4月24-26日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會主辦的第九屆中國國際儲能大會在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月25日下午的“電動汽車與電網(wǎng)互聯(lián)”專場，南瑞集團(tuán)（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院）國電南瑞用電分公司高級工程師張建偉在會上分享了主題報告《電動汽車有序充電技術(shù)及應(yīng)用試點》，以下為演講實錄：

張建偉：各位專家各位同仁下午好！今天講的主要內(nèi)容是基于國家電網(wǎng)公司開展的智慧能源控制系統(tǒng)建設(shè)的重要業(yè)務(wù)場景應(yīng)用——有序充電的相關(guān)研究和試點內(nèi)容。

國家十三五規(guī)劃把電動汽車產(chǎn)業(yè)作為新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。我們看一下這兩張圖，我就不詳細(xì)展開說了，前面幾位專家也是列出了很多相關(guān)數(shù)據(jù)，無論從電動汽車的年銷量，還有整體保有量，中國均居于世界第一。下邊這張圖是充電樁的一個數(shù)據(jù)統(tǒng)計，給出的是2017年底的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，有點久遠(yuǎn)了。根據(jù)中國充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟發(fā)布的最新數(shù)據(jù)（聯(lián)盟會員內(nèi)的數(shù)據(jù)），截止2019年3月應(yīng)該是92.1萬個，如果考慮聯(lián)盟外及未統(tǒng)計數(shù)據(jù)，個人估計國內(nèi)已經(jīng)超過100萬個了。

數(shù)據(jù)固然可喜的，但是如此大量的電動汽車接入電網(wǎng)，會造成一個什么影響呢？前面各位專家也講過了，如果所有燃油車換成電動汽車，它的整個充電功率是非常大的。如果接入電網(wǎng)，可能會造成峰谷差進(jìn)一步拉大。另外，還會造成局部電網(wǎng)的容量不足，導(dǎo)致局部電網(wǎng)電壓跌落、頻率下降及保護(hù)動作等問題。除此之外，隨著分布式發(fā)電、分布式儲能以及電動汽車的發(fā)展，電動汽車具有天然的移動式儲能功能，它的整個儲能容量也是非常巨大的。這些電力用戶從傳統(tǒng)的被動參與者正在向主動的參與者轉(zhuǎn)變，電網(wǎng)該如何滿足他們?nèi)找嬖鲩L的對電網(wǎng)的需求呢？這個也是需要我們?nèi)タ紤]研究的。

前邊介紹了市場背景，下邊舉個典型城市典型小區(qū)的一個用電負(fù)荷的例子。通過右邊這個表可以看到，如果把小區(qū)內(nèi)的現(xiàn)有燃油車換成電動汽車，當(dāng)同時充電系數(shù)達(dá)到20%，小區(qū)電動汽車的充電負(fù)荷將會成為整個小區(qū)用電規(guī)劃負(fù)荷的主要的負(fù)荷。如果我們再考慮到電動汽車充電的規(guī)律性，情況會更加糟糕。我們看一下這個圖，小區(qū)一般下午3點半到6點是停車的高峰，整個充電時間就在晚上的6點以后，這個時間也是小區(qū)的負(fù)荷用電高峰，造成整個用電負(fù)荷峰上加峰的情況。右側(cè)這個圖是停車時長的圖，一般小區(qū)夜間停車會超過8個小時。

南瑞公司在有序充電方面做了大量的前期調(diào)研工作，這個是有序充電場景研究的一個調(diào)研情況表，按照充電設(shè)備類型來進(jìn)行分類的。按照目前的充電設(shè)備可以劃分為：高速路快速充電站、城市快速充電站、城市專用充電站和分散式充電樁。高速公路還有城市的快充站，主要目的是快速補(bǔ)充電能，時間越短越好，對于有序充電的引導(dǎo)性比較弱，沒有時間進(jìn)行引導(dǎo)。對于集中式的專用充電站，例如公交充電站，公交公司對充電價格還是比較敏感的，他們一般的充電規(guī)律是在夜間進(jìn)行主要充電，白天利用?？空具M(jìn)行快速的電能補(bǔ)充，所以它的引導(dǎo)性相較前兩者要強(qiáng)。最后，分散充電樁主要指的是在小區(qū)或者是單位/公司停車場部署的交流充電樁，一般車輛停車時間比較長，對用車迫切度也不是很高，有序可引導(dǎo)性也是最強(qiáng)的，這也是我們研究的主要場景。

