换电站

本项目属于智能用电技术标准领域，在国际上首次提出了电动汽车电池更换模式和典型设计，建立了换电站区域安全控制机制，为世界各国提供了统一的通用技术要求和安全要求。该系列标准建立了电池更换系统的整体架构，明确了电池更换系统由电池更换站、支撑系统、可更换电池系统和供电系统组成；规定了电池更换站各子系统的组成、功能及要求；定义了电池更换系统的接口和分区；提供了电池更换系统的用例和电池更换站的设计方案；提出了电动汽车电池更换系统在电气防护、机械结构、通信方式等方面的安全要求。 项目组在国家科技支撑计划、国家高技术研究发展计划（863 计划）等科技项目的支持下，历时 7 年科技攻关，获授权专利 6 项，软件著作权 3 项，发表论文 7 篇。期间，项目组联合法国雷诺、德国 VDE、韩国电子通讯研究院等国外企业，开展电动汽车电池更换技术国际交流与合作。同时项目组在国内联合车企、科研单位开展了电动汽车充换电关键技术攻关和标准编制，支撑我国电动汽车充换电标准体系建设，依托国家能源智能电网技术研发(实验)中心科研试验条件，验证充换电系统的兼容性、可靠性、安全性。该系列标准的创新成果如下：1）国际首套电动汽车电池更换系统 IEC 标准，填补了电动汽车换电技术国际标准体系空白，迈出了中国主导制定电动汽车充换电国际标准的第一步；2）首次给出了电池更换系统分区权限、用例和解决方案，提出了电动乘用车和商用车适应不同种类电池箱的全自动及半自动电池箱更换技术；3）形成了IEC 领域首套集电气防护、机械结构和通信接口等多行业、跨专业融合的国际标准，提出了一种电池更换设备对电池箱的快速、精确定位方法，增强了系统对车辆停靠位置及姿态的适应能力；4）基于该系列国际标准研制的电动汽车换电系统带动国内外产业发展，遵循该标准建成了国内首个电动乘用车底盘换电示范工程，为国外电动公交车换电系统提供了全套解决方案。该系列标准为国内外电动汽车和充换电设施企业提供了设计和建设依据，提高了电池更换技术的安全性及一致性。在北京、上海、杭州等主要城市构建了标准化的电池更换站，成功支撑了奥运会、G20 等重大活动保障车辆工作，并在法国、以色列、韩国等国家推进示范试点。近三年，依据该系列标准设计开发的充换电系统已在 10 多个省份取得广泛应用。该系列标准的发布与实施，进一步深化了国际间标准合作，全面支撑了我国标准“走出去”战略。

5月9日，塔城地区行署办公室发布《塔城地区关于进一步加快新能源汽车推广应用和充电基础设施建设实施方案》的通知。方案中提出2022年起新建居住区配建停车位100%建设充电设施或预留建设安装条件。

配电网设备后半夜利用率低，而电动汽车可以看做一种能够只在后半夜用电的大型家用电器,两者具有很强的互补特性，因此通过一些简单科学的技术手段和营销手段。这样可以利用现有的配电网逐步实现大量的电动汽车充电，从而减小大型充换电站的压力。

随着可再生能源的高渗透与新型电力系统构架的不断完善，电动汽车既可作为可控负荷，也可作为分布式电源，具有优良的调频特性。为此，提出了一种结合车主期望的充换电站辅助调频策略。首先，基于入/离网时间、入网/期望荷电状态量、电动汽车充放电限制等车主期望建立电动汽车充/放电能力评估模型。其次，结合电动汽车充/放电能力与有功-频率特性曲线建立电动汽车双层控制的调频模型。最后，考虑电网侧和车主侧的需求，提出充换电站参与电网调频策略。仿真结果表明，所提控制策略在满足车主期望及电动汽车自身限制的情况下可有效调节电网频率、提高电网安全稳定运行水平及灵活性。

9月16日，全国首座城市级同城通换重卡换电站——南京龙潭新能源重卡换电站建成投运。省工业和信息化厅副厅长石晓鹏，南京市政府副秘书长陶磊，公司副总经理吴争等出席活动。

4月20日重庆发布关于新能源汽车与充换电基础设施财政补贴政策的通知。通知称，将针对新能源新能源公交车购置、充电桩建设、换电站建设、营造推广氛围四方面进行补贴。

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。

7月20日，中国石化首座重卡换电站——百家旺综合加能站在四川宜宾建成投用，自动实现车辆 “满电复活”仅需3分钟，每天可满足168车次换电需求，预计全年可实现减排二氧化碳3550吨。

本项目成果研究电动汽车在充电和换电两种模式的负荷建模与仿真技术，建立考虑时间维度和空间维度的电动汽车充电负荷预测模型和预测方法。研究海口运行的电动汽车动力电池充放电特性，建立基于PI观测器的动力电池荷电状态（StateofCharge，SOC）在线估算模型与方法：研究动力电池的极化电压特性，提出不影响动力电池寿命和安全条件下的快速优化充电策略，实现动力电池的快速优化充电。针对海口龙华充换电站运行特点，综合考虑电网负荷控制目标、车辆充/换电时空需求及充换电站（桩）实时状态，研究开发以用户距离最近、费用最省、充电最快为目标的电动汽车充换电设施与电网互动的能量和功率控制技术和用户充电成本和充电设施利用率兼顾的电动汽车时间空间联合调度策略。 通过本项目的建设和工程示范，“配电网与电动汽车充电设施互动技术”支撑了“电网友好型”服务网络，“电动汽车绿色环岛自驾游服务技术”支撑了“用户友好”服务网络。以兼顾“电网友好型”和“用户友好”建设环岛的电动汽车充换电服务网络，实现电动汽车的有序充电控制和引导，在满足电网需求的同时充分考虑电动汽车用户需求，为用户提供方便快捷的优质服务，不仅搭建了一个电动汽车运营公共服务平台，为满足未来电动汽车大规模普及应用场景下电动汽车用户的服务需求以及充换电设施的运营管理需求提供了一个坚强保障。