充电网络规划模型。电动汽车动力电池初始荷电状态的不确定性导致充电网络截获交通流量具有随机特性，采用蒙特卡洛模拟方法对其概率特性进行了分析。为提升充电网络在任何情况下的充电服务能力，所提模型以充电网络截获交通流量最小值最大为优化目标之一。为提升充电服务效率，模型另一个优化目标为平均充电行驶距离最短。此外，模型考虑了充电行驶距离机会约束及充电站建设数目约束，采用非支配遗传算法对所提模型进行求解，获得Pareto最优解集。最后，以25节点交通网络为例进行了仿真实验，验证了所提方法的有效性。并基于仿真结果，分析了机会约束置信度与充电站数目对规划结果的影响。

电动汽车规模及其充电负荷特性把握不同于常规负荷特性分析与预测，其建模过程和描述方法应充分考虑各种因素，诸如区域地块属性、时间效应、电动汽车的移动性和规模的演化特征以及外部事件等的影响： 考虑电网公司如何有效应对大规模电动汽车接入，其中涉及到的电网的规划应与充电基础设施的建设实现协同、动态、有序、可持续的即促进又制约的动力学演进关系，其中还应考虑如城市地区、旅游景区、特定功能区域的特征将呈现显著差异： 下一步将针对电动汽车、充换电服务网以及配电网的动态发展过程，继续研究和提出双网动态评估方法及其双网协同规划策略，适应多网动态科学发展的需求。

2008年以来，该项目通过创制面向智能电网的安全通信协议以及多重动态安全加解密计算方法，在网络安全大数据资源管理技术方面取得重要突破，创建了基于可信计算的网络安全自适应防护系统。 该项目获得发明专利13项，软件著作权16项，出版著作2部，申请国外发明专利多项。该项目通过西电东送应用于香港、澳门、越南、老挝、缅甸的电力互联网络及系统安全，保护范围超过大汇公河次区域电力交易总量的98%。应用于智能充电服务平台安全防护，成功保障华南5省、香港、澳门6万辆电动汽车、624座充电站、10万个充电桩的互通数据传输安全。成功保障1万余台重要系统服务器的正常稳定运行，主动拦截攻击240万次。人力成本节省60%，安全防护工作效率提高75%。

本发明针对以上实用性和友好性问题，充分考虑配网负荷变化、峰谷时段、峰谷差和电动汽车状态，并结合负荷预测数据形成多层控制架构前提下的两种微网运行控制方式。本专利的发明是为了实现电动汽车V2G系统在微网中自动运行控制，保证V2G电动汽车有序充电及根据负荷曲线自动放电。微网中电动汽车V2G运行控制方法是以电动汽车作为控制对象，针对前日微网24小时负荷特性，制定当日削峰填谷计划，控制目标是在电池容量和充放电电流约束下，对负荷进行削峰填谷，减小峰谷差。 本专利的实用性体现：①可实施性。本专利技术方案详尽具体，本领域技术人员根据本技术方案可以直接应用到规模性电动汽车充换电站、能源管理园区等，有效平抑负荷波动。②可再现性。本专利技术方案经过多年研发、设计和测试，本领域技术人员可以反复实现。③具有积极和有益效果。专利技术形成光储充一体化调度平台，在上海电动汽车国际示范区部署验证，最大限度发挥电动汽车在微网中的调节作用。因此符合专利法22条第4款的规定，具有实用性。 通过推广本专利技术，实现电动汽车安全有序充放电，降低电动汽车用户和充电站的充电综合成本；促进电网、分布式能源与储能的协同增效，提高能源的综合利用率。本研究成果的大规模推广应用，可有效提升电动汽车充电装备水平，推动电动汽车产业的发展，为电动汽车用户提供安全、经济、快捷的电动汽车智能充电服务技术，并充分利用电动汽车这一灵活可调控资源，促进可再生能源消纳，降低石油等传统化石能源消耗，减少雾霾排放，从而助力汽车强国战略，产生良好的社会效益。

本项目由华北电力大学、国网电动汽车服务有限公司联合完成。随着再电气化进程不断加快、新能源高比例接入，电网电力平衡压力显著加大，以火电深度调峰为主的传统电网平衡调节手段已难以满足电网新能源快速发展的需要。同时，大规模电动汽车接入电网无序充电将增加电网调节难度，影响电网安全运行。因此，亟需研究电动汽车充电聚合协同关键技术，激发电动汽车移动储能价值保障电网安全稳定运行。本项目针对新能源消纳困境与电动汽车友好互动关键问题，通过运营模式构建、市场预测、聚合优化与调控、价值传导与激励等方面开展研究，研发了面向电动汽车参与市场交易的负荷聚合运营关键技术并开展应用。 项目共发表论文13篇，其中SCI论文3篇、EI论文3篇；申请国家发明专利5项，授权1项；申请软件著作权4项。依托项目研究成果，项目组已推动京津冀、上海、浙江等区域内电动汽车绿电交易、需求响应、调峰辅助服务等交易市场建设。项目研究成果在电网公司、充电桩运营商、储能运营商、换电站运营商、电采暖运营商等20多家企业应用，累计实现绿电交易电量5.77亿千瓦时，累计提供调峰电量367.2万千瓦时，实现整体经济效益5825万元，相关成果应用范围和规模世界第一。社会效益方面，提高了可再生能源消纳水平，提升了电动汽车充电服务设施投资回报效率。