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1、Introduction Report PV Charging Station for EV in Smart Grid 目录1.背景 . 1 1.1.光伏发电产业 . 1 1.2.智能电网 . 2 2.电动汽车充电系统. 5 2.1 不同充放电形式的具体分析. 6 快速充电 . 6 常规充电 . 7 电池置换 . 7 非接触充电方式. 9 总结 . 11 2.2 充电站布局 . 12 充电服务的产品化. 13 市场格局 . 14 2.3 光伏并网 . 15 智能电网中的光伏并网. 15 光伏并网案例 . 17 参考文献 . 18 1.背景1.1. 光伏发电产业目前，我国已成为世界能源生产和消
2、费大国，随着工业经济不断发展， 我国能源需求将持续增长。 在石油价格上涨， 全球气候变化的双重压力下，大多数可再生能源技术快速发展。 其中光伏发电在可再生能源中具有许多优势：来源丰富，没有枯竭的危险；安全可靠，清洁无污染，能源质量高；资源分布广，无地域限制，城市可利用面积大，适合地形复杂地区；可就地发电供电，使用方便；建设周期短，获取能源快等。随着化石燃料的消耗，太阳能将在21 世纪占据世界能源消费的重要地位， 不但要替代部分常规能源， 而且将成为世界能源供应的主体。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理
3、- - - - - - - 第 1 页，共 18 页 - - - - - - - - - 太阳能光伏产业在能源领域有着重要的战略地位。考虑到对于可再生能源的迫切需求， 光伏发电已经成为能源领域的一个重要课题。20 世纪 90年代后，光伏发电快速发展，美国是最早制定光伏发电发展规划的国家。 紧接着日本， 德国也纷纷制定光伏发展计划进行技术开发，加速了工业化进程，大大推动了光伏发电产业的发展。对于光伏发电我国已经提出了明确的发展目标， 并取得了一定的成果。 到 2010 年我国太阳能发电设备累计装机容量将达到 500MW ，其中 300350MW 用于解决边远地区无电区的供电。2020 年将达到
4、2000MW ，为我国太阳能发电产业的发展提供了巨大的市场机遇。1这些都是我国光伏发电产业的巨大优势。光伏发电在价格上也在逐年下降。总建设规模达28 万千瓦的国家第二批光伏电站特许权招标项目中，13个中标企业的价格均在1 元/ 千瓦时以下 , 说明市场认同光伏发电产业具有巨大的空间。欧洲方面， 美国、加拿大、澳大利亚以及欧洲各国都相继开展了智能电网光伏并网相关研究。美国能源部正在通过“太阳能屋顶计划” 加强光伏并网的整合，并对 Sandia Nation Laboratories，Petra Solar South, Princeton Power, PV Powered Inc. 等提供项目
5、资金，开展光伏并网一体化。其中Petra Solar South的 SunWave 光伏并网发电系统结合了光伏发电和智能电网的通信能力，通过主机配电从而提高电网的可靠性。 SunWave 系统将被安装在新泽西20万个路灯杆上。并网系统连接的 SunWave 发电能力达 4 万千瓦。我国光伏发电产业在整体技术水平上与发达国家尚有差距。总而言之，光伏发电产业将会随着国内科技实力的提高迅猛发展。1.2. 智能电网在环境、能源、用电需求等多方面问题的影响下，传统电力系统面临着巨大的挑战，用户的高要求迫使电力行业寻找更加经济环保高效的电力系统。智能电网由自动输电和配电方式构成电力系统，是建立在先进的设备
6、、 控制技术以及决策系统上， 将现代的计算机技术、 传感测量技术、 通讯技术、 控制调度技术与电力网络高度集成而形成。 智能电网可以实现在电力电子元件受到攻击或者由于电路过载将受到冲击时自动决策、控制调整，从而保证大部分用户的正常用电。因而与传统电网相比，智能电网通过高安全性、高自适应、高兼容性、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 18 页 - - - - - - - - - 高互动性、 高信息化等特点极大地确保实现最优技术、最大经济效益、 最优环境保护、最佳
