电动汽车与智能电网从V2G到B2G的全新结合模式
第36卷第2期电网技术Vol. 36 No. 2 2012年2月Power System Technology Feb. 2012 文章编号：1000-3673（2012）02-0029-06 中图分类号：TM 91 文献标志码：A 学科代码：470·40
电动汽车与智能电网从V2G到B2G的
全新结合模式
薛飞1，雷宪章1，张野飚1，刘红超1，高赐威2
（1．中国电力技术装备有限公司，北京市海淀区100085；
2．东南大学电气工程学院，江苏省南京市 210096）
A Brand-New Approach of Connecting Electrical Vehicles With Smart Grid From
Vehicle-to-Grid Mode to Battery-to-Grid Mode
XUE Fei1, LEI Xianzhang1, ZHANG Yebiao1, LIU Hongchao1, GAO Ciwei2
(1. China Electric Power Technology and Equipment Co., Ltd., Haidian District, Beijing 100085, China;
2. School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, Jiangsu Province, China)
ABSTRACT: Most researches on electric vehicles (EVs) regard EVs and their power batteries as a whole, so the attributes of EVs such as their mobility, distributed charging and decision-making are regarded as the attributes of batteries, thus the conception of vehicle to grid (V2G) comes into being and many related challenges appear during the implementation of V2G. By means of decoupling the assets relation of power batteries from EVs and then through the dual decoupling of power service for EVs from charging/discharging of power batteries with/to power grid, it is possible to construct large-scale concentrated energy storage charging station. On this basis, the conception of V2G is expanded to the conception of batteries to grid (V2G), therefore the essence of energy interaction between power batteries and power grid is revealed. The necessity and advancement of the transition from V2G to B2G are expounded, and the challenges in the operation, management and technology that will be faced with during the implementation of B2G as well as possible solution for them are discussed. Finally, the good prospect of adopting B2G technology for smart grids is revealed.
KEY WORDS: electric vehicle; vehicle to grid (V2G); batteries to grid (V2G); smart grid
摘要：有关电动汽车的多数研究中，均将电动汽车与其动力电池一体化看待，因此将电动汽车的移动、分散和分布式决策等属性等同于电池的属性，因而诞生了V2G的概念及其诸多的复杂问题。通过将电动汽车与动力电池进行资产关系解耦，进而实现电动汽车动力服务与电池向电网充放电的时间地点的双重解耦，使建设大型集中储能充电站成为可能。在此基础上，V2G的概念被扩展为B2G，从而揭示了电池与电网交互能量的本质。论述了从V2G向B2G发展的必要性和先进性，同时也探讨了实现B2G所面临的运营、管理和技术等方面的挑战及其可能的解决方法，展示了发展B2G 技术对于智能电网的美好前景。
关键词：电动汽车；V2G；B2G；智能电网
0引言
随着石油资源的枯竭以及可再生能源技术的迅猛发展，发展新能源汽车，尤其是纯电动汽车已经是大势所趋[1-2]。作为未来电网中比重庞大的负荷，同时又兼具大规模能量存储能力的电动汽车动力电池，在实现智能电网的过程中，势必要扮演一个举足轻重的角色[3-5]。
电动汽车及其动力电池对于智能电网扮演着2种不同的角色，电动汽车的动力服务作为一项庞大的负荷，将可能占据整个电网负荷的极大比重，其运行对于电网安全会产生重大影响；而另一方面，电动汽车的动力电池作为一种储能装置，其能量存储的总量对于电网来说又是一种保障和优化电网运行的积极资源[6]。因此，如何让电动汽车及其动力电池在这2种角色之间平稳自由的转换，成为智能电网与电动汽车相结合的关键问题之一。具体体现为怎样合理安排电动汽车这种负荷以及怎样优化动力电池这种储能装置的运行。当电动汽车作为负荷时，可以通过技术手段和经济手段合理安排充电时间，实现有序充电管理，达到移峰填谷的效果，提高系统运行效率，减少对电网安全的影响；当动力电池作为储能装置时，可以将其作为系统的备用