前面也提到，國家電網(wǎng)公司2018年開展了智慧能源控制系統(tǒng)的建設(shè)和試點應(yīng)用，目前主要以有序充電業(yè)務(wù)為場景展開試點，并進(jìn)一步擴(kuò)大試點推廣。對于智慧能源控制系統(tǒng)，它的作用是做什么的呢？智慧能源控制系統(tǒng)的定位是連接發(fā)電用戶跟用電用戶以及用戶和電網(wǎng)，通過市場化的手段，對發(fā)電和用電進(jìn)行有序引導(dǎo)和調(diào)控，滿足電網(wǎng)日益增長的清潔能源消納，調(diào)頻備用等服務(wù)。它的總體目標(biāo)是以新一代的電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)，打造一個廣泛互聯(lián)，用戶靈活參與的智慧能源服務(wù)體系，實現(xiàn)電動汽車、分布式儲能、分布式電源和微電網(wǎng)等新型用能設(shè)備的接入及互通。右邊圖可以很形象的展示了整個系統(tǒng)，左側(cè)是發(fā)電側(cè)，右邊是用電側(cè)，當(dāng)中三個重要業(yè)務(wù)有序充電、儲能云網(wǎng)和綠色能源交易。

有序充電作為系統(tǒng)建設(shè)的重要業(yè)務(wù)應(yīng)用場景，它的目標(biāo)是實現(xiàn)80%的用戶在家充電，80%的用戶在低谷充電，在高峰放電。這樣用戶就可以充到相對比較便宜的電和清潔的電。同時，電網(wǎng)公司可以實現(xiàn)清潔能源的消納，可以說是實現(xiàn)了多方的互贏。有序充電的建設(shè)原則我就不多講了。這張圖是有序充電的整個系統(tǒng)架構(gòu)，采用線上線下相結(jié)合的架構(gòu)，然后建立了云-管-端的系統(tǒng)。云就是智慧控制平臺，管就是通訊網(wǎng)絡(luò)，能源控制器作為邊設(shè)備，是臺區(qū)管理中樞。端設(shè)備包括充電樁和能源路由器，能源路由器具有采集和有序控制功能，作為用戶側(cè)智能設(shè)備有序接入的入口。通過這個圖可以看的更加清楚，它包括了智慧能源控制平臺、能源控制器和能源路由器。能源控制器采集臺區(qū)運行信息，以及臺區(qū)下充電設(shè)備的狀態(tài)信息。能源控制器一般安裝在配電房或者箱變內(nèi)，與平臺的遠(yuǎn)端通信采用4G/5G的通信方式。能源路由器安裝在充電樁內(nèi)，充電樁一般布置在停車位附近，距離箱變較遠(yuǎn)，為了避免現(xiàn)場施工布線的麻煩，通信方案采用寬帶載波/無線雙模的方式。

接下來，我們講下系統(tǒng)的關(guān)鍵終端設(shè)備。這個圖是南瑞公司開發(fā)的能源控制器的實物圖，它作為臺區(qū)的管理設(shè)備，開展臺區(qū)負(fù)荷自治，是臺區(qū)負(fù)荷管理的中樞。另外，能源控制器內(nèi)部含有本地控制策略，在離線情況下可以實現(xiàn)臺區(qū)有序控制。這張是能源路由器，它的定位是新一代的智能終端。前邊有專家提到，儲能設(shè)備如何接入到系統(tǒng)里面，實現(xiàn)實時有序的調(diào)節(jié)。能源路由器就是作為儲能、充電樁、光伏等設(shè)備有序控制的接入終端，將它們接入到系統(tǒng)上實現(xiàn)調(diào)節(jié)、互動和控制。能源路由器按照計量模式分為三類：Ⅰ型單相單計量能源路由器、Ⅱ型單相雙計量能源路由器和Ⅲ型三相能源路由器?？煞謩e應(yīng)用到一樁一槍充電樁、一樁雙槍充電樁和三相設(shè)備。如果按照業(yè)務(wù)功能分，能源路由器除了計量功能，可以包含有序充電控制，儲能控制和綠色能源交易功能。這張圖是有序充電試點應(yīng)用的充電樁，路由器是安裝在樁內(nèi)的。充電樁的有序控制主要是通過兩點：一個就是PWM的功率調(diào)節(jié)，還有一個是復(fù)電續(xù)充。這需要充電樁和車輛都要滿足相應(yīng)的國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，要求車輛充電功率能夠?qū)崟r跟隨PWM占空比的變化。另外，最后這張是有序控制平臺，大家可以看一下。