7、可持续发展，从而优化社会能源的配置，提高能源综合利用效益。电网技术特高压电网建设是坚强智能电网的强大物质基础。国家电网公司通过技术攻关，全面掌握了特高压核心技术，形成了具有自主知识产权的技术标准及规范。我国在特高压电网规划与设计方面实现了自主创新，已具备自主研制特高压交流设备， 建设、调试和运行特高压电网的能力。电网广域测量技术是输电网实现数字化、信息化及智能化的基础，是建设智能电网的必要条件。电网广域测量系统 (WAMS) 在全国已投入运行，据不完全统计目前已投入电网运行的PMU 装置超过 1000 套，我国成为世界上安装PMU 装置最多的国家。 同时完全实现了PMU 装置的国产化，产品的性
8、能、精度、处理能力均处于国际领先水平。柔性交流输电技术 (FACTS)是输电网实现经济性、安全性的重要手段。在 FACTS 技术研究和应用方面，国家电网公司走在了前列，整体水平处于世界领先。在固定串补(FSC)、可控串补 (TCSC)、静止无功补偿(SVC)、可控并联电抗 (CSR)、静止同步补偿 (STATCOM) 等技术方面，取得了丰硕成果，并已有成功应用经验。在故障电流限制技术(FCL)、统一潮流控制技术 (UPFC)等方面，也已开展相关研究。高压直流输电系统具有传输容量大、损耗低、潮流调节灵活、快速、自动化和智能化程度高等优点，将成为智能电网极为重要的组成单元之一。国家电网目前正在开展
9、高压直流换流阀的自主研制工作，并已在2009 年底在灵宝直流扩建工程中应用。基于新型电力电子器件的电压源换相直流输电技术是直流输电技术领域的一次革新，它极大提高了直流输电技术的应用领域，且在潮流调节的快速性、灵活性等方面有了更大的提高；它不仅可以应用于输电领域，也可以应用于配电领域，而且可以应用于无源网络，同时使得直流输配电网络的形成成为可能，结合超导、储能等技术后将会在促进智能化、分布式供电电网等形成发挥重要的基础性作用。国家电网公司目名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第
10、 3 页，共 18 页 - - - - - - - - - 前已完成前期研究及基础理论研究，正在开展柔性直流关键技术研究，并将进行工程示范。调度自动化及数字化电网技术。国家电网公司立足自主研发，在数字电网关键技术、电网调度自动化技术、电力系统在线稳定分析、电网控制技术、电网可视化和数据整合、电力调度数据网络、监控系统的标准化建设等方面开展了大量的研究和应用，并在许多领域取得了重大进展。已建成的国家电网调度数据网，是直接为电力调度生产控制服务的专用数据网络，是各调度机构之间、调度机构与厂站之间的计算机监控系统等数据传输和交换的平台，为电网生产控制系统提供了高质量的专网数据传输服务，成为电力生产控
11、制系统不可或缺的重要基础设施。在调度数据网络技术方面，我国处于国际领先地位，可为智能电网的建设提供可靠的网络数据传输平台。自主研发的能量管理系统(EMS)、广域相量量测系统 (WAMS) 、保护及故障信息管理系统、调度员培训仿真系统(DTS)、水调自动化系统、电能量计量系统、综合数据平台、电力交易管理系统、调度管理系统等在省级以上调度机构得到了广泛的应用。电网调度自动化系统OPEN-3000 和 CC-2000A总体技术达到国际先进水平，我国在自动电压控制、继电保护和安控装置、在线稳定分析和预警、动态稳定控制等方面有明显优势。特高压电网建设和国家电网的发展以及节能发电调度的试点对电网调度运行、
12、资源优化配置、电网协调控制提出新的要求，目前，国家电网公司正在开展广域全景分布式一体化电网调度技术支持系统的研发，该系统不再是EMS 、WAMS 等具备单一功能组成的松散系统，而是紧密结合大电网安全稳定运行、节能发电调度、调度管理和备用调度实际需求，将研发电网实时监视和控制、分析预警和辅助决策、节能安全经济协调优化的调度计划、不同时序和空间的信息集成等强大的智能化应用功能。系统将提高特大电网安全稳定控制水平和电网安全经济运行水平，提升电网管理和决策水平，为未来智能电网建设提供技术基础。数字化变电站是数字化电网的重要智能节点，国内从上世纪90 年代末起，开始 IEC61850的研究工作。数字化变
