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国网潘鸣宇:电动汽车智能有序充电解决方案

2019-07-02 浏览次数:1,670 次 电车资源

19年7月1日,由中国科学技术协会和海南省人民政府共同举办的“2019世界新能源汽车大会(WNEVC)”在海南博鳌召开,来自10多个国家和地区的政府部门及国际组织机构,100多家新能源整车及相关企业代表以及国内外各界嘉宾共1500余人齐聚博鳌,共襄盛会,围绕“新时代 新变革 新产业”的主题,交流思想、分享经验、凝聚共识、推动合作。电车资源作为本次大会的支持媒体,对大会进行专题报道。

在7月1日下午的“新能源汽车在未来能源系统的发展角色”边会中,国网北京电力科学研究院技术室主管潘鸣宇发表了题为“电动汽车智能有序充电解决方案”的主题演讲。

国网潘鸣宇:电动汽车智能有序充电解决方案

国网北京电力科学研究院技术室主管潘鸣宇

以下为演讲的主要内容:

大家好,很荣幸来到这里,我今天分享的题目叫做居民区规模化电动汽车智慧有序充电解决方案,这也是尽其在北京做的研究和试点工作,更趋向于地域性技术性特点。刚才很多专家和嘉宾也在相关内容做了介绍,我做一个具体案例的补充。

介绍分四方面:背景综述,解决方案、试点工作、成效分析。

从整体背景来看,贯彻落实国家新能源战略,国网公司在持续推进充电网络建设工作,不断提升电动汽车充电保障能力,未来做好居民区电动汽车规模化充电服务,在北京开展研究和示范应用工作。我们看一下电动汽车发展趋势,从国家整体规划和行业预测来看,2020全国电动汽车达到500万辆,北京作为全国家庭乘用车发展最快的城市,2020年乘用车保有量27.5万辆,2030年可能超过120万辆,如果国家在相关燃油车禁售时间表可能更加迅猛。

如果想在公共领域给用户提供加油一样的充电服务,用户可能希望在10分钟之内充满电,在公共领域充电可能达到360kW,我们可能要建充电桩可能超过1500座,在城市里面建设这么大规模公共快充站受到建设用地和能源线路走廊以及投资成本的制约,可能不具备很强的可行性,因此我们看一下居民区用户的充电行为,目前居民区在家里面停车时间相对比较长,而且相对慢充时间更加便捷一点,从我们预测来看,未来80%的用户将会在居民区采用交流慢充方式进行充电。

如果面对未来的规模化,在居民区充电需求,主要面临三方面问题:一是电力配网压力很大,从现在调研来看,大部分用户基本回家之后立即就会对电动汽车进行充电,充电时间集中在晚上6点和凌晨11点,充电高峰在晚上8-10点左右,从现在居民负荷重合率高达85%,如果按照2030年120万辆电动车进行整体测算,在居民区无序测算,充电负荷达到210kW,现有配网很难承载居民区无序充电要求,如果进行配网改造,投资可能达到64亿元,从我们对北京典型小区的观察来看,即使在夏季高负荷情况下,夜间低谷时段达6小时,负载率不会超过20%,在夜间还有很大利用率。第二个问题居民区还存在一定建桩难题,从北京来看,大概10万多电动汽车用户有了私人充电桩,但是仍有30%电动汽车私人用户无法建设充电桩,目前用户没有停车位,停车位管理主体比较多,北京有300多万个居民区停车位1/4私人产权,2/3是物业管理,物业主体不统一,私人建设充电桩协调主体多,存在一定难度,根据现在要求,车主不能在小区公共车位建设充电桩,物业没有特定盈利模式,需要协调多方,没有很好建桩的动力。

充电桩成本高,利用率低。私人充电桩一车一桩,存在一定无序建设情况,建设周期长、成本高,用户自身也要承担几千块建设成本,从利用率角度来看,私人充电桩年利用小时数500小时,利用率5.9%,大部分都是社会队伍承接充电桩建设工作,还存在建设的质量包括设备质量的参差不齐,后期运维管理也是无法保障的,造成了一定的安全隐患问题。

