电动汽车与智能电网从V2G到B2G的全新结合模式(3)

2)大功率充放电装置。与一般的综合性换电站不同，大型集中储能充电站的充放电规模和容量都要更加庞大，这就需要研发和建设大功率的充放电装置和网络。此外，与V2G 向配电网放电不同，大型集中储能充电站依托于高压变电站，其放电地点可能位于高压输电网络。因此，与V2G 以每一台电动汽车为基本控制单元不同，B2G 的放电基本控制单位可能需要具有相当大的容量和规模才能够实现并网发电，这也需要集中充电站在建设和管理方式上与其相适应。

3)谐波治理。谐波是电动汽车充放电的固有产物，也引起了学术界的广泛关注和研究。但是，在集中充电站，谐波的规模和幅度可能要远远超出在配电网进行的整车充放电。然而，同时这也为谐波的集中治理提供了契机，避免了谐波在配电网中的分散和传播。目前高压直流输电中成熟的大功率交直流转换技术以及谐波治理技术，都可以为建设集中储能充电站的大功率充放电装置和谐波治理提供技术支持。

4)电池数量以及容量配置。在建设大型集中储能充电站中，如何规划电池的数量以及充电设施的容量也是重要的技术挑战。如果系统不仅担负着电动汽车的动力服务，而且还担负着为电网优化运行以及提供储能服务的职责，则其电池的数量和充放电设施容量，在满足电动汽车动力服务需求的基础上，还需要具有一定的冗余。一方面，集中充电站为了实现削峰填谷只能选择有限的时段进行充电;另一方面电池作为储能装置不能完全投入电动汽车的动力服务，所以合理的配置电池资源和容量显得尤为重要。

2.3 一体化综合调度决策

通过由电网统一规划调度大型集中储能充电站的电池充放电，是实现基于B2G 的有序充放电管理的明显特征，也是其克服V2G 分散、难以计划以及难以控制的核心方法。但是要实现电池集中充放电的调度，势必要保证电池资源能够按照调度计划进行配置，且不影响充换电服务网络的正常运行。而这种配置要依靠电池配送调度来实施和保障。电池的配送要依靠配送车辆来实施，而如何组织和调度配送车辆既涉及到配送调度能否实施，也涉及到调度的成本。

通俗地讲，电池集中充放电的运行调度要解决在什么时间、什么地点为多少电池充入多少电量，或利用多少电池释放多少电量。而电池的配送调度则要保证在运行调度所指定的时间地点，有充足的电池资源以供电网调度实施其运行规划，而同时在充换电服务网络的各个服务站点都具有足够的电池资源以满足电动汽车动力服务的需要。为了保障电池调度规划的实行，配送车辆调度既要满足电池配送调度计划的顺利执行，又要优化配送调度的成本。因此这3 种调度并非彼此孤立，而是环环相扣的。正是这3 种调度的一体化设计和执行，才能够使电动汽车的充换电服务网络与电网紧密地结合在一起，彼此形成良性互动，而非彼此制约和负担。

如图3 所示，3 种调度之间的关系可以用3 层模型来表示，车辆调度处于最底层，为电池配送调度提供运力支撑，电池配送调度为集中充放电运行提供电池资源支撑，而集中充放电运行调度可以理解为未来智能电网调度的一部分。整个调度体系在调度规划阶段需要综合决策，不能彼此在决策流程和次序上完全分离，应根据动力服务需求、电网运行效益以及配送成本的优化进行一体化的协调和决策。

3 基于B2G 的有序充放电管理

有序充电这一概念本身是站在电网的角度来审视电动汽车动力电池的大规模充电问题，而对于电动汽车及其用户而言，并不存在“有序”或“无序”的区别。如果动力电池的充电负荷按照电网调度的期望实现有序管理，达到可预测、可调度和可控制，不仅可以大大减少投入，甚至还可以优化电网运行效率。此外，动力电池作为储能装置在必要时向电网提供电能支撑，还可以进一步优化电网的运行效率以及安全保障。但是在整车充电和V2G模式之下，因为电池的所有权和充电的决策权在用户手中，用户基于其自身的未来行驶需求各自分散进行充电决策，预测这种充电负荷时间和地点的分布势必会面临巨大的不确定性。而要引导用户按照电网运行所期望的方式(时间、地点)进行充电，需要借助一系列的政策和服务作为手段，借助于需求侧管理的方式实现对于充电负荷的调度，但这种调度无论是在精度还是有效性上都难以获得保障。在引入V2G 之后，要实现对大规模分散的电动汽车及其动力电池进行精确放电控制，所需要的通信网络建设和技术的难度与成本都将是巨大的。

然而，基于电池更换和B2G 的模式，由于电池被集中充电，其充电的容量和时间等因素完全由调度直接指定，其作为充电负荷或放电电源的容量对于电网调度而言是完全明确的，其预测的精度将是其他传统负荷无法比拟的。而电动汽车运营服务公司作为电力公司的下属企业，电网调度可以拥有对于所有电池运行的直接调度和管理权限，这种调度不需要其他任何附加的管理和技术成本，而且高效可靠。此外，要实现电网调度对于电池充放电的直接控制，在集中充电的模式下，可以集中建设通信网络，其控制的成本和控制算法的复杂性都要远低于V2G 模式。具体的，在B2G 模式下的有序充放电管理，要特别关注以下几点问题：