13、电站现阶段有三个特征：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 18 页 - - - - - - - - - 数字式互感器及智能高压电器的应用，基于IEC61850 规范的标准化信息模型和网络化的信息处理，以及智能化的运行管理。基于此特征，使得综合测控、 保护和信息管理于一体的综合自动化变电站系统成为可能。国家电网公司在数字化变电站研究和应用领域取得的成果，使在变电站一次设备、变电站通信网络等方面具备了一定建设智能电网的条件，对我国智能电网的发展将起到重大推动作用。
14、目前，国内在数字化变电站建设方面已经有大量的实践，有300 多座数字化变电站投入运行。智能电能表及先进的计量系统。作为用电客户与电力公司的实时交互工具，智能电能表主要有两大功能：其一，它是实现需求响应的信息及控制终端；其二，它是停电管理、电能质量管理等功能模块的信息来源，它将整个营配系统的故障定位及电能监控深入到供电末端。加上集成的地理信息系统及专家系统，电力企业就能更直观、更迅速地处理各种事件和状况，大大提高运营效率。目前，国网组织编制的智能电能表系列标准共有 12 个，参与标准起草的单位则多达13 个。现已有多个小区免费更换了智能电表，将来智能电表的功能将更加丰富。我国智能电网建设规划的具
15、体思路为：在2020 年之前分 3 个阶段实施，第一个阶段为 2009 2010 年，这一阶段主要是研究和试验；第二个阶段是 2011 2015 年，智能电网的普及阶段；第三阶段是2016 2020 年，我国的智能电网在整体上得以提升。 智能电网是我国电力系统的发展方向，建设功能更加完善的电力网络，要综合考虑电力系统的运行和管理的各个方面的问题。2国内智能电网的布局已经大致形成， 通信网络也在逐步从面向线路和电路的管理转移到面向流量和业务的管理。 我们要以电力和通信为推动力， 进一步实现智能电网的架设，这也是全球电力行业的共同目标。2.电动汽车充电系统中国作为全球第一大汽车市场，为了减少对石油
16、能源的依赖性，发展电动汽车将成为必然选择。 电动汽车处于产业发展前沿，对电网有很高的要求。 规模化名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 18 页 - - - - - - - - - 的电动汽车产业需要电网具有对大量分散用户进行控制管理的能力。而建设电动汽车充电站的土地成本较高， 不具备大规模新建充电站的条件，而且大量电动汽车的无序充放电会对电网中电能质量的可靠性带来影响。电动汽车充放电应该与协调电网控制和保护策略，通常充放电策略步骤为：启动、统计全站车辆信息、接
17、收电动汽车充放电监控中心命令、根据条件筛选可用车辆、 逻辑运算后确定分配的充放电功率、发送充放电指令。 3为了达到充放电有序、受控的目的，在目前的情况下，必须注重智能电网和电动汽车发展的同步性。充电站产业电动汽车充电站是指为电动汽车充电的站点，与现在的加油站相似。 随着低碳经济成为我国经济发展的主旋律，电动汽车作为新能源战略和智能电网的战略性新兴产业之一， 必将成为今后中国汽车工业和能源产业发展的重点。然而，电动汽车产业是一项系统工程， 电动汽车充电站则是主要环节之一，要与电动汽车其他领域实现共同协调发展。总产业链为光伏发电智能电网充电站及充电桩充电电池充电汽车。2.1 不同充放电形式的具体分
18、析4 电动汽车充电方式有快速充电、常规充电、电池置换、非接触式充电四种，以下将逐一分析。快速充电类似于加油站的快速补充能源的方式。在基础设施上， 如果和传统加油站相比，充电站对土地资源的需求扩大了至少36倍。同时，考虑到车主的习惯， 一般在白天和傍晚时间段充电， 属于城市电力负荷高峰时段， 对城市电网的安全性是一种威胁， 对平衡城市电力负荷峰谷只能起到反作用，将造成城市电能的极大浪费，客户不大可能在22:00 之后花将近 1 小时的时间去充电站充电。 相对于加油方式，加油一次5 分钟，而快速充电至80% 电池容量也需30 分钟，要达到一名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -
