充电站

株洲白关220kV“多站融合”智慧能源站是湖南首个220kV智慧能源站项目，也是国网公司泛在电力物联网建设的重要试点示范工程，融合了传统变电站、数据中心站、综合能源站（储能、分布式光伏、充电站）等多种元素，实现“两网融合、三流合一、一体化运营”。同时，智慧能源站秉持“创新、融合、绿色、共享”建设原则，以变电站为核心，采用“1+N”模式，构建能源流、业务流、数据流“三流合一”的泛在物联网典型应用场景。在“三站合一”的基础上，通过根植能源互联网，服务社会智能化，探索创建能源共享经济新业态。本项目提出交直混联微网、哑铃型平面布置、全站一体化平台、立体消防、全元素机房5大创新亮点、40项设计优化措施，完成专题报告41余册。

报告主要分为“传统配电网面临的挑战”、“现代配电网的关键技术”、“未来配电网的发展展望”三部分。总结提出：传统配电网面临的挑战主要包括不断提高供电可靠性；不断提高电能利用效率；不断提高电网资产利用率；主动应对大规模分布式电源接入；主动应对大量电动汽车充电站/桩接入等五大方面。现代配电网的关键技术主要包括现代配电网的优化规划技术；先进运行控制与管理技术；应对复杂性与不确定性技术。

随着能源-交通-电力融合发展，光储充一体化电站成为了城市电网中分布式储能应用的新业态，被纳入国家“十四五”重点示范。然而，光伏发电和电动汽车充放电负荷的随机性导致储能系统运行场景复杂化，亟需规范光储充一体化电站运行场景下储能系统的测试方法，确保储能系统的安全可靠运行。国网上海电科院牵头开展了相关研究，并编制了IEEE P2836“光储充电站的储能系统性能测试规范”，填补了该领域技术标准空白。

在大规模接入分布式电源的背景下，兰考电网大范围直连工商用户、工业园区、充电站桩、负荷侧储能等多种形式资源，已发展成为源-网-荷-储多元素共存的县域能源互联网，有源化、强波动性、大峰谷差特征愈发凸显。与此同时，常规电站管理模式下开展大规模电力能源高效互动并实现各方技术经济目标面临巨大挑战。由此，兰考电网以数字孪生和人工智能等先进技术为依托，构建基于物理机理与数据驱动的设备数字孪生体，形成从数字孪生体生成到实时数据传输感知的完整闭环，实现孪生系统与实际电网的精准同步；以源网荷储协调优化的有功调度需求为导向，构建可编辑的“历史—平行—未来”多时态运行场景，实现县域电网多时态、高保真、准实时的运行推演，为决策者提供清晰准确的参考运行状态，并为快速应对随机性多目标运行管理提供决策支撑.

随着电动汽车使用量增加，区域配电网在高渗透率电动汽车接入配电网后会出现节点电压越限问题。基于态势感知技术，提出区域配电网内无功补偿设备以及电动汽车充电站联合参与的电压调整策略，通过构建二级调压模式确保配电网的电压状态。首先，在态势觉察阶段收集电动汽车状态、电网运行状态以及电动汽车充电站状态等信息；其次在态势理解阶段利用态势觉察阶段收集到的信息进行高渗透率电动汽车接入电网后模拟构建综合成本最小目标函数；然后在态势预测阶段根据电动汽车充电需求、电动汽车充电站信息预测高渗透率电动汽车接入电网后配电网电压偏差，基于潮流断面建立全局电气距离矩阵对预测电压修正，确认电网预测电压偏差；最后在利导阶段引入配电网电压偏差指标确定配电网电压偏离程度同时考虑配电网调压方式，对于不同程度的电压偏差确定配电网二级调压控制策略。通过IEEE 30节点系统进行仿真分析，验证了所提方法能够有效解决高渗透率电动汽车接入电网后电网电压越限问题。

为应对大规模电动汽车无序充电引起的配电网运行损耗增加问题，提出一种分区域动态电价机制引导的电动汽车(electric vehicle, EV)充电优化策略。该动态电价机制是根据不同区域内的负荷特点建立不同的动态电价，从而优化对应区域的EV充电。其中商业区建立计及充电站充电总功率的动态电价模型，居民区和办公区采用计及风光出力的动态电价模型。同时，提出充电效益系数模型以提升在居民区和办公区用户的充电时间满意度。最后，在IEEE33节点系统上进行仿真验证。结果表明，所提出的基于分区域动态电价机制的EV充电优化策略能够在保证车主利益的同时，降低网损、提高配网电压质量、促进风光消纳以及提升配网的经济性。

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。

随着“双碳”目标的提出，电动汽车数量与日俱增，充电桩数量不足导致电动汽车充电排队时间增加、聚合商定价等问题日益凸显。针对上述问题，提出电动汽车两阶段充电站分配的聚合商定价方法。首先将聚合商与电动汽车签约模式分为完全调度、奖罚机制调度和自由调度三类，考虑外部因素对电动汽车能耗影响并建立路网模型。然后采用改进A*算法求解最短路径，在A*算法的估价函数中引入时间因子。同时根据交通能耗、不间断行驶时间、红绿灯等待时间等因素改进估价函数。聚合商根据电动汽车的充放电需求、库伦定律得到充电站对电动汽车的吸引力。再建立电网-聚合商-电动汽车供应链，并进行两阶段的合理定价及充电站分配。最后通过算例验证聚合商定价方法可以显著提高调峰效率和聚合商利润，减少电动汽车排队时间及交通能耗。

针对山地城市电动汽车充电站的规划需求，研究了山地城市道路特性，改进了充电负荷预测与充电站规划方法，主要包括：研究了山地城市道路空间特性，建立了电动汽车单车耗电模型；分析了山地城市单车耗电特性对充电负荷时空分布的影响，结合改进Floyd最短路径算法建立了群体充电负荷预测模型；考虑了充电负荷时空分布受充电站选址的影响，提出负荷预测与充电站规划迭代计算方法；以充电负荷时间维度波动更小与空间分布更均衡为目标，提出了新型山地城市充电站规划方法。通过遗传算法Matlab仿真求解表明，上述建模方法能够实现对山地城市充电站的更合理规划：一方面，显著降低电动汽车充电负荷波动；另一方面，使得各站充电负荷更加均衡。