电动汽车充电

随着新型电力系统建设的推进，配电系统逐渐发展成为具有电能汇集、传输、存储和交易功能的新型区域电力系统，配电网已成为能源互联网和电力物联网转型的主战场。分布式电源和可调负载、储能、电动汽车充电桩、能源转换等新型业务蓬勃发展，配电网一次、二次设备增多，电网规模扩大，现场和IT设备间传输的数据量大幅增加，系统可观、可测、可控、可调能力建设逐步提升。推进先进数字技术与能源电力技术的深度融合，构建数字化、智能化新型配电系统，需要提供更加快速、灵活、安全、高效的配电通信技术的基础支撑。 2021年7月国家电网有限公司发布了《构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案（2021—2030年）》。该方案明确提出，加大中压配电网智能终端部署、配电通信网建设和配电自动化实用化，并向低压配电网延伸，大幅度提高可观性、可测性、可控性。到2025年，基本建成安全可靠、绿色智能、灵活互动、经济高效的智慧配电网。配电网智能化终端种类多、数量大、分布范围广、运行环境复杂，智能化业务对通信性能要求高，没有一种通信技术能够单独、经济、可靠地解决“最后几千米”通信接入的难题。 在此背景下，国网安徽省电力有限公司电力科学研究院、EPTC 电力技术协作平台联合组编了《配用电通信技术及产业发展报告》一书。 联 系 人：张伟豪 王黎明 手 机：18518354192 18310385257

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。

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。

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。