19、- - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 18 页 - - - - - - - - - 般小型加油站的吞吐量 （36个车位 18 个接口），总功率至少达到2160kw （单个接口 120kw）。这样大功率充电对接口和电池的安全性以及电网的负荷承受能力要求很高，导致快速充电成本价格相对较高。同时30 分钟的时间也不会得到客户的广泛接受， 因此快速充电模式只能作为补充和应急方案，适用于高速路及国道沿线。可以考虑对现有的部分加油站进行改造。常规充电由于常规慢速充电不需要设计专用动力电路，也不需要大功率充电机， 用电性质类似于普通
20、民用用电， 基础设施需求较低。 然而因为充电效率低， 一个车位一天只能充两台以下车辆， 所以建设专门用于电动车慢速充电的充电站是不现实的。如果是结合小区、公司停车场配套安装慢速充电设施，如充电桩等，综合而言， 基础设施需求也是相当低的。考虑到慢速充电时间比较长，车主一般会选择夜间充电， 如果结合充电定时器避开傍晚用电高峰期，车主可以选择比较便宜的低谷电，从而在一定程度上平衡城市电网负载峰谷效应，总体而言，慢速充电站的节能效果是比较好的， 适用于单位停车场日间充电和小区停车场夜间充电，平衡电网负载效果好。 还可以放置于饭店、 商场的临时停车场进行临时充电。常规充电对于用车规律的用户十分方便，可以
21、发展初期广泛推广。 但是对于出租车、 公交车等使用频率高的车、 长途驾车、 无固定停车位的车来说， 常规充电会极大降低车辆使用效率，也不是很方便。电池置换最接近加油站的充电方式。电动汽车的核心就是车载电池。 电池成本过高和电池循环寿命过短是现在车载电池主要问题。 电池成本在大规模的批量生产下可以显著降低。而对于电池寿命问题，在于维护方式。 电池置换站模式为电池维护问题提供了解决方案。另外我们希望电源实施标准化管理， 即电动汽车能对电池读取相关信息， 如连接状态，内部温度， 蓄电量，使用记录， 电池信息等等。 同时也为了避免电池品牌杂乱无章和非法电池的出现， 应制定相关电源管理信息协议，使不同频
22、品牌电池可以相互访问信息。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 18 页 - - - - - - - - - 电动汽车用户通过在充电站或充电桩直接为汽车充电，即时消费电力产品并通过现场付费完成交易的方法充电时间长，若按充电30 min 计算，其结果是要么汽车在公路上排长队， 要么把充电站建得像停车场那么大才能解决问题，显然都是不切实际的，充电 30 min 对大部分人来说时间上也是不允许的。如果再研发充电时间更短的电池， 即使能成功，也会出现充电电流极大而不安全
23、和价格更昂贵而不能普及应用的情况。若按充电 10 min 完成，充电量 15 kWh和电压 220 V来算，充电电流也要410 A，这样大电流、大容量的充电很难实现。所以说解决充电时间长的问题， 不是找到普及纯电动汽车应用的真正出路。其次，如果说采用公共充电站快速充电和家庭采用慢速充电并存方式，显然家庭充电成本低，这样到公共充电站机会少， 就造成公共充电站利用率低。那么，公共充电站只有靠提高充电价格办法来维持生存， 这样平均充电成本也将提高。 其三， 资源浪费，为每辆车都配不通用的众多充电器而造成极大资源浪费。而且北京奥运会纯电动大巴项目的成功运营也表明建立蓄电池更换站更有优势: 1)纯电动汽
24、车采用换电池方式可以最大限度缩短车辆补给能源的等待时间 , 提高车辆使用效率。2)有利于电池养护。 专业养护的充电电池的使用寿命是普通充电池方式的8 10 倍 , 换电池方式可以最大限度实现动力电池充电场所管理模式下的科学养护 , 有效延长电池使用寿命。3)换电方式可以方便实现智能化的电池动态和静态数据的信息交换, 完成替代养路费的车用能源税的抵扣。4)只要采用现有的蓄电池技术，就可普及纯电动汽车的应用。然而，进一步研究使用寿命长、成本低、重量轻和容量大的蓄电池还是必要的。建立蓄电池置换站使资源利用更加合理。采用规格统一的蓄电池标准后，增强了蓄电池的通用性，提高了蓄电池的使用率。5)建立置换站
25、方式虽然增加了贮备电池，仅多占用资源，但不浪费，而传统充电方式蓄电池不统一、各式充电器增大了管理和使用的难度，而且安全性低。提高置换站的利用率和经济效益，也可增大社会就业率和提高置换站服务质量。采用由总公司统一处理报废蓄电池的办法，避免了报废蓄电池由用户自行处理有可能造成环境污染的问题。置换站有计划名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 18 页 - - - - - - - - - 地把部分电池放到用电低峰时充电，可提高电网的负荷率和降低充电成本。56)只要采取集
