智能电网下电动汽车充馈电分析与设计(1)

摘要: 分析了在智能电网环境下电动汽车的基本行为状态，针对其充馈电实现及其管理和计量进行了设计，阐述了所设计的电动汽车参与智能电网建设的方案。依据电动汽车在智能电网用户端的逻辑构架情形，提出构建电动汽车馈电控制策略。介绍了电动汽车电池的充馈电方法、充馈电时智能表计的电能计量、能量服务接口及HAN 网关对电动汽车的接入方案设计以及客户EMS 对电动汽车的管理。

智能电网核心内涵是，在电力系统各业务环节，实现新型信息与通信技术的集成，其覆盖范围包括从需求侧设施到广泛分散的分布式发电再到电力市场的整个电力系统和所有相关环节，其中的每一个用户和节点都得到了实时监控，并保证了从发电厂到用户端电器之间的每一点上的电流和信号的双向流动及实时互动[1]。电动汽车等分布式能源作为构建智能电网建设的重要组成部分，能充分实现电网调峰和调价出力，为能源的合理利用起到积极作用，因此如何将电动汽车、电池和智能电网结合起来发展成为一个新的课题。

电动汽车向电网馈电( Vehicle to Grid，简称V2G) 技术融合了电力电子技术、通信技术、调度和计量技术、需求侧管理等的高端综合应用，V2G技术的实现将使电网技术向更加智能化的方向发展，也将使电动汽车技术的发展获得新突破。V2G 技术大致分为4 个层面: 电网层、本地监控层、智能充放电装置层和车辆层，本文主要从通信、计量、调度和需求侧管理出发，对电动汽车在进行充馈电时的相关电力流和信息流的计量和管理进行了设计。

1 电网与用户的需求互动

用户可以通过互联网，移动通信设备等进行简单的操作获取用电信息和不同用电设备的能量消耗、电价、电费等实时的和历史的能量数据，掌握自己的用电习惯，以找到更合理的用电方式来节约用电，节省开支; 电网则应向用户发送缴费以及电价政策信息等，在紧急情况下，还应发出检修、停电通知。这些智能化的配用电设备将支撑配电网的智能化建设，实现对分布式新能源的接纳与协调控制，提高配电网供电可靠性，改善供电质量，使用户尽情享受新电力。用户端逻辑构架如图1 所示，智能电表考虑分布式能源的接入，电动汽车通过智能电表计量其充馈电电能，利用后台EMS 对充放电选择和控制进行管理，各种信息通过能源服务接口/家庭局域网网关和配电网SCADA 系统互连，进行调度管理等。用户能通过互动终端平台随时了解用电情况等，制定合适的用电策略[2，3]。

图1 智能电网中用户端逻辑构架

电网与电动汽车的双向互动能充分合理地利用电能，电动汽车的充电技术已经比较完善，而馈电部分的研究还需要进一步研究。V2G 技术主要工作原理如下: ( 1) 使控制电能双向流动的双向智能控制装置与用户电动汽车连接后，将连接车辆可充放电的实时容量、荷电状态等受控信息提供给后台管理系统; ( 2) 后台管理系统根据电网负荷信息并接受电网调度指令，下达充放电指令，使双向智能控制装置执行充放电操作及控制管理并反馈相关信息。