针对以上问题我们提出了解决方案。我们也是着眼未来电动汽车的规模化发展,总结形成了智慧有序充电,连接车位共享以及创新商业模式解决方案,破解规模化充电问题。首先来看智慧有序充电,这也是在过往公司三型联网大战略指导下按照泛载物联网在平台层做了控制研究,可以搜集到用户充电需求,同时和北京地区的小区变压器负荷情况,通过大数据科医生成每个小区的有序充电的控制策略,在中间的感知层,在小区测验法了一个能源控制器设备,主要安装在小区的台区侧,感知台区用电负荷,本地遥感制小区台区负荷结合自身有序充电策略,进行充电桩的降功率和升功率的控制,在充电桩侧研发能源路由器设备,实际上和充电桩做最直接的交互,控制功率。能源路由器未来作为能源的统一接口,实际上可以把光伏储能本地化能源,都通过能源路由器进行统一接入,实现区域层面的智慧层面的控制。在用户侧,我们做了面对用汇的手机APP,主要用来搜集用户的需求,为用户提供高体验度的充电服务。

第二个方案是临近车位共享,大部分车位是一车一桩,我们按照多车位一桩共享方式建设,安装一桩多枪充电桩,对用户每天充电时间进行优化,一个充电桩可以满足周围2-4个车位的整体充电需求,可以有效提高充电中的利用率,降低建设的基本成本。

第三个是结合示范的整体工作,总结形成了一整套建设运营以及服务解决方案,在建设阶段,现在是由运营商进行整体规划和统一建设,这样可以提高设备建设质量,在运营阶段希望物业和车企加强沟通,提高在公共领域的建设积极性。通过红包激励、积分、手机APP,让用户提高参加有序充电的积极性。

针对以上的方案,我们在北京进行了试点。这是我们在北京选的典型小区,这个小区有5栋楼,600多户,180个车位,原有24个充电桩。试点工作在这个小区里面新建了30个充电桩,对原有24个充电桩进行改造,加装了能源控制器。这是小区改造的一些照片,中间是加装的能源控制器设备。我们对用户提供了两种充电方案,一种是立即充电,用户如果强烈的比较紧迫的充电需求,对价格不是很敏感,可以立即充电,立即进行满功率充电。第二,用户想参与有序充电,可以输入一下预计离开时间,剩余电量后台根据需求形成智能策略,用户还会有积分和红包奖励。

我们看一下试点工作的整体成效,负荷曲线是采集小区在没有电动汽车日常的负荷曲线,峰值集中在晚上9-11点,谷值在5-6点,峰谷差500kW,组织小区内30辆电动汽车进行整体的验证工作,最上面的蓝色曲线是全部电动汽车用户按照它的充电习惯自由充电曲线,峰谷差扩大大600kW,当一半用户参与到有序充电,就是红色的曲线,最终绿色的曲线是让30辆电动汽车全部按照有序充电模式充电,峰谷差降低到250kW,降低峰谷差达到58%,实现了削峰填谷的成效。

工作成效:第一,全面破解了居民区充电难题,通过统一标准化设备,以及统一协调建桩问题,临近车位共享减少建桩数量,解决小区建桩问题。第二,降低全社会的整体投资,按照120万辆乘用车测算,2030年在无序充电全社会投资97亿,如果按照有序充电投资可能达到22亿,节省75亿。第三,促进我国电动汽车产业发展,有效提升小区配网承载能力,满足用户在居民区充电需求,加之国网公司在高速公路快充网络为电动汽车提供全面充电服务保障,解决车主后顾之忧,提高购车意愿,促进我国电动汽车产业发展。最终希望通过整体这项工作,为用户在居民区提供安全、可靠、便捷、有效及可扩展的充电服务,最终让用户实现无感充电。

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