26、中充电池方式就可以最大限度的利用电网谷电 , 获得最大的节能减排和经济效益。最理想情况下， 更换电池像便携式电器更换干电池那样方便，然而这需要电动汽车行业众多电池标准严格统一，包括外形、 充电参数、 汽车接口、 充电设备接口、电池信息传输协议等等。 但是考虑到合资品牌、 进口汽车品牌车辆的多样性、车辆种类性能的多样性， 电池标准的统一十分困难。 同时为保证车辆续航力及电池使用率（车主不会在电池未耗尽情况下更换电池），车辆通常需配置2块电池或者更多。这将提高车辆初次使用成本。对于这种情况不能强行推行标准化制度，而应针对不同车辆使用团体制定多样化的标准化团体。一旦实现，其场地使用率和充电效率是这些
27、方案中最高的。考虑到人工费用，电池置换总费用高于慢速充电，低于快速充电。非接触充电方式6非接触充电， 是指充电设备和电动汽车之间不直接接触，而采用分离的高频变压器组， 通过感应祸合， 无接触式地传输能量。 电动车充电时间长， 更换电池或利用充电桩等通过电缆充电的模式，存在操作上的不便， 而且雨天作业的安全性问题，更是令人担忧。 相比而言， 非接触充电装置不需要用电缆将车辆与供电系统连接，便可以直接对其进行充电。 目前非接触充电在小型家电和移动设备上应用比较多，如电动牙刷、电动刮胡刀和手机等，如果能应用于电动汽车充电，将有可能实现电动车充电过程的完全自动化，具有非常完美的应用前景。日本于 200
28、8 年 2 月在羽田机场、 2009 年 10 月在奈良分别试运营了使用非接触充电的机场巴士，每充电一次行驶15 公里。电动汽车上配置非接触充电装置的额定功率为10kw，略高于民用标准，车辆充电时间约78 小时，类似于慢速充电方式。 在技术层面上， 应用于电动车充电的非接触充电技术已经走向实用化。但同时在这个级别上大功率非接触充电装置带来的电磁辐射强度、功率损耗名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 18 页 - - - - - - - - - 是难以接受的。 所
29、以非接触充电只适用于慢速充电，我们甚至可以将其理解为慢速充电的一种，只是接口采用了非接触方式。非接触充电装置有电磁感应、磁共振、微波三种方式。电磁感应。德国 TUV 南德意志集团在 starnberg 开始应用无线电磁感应技术，通过电子感应线圈为汽车充电，接收线圈位于车辆底部，适合于家庭车库充电。另外电路连接式充电站也有屋顶光伏系统供电，十分方便。E.ON 公司在慕尼黑曾进行一年的实地调查， 表明大多数电动汽车用户会选择在外使用汽车后开回车库内充电。电磁感应方式目前存在的问题是：一、送电距离比较短，约100mm左右，但当停车位置出现偏差而导致发送与接收盘之间出现较大误差时，则会严重影响电力传送
30、效率。目前，研究人员正在致力于停车的横、纵向偏差在200300mm 范围内，同样确保其具有90% 以上传输效率的研究。二、功率大小与线圈尺寸直接相关， 需要大功率传送电力时， 须在基础设施建设和电力设备方面加大投入。2009 年 7 月，日产与昭和飞行机公司公开了电磁感应式非接触充电系统，其传输距离为 100mm 左右，传输效率可达90% 。磁共振。在控制回路的作用下改变传送与接收的频率，可将电力传送距离增大至数米左右， 同时将两单元电路的电阻降至最小以提高传送效率。当然，传输效率还与发送与接收电单元的直径相关，传送面积越大， 传输效率也越高。 目前的传输距离可达 400mm 左右，传输效率可
31、达95% 。传送电力，发送装置与微波炉使用的磁控管基本相同。传送的微波也是交流电波，可用天线在不同方向接收，用整流电路转换成直流电为汽车电池充电。为防止充电时微波外漏， 充电部分装有金属屏蔽装置。 使用中，送电与接收之间的有效屏蔽可防止微波外漏。目前存在的主要问题是， 磁控管产生微波时的效率过低， 造成许多电力变为热能被白白消耗。长野日本无线公司于2009 年 8 月宣布开发出了基于磁共振的充电系统。与电磁感应方式相比， 磁共振方式具有传送距离长、停车误差要求低等优点。 可以在 600mm 的传输距离内确保90% 的传送效率。但目前的传送功率还比较小（约1kW左右），拟定从叉车等使用范围进入市