有序充電是在一定的控制策略下進(jìn)行的充電，下面講一下控制策略?？刂撇呗灾饕凑諑讉€原則來進(jìn)行設(shè)計的，這上邊都列出來了。比如公平原則，正常充是先到先充，有序充是對臺區(qū)容量的一個共享。再如優(yōu)化原則，是把車輛的充電挪到低谷時段進(jìn)行充電，這樣用戶可以充到低成本的電，還可以充到綠色的電。為什么列出保底原則？電動車輛在充電過程中停止充電，如果想再次啟動充電，需要人到現(xiàn)場拔掉充電槍，然后再次連接充電槍，啟動充電，才可以再次充電。通過復(fù)電續(xù)充功能，可以實現(xiàn)大部分車輛的斷電再次充電。但是部分車輛在斷電后會進(jìn)入休眠，無法再次啟動，所以不能采用復(fù)電續(xù)充進(jìn)行充電調(diào)節(jié)，智能通過PWM調(diào)節(jié)，將充電功率降到最低進(jìn)行保底充電。

正常充電跟有序充電的區(qū)別，正常充電用戶對充電價格并不敏感，對時間要求是比較高的；有序充電是用戶有充裕的充電時間，對充電價格有一定的要求，對100%充滿并不是特別關(guān)注。這張圖是策略執(zhí)行的執(zhí)行架構(gòu)，平臺控制策略負(fù)責(zé)負(fù)荷曲線的預(yù)測，宏觀的調(diào)控；能源控制器負(fù)責(zé)本地的控制策略，實現(xiàn)臺區(qū)下的負(fù)荷微觀調(diào)控、精準(zhǔn)調(diào)控和實時調(diào)控。能源路由器和充電樁是作為執(zhí)行端來執(zhí)行上端下發(fā)的控制策略。安全方面和經(jīng)濟(jì)方面是控制策略主要因素，安全方面有臺區(qū)的越限、三相不平衡等因素；經(jīng)濟(jì)方面有峰谷電價、新能源消納等因素。

國網(wǎng)公司2018年在幾個省市公司開展了有序充電試點工作，這個表格詳細(xì)列舉了江蘇、上海、北京、河南四個試點小區(qū)的試點情況，我們可以看到在每個臺區(qū)下面布置的終端設(shè)備數(shù)量和種類。這個是鄭州世紀(jì)家園小區(qū)的試點現(xiàn)場圖片。這個是上海的試點現(xiàn)場，一部分安裝的新型有充電樁，對于存量樁，我們通過在樁的附近安裝能源路由器控制箱，通過能源路由器接入到有序控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場完成了對蔚、萬幫等存量充電樁的接入。

我們在試點現(xiàn)場也開展了有序充電的效果驗證的相關(guān)工作，從上邊這個圖可以看出來，綠色的這個曲線就是居民的用電負(fù)荷曲線，沒有充電的情況下峰值是比較低。峰值最高的紅色曲線是所有車輛進(jìn)行無序充電的情況，我們可以看到充電負(fù)荷曲線跟居民的這個負(fù)荷曲線峰峰添加會造成峰值很高。藍(lán)色的曲線是所有車輛采用有序充電，這個峰值就會削掉很多，相對于無序充電的紅色曲線來說，實現(xiàn)了削峰填谷作用。另外，它還提高了配電資產(chǎn)的利用率。

針對前期的研究和試點情況，下一步還有很多工作要展開。2019年國網(wǎng)公司會擴(kuò)大有序充電的試點應(yīng)用，同步也要完善相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系，包括設(shè)備層面、通信層面、系統(tǒng)以及現(xiàn)場建設(shè)方面的標(biāo)準(zhǔn)。