32、场，伴随着技术成熟程度和传送功率的提高，有望很快进入电动车充电领域。微波式。微波式非接触充电系统由三菱重工开发，将一组共48 个硅整流二极管作为接收天线， 每个硅整流二极管可产生20V的电压和一定的直流电， 能够名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 18 页 - - - - - - - - - 将电压提升至充电所需的指标并可实现1kW的功率输出。 其优点是成本低， 整套费用约合人民币2 万元。缺点是传输效率低，目前的传送效率只有38% 。对此，三菱重工认为：
33、“虽不适于快速充电， 但作为夜间谷区充电， 电费只有传统燃料费的 10% 20% 。如果将发热过大的磁控管用于生活用水加热，则综合效率可到70% 。此外，在安全方面也有防止微波泄露装置，使用中不会给车辆上的电子设备和周边人员身上的心脏起搏器造成影响。总结电动汽车产业的发展一方面要依靠电池产业的技术进步，另一方面需要创新的商业模式来加速电动汽车的产业发展，将常规充电（AC ）、快充（DC ）、更换电池的模式相结合考虑， 建设柔性充放电网络。 但是在政策导向不明确的情况下，国内汽车企业在进行电动汽车研发时也有不同的选择。一汽、长安、比亚迪等企业开发的电动汽车普遍支持AC和 DC两种模式。奇瑞和众泰
34、等汽车企业则倾向于选取电池快换的模式。7名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 18 页 - - - - - - - - - 需求决定市场 : 我们知道在市场供应大于市场需求的情况下，市场的需求将占主导。而在电动汽车推广之初， 车主可选择的余地包括传统汽车、电动汽车和其他新能源汽车，可选择的充电方式包括慢速充电、快速充电和电池更换方式。在这种情况下， 电动汽车的充电运营只有紧紧贴合客户需求，才能得到更好的发展，也才能对电动汽车的推广起到推动作用。单一充电模式解决
35、电动汽车充电问题是不现实的。 客户用车需求的不一致， 以及客户在特定情况下的特殊要求，直接决定了客户对充电方式需求的多样化。但是作为制造商， 同一辆车适用所有的充电模式， 车辆的制造成本比较高， 同时对行业标准的要求也非常高。作为运营商，不可控的多样化也将导致充电网点的重复投资，使运营成本大为提高。 这些影响最终将通过价格传递到客户身上，使用车客户的汽车购置成本和使用成本大大增加，由此看来，充电模式的多样化也需要进行一定的控制。2.2 充电站布局充电站通常有三种运营形式：交流充电桩、平面充电站和立体充电站。相对于类似加油站一样的充电站，充电桩的占地面积更小，而且安装方便，分为一桩一充式和一桩两
36、充式两种， 不仅可以布局在充电站中， 还能在小区内部、商场外的停车场或马路边独立设置， 投币供电，操作简单是这类设施的主要优势。对于平面充电站根据已建成的充电站，典型常规充电站的规模是一般以2040辆电动汽车来配置一个充电站，这种配置是考虑充分利用晚间用电低谷进行充电，缺点是充电设备利用率低。考虑到在高峰时也充电，则可以用6080辆电动车来配制一个充电站，缺点是充电成本上升， 增加高峰负荷。 典型快速充电站则一般以同时向8 辆电动汽车充电来配置一个充电站。除此之外， 立体充电站的模式未来也将被应用于市场上。从设计上来看， 这种立体充电站更像是一个带有升降功能的立体停车场，可以建在居民区和商业区
37、，汽车进入停车位后便可进行充电。文献 8分析了电动汽车充电设施规划的特征 , 将电动汽车充电设施规划分为示范、公益和商业运营3 个阶段 ; 不同阶段充电设施规划的特征不同。根据名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 18 页 - - - - - - - - - 电动汽车充电方式多样化的特点, 提出了充电设施的规划原则、流程以及规划模型; 最后对某地充电设施规划的案例分析证明了模型的适用性。1)示范阶段。本阶段电动汽车技术尚未完全成熟, 有效、可持续推动电动汽车发
38、展的市场机制还未形成, 电动汽车总量及比例极低, 而且主要以政府扶持的少数车辆为主, 比如电力工程车、垃圾清运车等, 另外 , 电动汽车的行驶范围一般是指定的较小区域或指定的路线。示范阶段的充电设施规划可视为近期规划。2)公益阶段。 本阶段电动汽车技术飞速发展, 但还处于较低水平 , 而且存在隐性的约束瓶颈如安全因素；本阶段电动汽车总量及比例还比较低, 经济性不高 , 发展模式为依靠政府补贴、主导宣传 , 可接受充电的电动汽车可以扩大到电动公交车、大型企事业单位公用车、少数社会车辆。本阶段的充电设施规划可视为中期规划。3)商业运营阶段。 本阶段电动汽车技术已经基本成熟, 总量达到一定规模 ,而
39、且种类比较丰富 , 除政府和企事业单位用车、垃圾清运车、公交电动汽车外 , 还包括大量的出租车和私家车, 具有较大的充电需求。 本阶段电动汽车经济性等同甚至超越燃油车, 发展模式以市场推动为主。本阶段电动汽车充电设施规划可视为长期规划。应根据实际情况逐步调整 , 努力使充电设施的利用率、经济效益达到最佳状态。充电服务的产品化将汽车电源系统模块化， 使客户能结合自己的用车需求和习惯的前提下选择相应的车型，从而选择相应的充电解决方案。 比如选择使用电池更换方式的车主，可以选择只适用于电池更换方式的车型，这些车型可以省略内置充电机、快速充电接口等，价格更加低廉 ; 对于用车十分规律的上班族， 可以选
40、择慢速充电方式，甚至可以在自家车位上安装慢速充电设备，非常方便; 对于选择豪华进口电动车的车主，由于采用进口非标准电池， 不能使用电池更换方式， 但是可以通过接口转换器，用快速充电和慢速充电相结合的方式进行充电。事实上充电运营商和汽名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 18 页 - - - - - - - - - 车制造商同时和客户需求深度结合， 能有效保证在不降低客户实际使用感受的情况下，达到成本的最低化。相关合作基础 : 充电服务产品的多样化，需要多方的深
41、度合作。其中包括汽车生产商和充电运营商的合作，按照充电解决方案的灵活性配置车辆。需要汽车销售经销商和充电运营商的合作，允许充电运营商在汽车4S店安排咨询窗口甚至驻店经营， 使客户在买车的同时对汽车充电产品有深刻的认识，在车辆成交的同时也签订充电解决方案合同，使客户没有后顾之忧。 此外，慢速充电需要更多的停车位， 如果由运营商投资， 则是一个非常庞大的投资。 运营商可以结合收费停车场提供慢速充电服务，需要其和各收费停车场保持良好的合作关系。最合理的解决方案， 应该是由政府发牌， 许可有一定资质的运营商经营电动汽车充电项目。 运营商在和汽车制造商深度合作的基础上，充分考虑客户实际用车需求，为其量身
42、定做个性化的充电服务产品以及相应的汽车型号。在充电模式上，以慢速充电为主，电池更换和快速充电为辅，其他充电方式为个性化补充，一方面充分满足客户个性化需求，保证车辆在各种情况下的正常使用; 另一方面通过价格杠杆， 使充电方式集中于最经济和环保的慢速充电。总而言之， 但对于不同的充电形式还需待电动汽车充电服务市场规范化后，依据车主的充电习惯进行调控。市场格局为了争抢充电站市场， 各电力企业和石化企业都在忙着各自制定对自身更加有利的充电站标准， 如果企业标准上升为国家标准，无疑会让对手望尘莫及。 在抢占市场的过程中，能 源 企 业希 望在 传统 的 加 油站 基础 上加建充电站， 但电网公司方面则认
43、为， 另起 炉 灶 更加 符合 全新的市场需求。国家 电网 已 经名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 18 页 - - - - - - - - - 开始抢占充电站市场先机，对于充电站建设的投入还将无上限地加大。去年6月 1 日，国家发展和改革委员会出台了私人购买新能源汽车补贴细则，为企业投建充电站的热情再添一把火。 细则出台第二天， 国家电网下属的上海电力公司就建成国内首个居民社区电动汽车充电点，而北京电力公司也在同一时期发布消息称首个电动汽车充电站将建成。
44、 国家电网投资兴建的国内最大规模电动汽车充电站也已经在山东临沂正式建设落成，能同时满足45 辆汽车充电。由于山东是汽车大省，国家电网还计划在这里共建成9 座充电站和 500 个交流充电桩。 目前建充电站尚无利可图，不过国家电网、中石化、中海油、南方电网、中石油等大型央企纷纷发挥自身优势，在全国范围内开始为充电站竞相“圈地”。国家电网建成的首家可满足各类电动汽车充电的充电站上海漕溪充电站。南方电网在深圳建设电动汽车充电站， 首批两座电动汽车充电站和134 个充电桩已在深圳正式投入使用。 中石化北京石油分公司与北京首科集团成立合资公司，中石化旗下加油、加气站将改建成加油充电综合站。中海油 2009
45、 年向天津力神电池股份有限公司投资了 50 亿元，生产电动汽车使用的锂电池，目标建设全国充电池置换站网络。中石化的渠道优势显而易见，其分布在全国3 万多个加油站，依托现有的加油站进行充电站的改造， 将比新建充电站容易得多。 按照中石化的观点，加油 、充电功能合二为一， 不但可以节约宝贵的土地资源，且现有加油站布局合理， 更为方便顾客。2.3 光伏并网智能电网技术的一系列优点为太阳能、风能、潮汐能等清洁能源的无缝并网提供了良好的技术保障， 从而显著提高发电设备的综合利用效率、提高能源使用效率、促进节能减排，发展特高压电网, 实施电力的大规模、远距离、高效率输送。智能电网中的光伏并网并网光伏发电系
46、统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 18 页 - - - - - - - - - 调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能， 当电网因故停电时可紧急供电。 带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑；不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上。采用梯次利用储能电池， 能够在夜间用电
47、低峰期充电储能，在白天用电高峰期对车辆进行充电。这样就对整个电力负荷的“削峰填谷”起到了重要作用。其中, 太阳能光伏并网主要涉及到光伏发电电池技术，最大功率跟踪技术，反孤岛检测技术及能量变换技术。光伏发电电池技术： 正在研究中的第三代太阳能电池利用了单晶硅中的杂质产生额外的光电势能，进一步提高发电效率。最大功率跟踪技术： 最大效率点跟踪（MPPT ） 问题已有有多种实现方法，包括定电压跟踪法，扰动观测法，导纳增量法等。针对光伏充电系统存在的缺陷，文献9提出了一种增强型最大功率点跟踪控制方法。该方法以负载获取最大功率为系统性能评价标准 , 将太阳能电池和控制器作为整个系统，蓄电池作为负载, 并以
48、充电电流为采样信号, 利用 DC/DC 升压变换电路实现最大功率点跟踪，使负载始终工作于最大功率点。, 提出了一种增强型的扰动法, 该方法具有实现简单的特点和快速响应的特性 , 在日照强度急剧变化时仍能保证负载的最大功率输入。反孤岛检测技术： 基于分布式发电系统有阻抗检测、 电压扰动（主动式）和监测频率、电压、功率、谐波的变化（被动式）两个方面的反孤岛检测方法。能量变换技术： 将光伏电池输出的直流电能转换为所需的直流或交流电能，即 DC/DC和 DC/AC 。DC/DC技术通过整流、变压，主要用于实现本地蓄电； DC/AC技术通过变换、整流、变压，主要用于电网充电以及提供本地电源。对于能量变换
49、技术， DC/DC 变换需要新型高压大功率电力电子器件来支撑，如直流柔性输配电装备、电力电子开关、DC-DC 电力电子变压器、双向功率交换控制装备等； DC/AC变换可通过 L 滤波器或 LCL滤波器两种结构并网运行。10但是在逆变过程中， 将会在幅度、 频率上改变电压与电路的理想正弦曲线，产生名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 18 页 - - - - - - - - - 的原因包括：谐波；简谐波振荡；电压变化；三相电网电压不平衡；脉动频率波动等。11这些
50、电网干扰将对电力电子器件造成影响甚至损坏。对于大容量光伏并网要求电网规划和运行都要全面考虑光伏电站出力的随机波动性 , 借助精确的负荷预测和发电预测技术, 与常规能源机组统一协作以保证供电可靠性。12光伏并网案例132010 年 8 月 10 日上午，由湖北追日新能源技术有限公司自主研发制造的10kW光伏微网发电系统在国家电网襄樊邓城电动汽车充电站正式投入使用。该电动汽车充电站光伏发电系统由光伏电池组件、直流汇流箱、DC/DC光伏控制器、储能电池、 逆变电源、控制与保护电路等主要单元构成，本系统晴天日发电量大于 40kWh ，锂电池储能容量40kWh 。湖北追日新能源技术有限公司提供了三种能量