30 薛飞等：电动汽车与智能电网从V2G到B2G的全新结合模式Vol. 36 No. 2
容量，或者峰荷时向电网提供电量，优化电网运行，提高系统的安全可靠性。在这种背景下，V2G(vehicle to grid)的概念应运而生。
顾名思义，V2G是指与电网相连接的电动汽车(Vehicle)作为一种分布式负荷和电源，可以向电网(Grid)释放存储在其动力电池内的电能，从而为优化电网运行和安全提供积极支持[7]。在这一概念的驱动下，学术界进行了大量以V2G为基础，对运行模式、充放电技术以及与可再生能源发电相结合实现有序充电管理等问题进行了深入的研究[7-13]。
然而，从V2G命名本身强调车辆(Vehicle)来看，就可以发现在传统思维中，一直将车辆与电池作为一个整体来看待，将充放电的主体始终默认为车辆。在这种思维方式下，人们将一些电动汽车本身的属性也默认成了动力电池的属性。电动汽车分属于千百万不同的用户，其具有明显的移动、分散以及相应的与电网连接的时间和地点的不确定性。由于电动汽车的产权分属于不同用户，电动汽车接入电网及其充放电的操作权限也相应的归属于不同用户，造成了分布式决策的局面。同时，车辆作为人们日常生活的工具，其连接入电网的位置势必广泛分布于配电网，而其作为分布式电源向电网输送电能必然造成配电网潮流的复杂变化，为配电网的运行带来诸多不确定的冲击和影响。将这些车辆的属性等同看成电池的属性，造成了V2G实施中面临的一系列困难和障碍，很多研究一直延续这种思维方式，试图从这些束缚中寻找突破。
实际上，如果大胆的突破原有的思维模式，在电动汽车与动力电池之间进行解耦，就会发现那些对于电动汽车的诸多束缚对于动力电池其实并不存在。在摆脱这些束缚之后，通过建立大型集中储能充电站，可以实现动力电池直接向电网输送电能。因此，在V2G的基础上，可以扩展出一种新的概念，将其命名为B2G(Battery to Grid)。B2G揭示了电动汽车动力电池与电网交互的本质，而去除了车辆属性的束缚，摆脱V2G概念的局限性。实际上，V2G 是B2G的一种特例或者存在形式，V2G的本质依然是电池与电网的能量交互，只是由于V2G特殊的存在形式造成了诸多的束缚和问题。作为对V2G的扩展和升级，除了V2G之外，B2G也可以包括集中充电的动力电池与电网的能量交互。
本文将集中充电的动力电池与电网的能量交互作为B2G的重点进行论述，无特殊说明时，文中所述B2G均指这种运行方式。本文以V2G为基础阐述其产生和特点，论述实现该B2G在商业模式上、运行管理上、技术条件上面临的挑战和可能的解决途径。并以B2G为基础，展望在此基础上智能电网未来可能的发展愿景。
1 电动汽车与动力电池的解耦
电动汽车与动力电池的解耦主要体现在3个方面：资产关系解耦、时间解耦和地点解耦。通过资产关系解耦，首先解决对于动力电池充放电的决策权问题，而通过电动汽车的动力服务与电池充放电在时间和地点上的解耦，解决电动汽车本身移动、分散的特点与电池充放电过程精确计划与控制之间的矛盾。
1）资产关系解耦。与燃油汽车相似，用户在购买汽车时，并不愿意为了确保能够获得固定数量的燃油供应而额外支付一笔保证费用，因此对于电动汽车来说，让用户为确保获得电能供应而单独为电池付费并不完全合理[14]。此外，电池的所有权也直接决定了对于电池的充放电操作的决策权，资产关系的解耦是其他解耦和技术路线的前提，只有专业的充换电运营公司掌握了电池的所有权，才能更好地避免汽车用户的意愿对电池利用的限制和约束，同时大大降低决策的复杂程度和主体数量。
2）电动汽车动力服务与电池充放电操作的地点解耦。由于动力电池的充电时间过长而无法满足人们快捷的动力服务的需求，电池更换模式彻底打破了电动汽车与电池一体化的思路，使电动汽车的动力服务与动力电池的充放电操作可以完全在不同的地点进行。由于分属于不同的所有者以及不确定的使用方式，电动汽车接入配电网的地点也同时具有分散和不确定的特点。而通过换电模式实现地点解耦，使得动力电池的充放电有可能摆脱对配电网的依赖和冲击，避免分散和随机而采用集中的方式，以避免诸多不确定性因素的影响。
3）电动汽车动力服务与电池充放电操作的时间解耦。电动汽车整车充电模式下，动力电池连接入电网充放电的时间与电动汽车运行行驶的时间难免会形成矛盾，而电网由于自身运行安全和成本效益的考虑，对动力电池充放电的时间又具有特殊的要求。因此在V2G中，很多技术和方法都是针对这种矛盾来寻求2者在时间上的平衡，但这种平衡毕竟是在约束下的有限度的平衡。因此，换电模
第36卷 第2期 电 网 技 术 31
式将电动汽车动力服务与电池充放电操作进行了时间解耦，对于电网而言，解决了其利用动力电池优化运行和安全的最大障碍。
图1中，将资产关系、时间以及地点3种属性用三维空间的方式来表示电动汽车与动力电池的解耦关系。在整车充电的模式中，电动汽车与动力电池的这3种属性基本相同，而解耦之后2者可以完全具有不同的空间属性。
地点
资产关系 时间 所有用户
运营公司所有
集中充电站
充电时间
行驶
路线
行驶时间
图1 电动汽车与电池解耦示意
Fig. 1 Decouple between EV and batteries
由以上分析可以看到，从V2G 到B2G 的发展，对应了从整车充电到更换电池模式的转变，人们逐渐地意识到电动汽车与动力电池的资产关系并非先天的不可分割，而动力服务与电池的充放电操作的时间和地点也并非必然一致。而V2G 在资产关系、时间和地点上将电动汽车与动力电池僵化看待为一体，也因此造成了其实践中所要面对的诸多困难。例如，由于资产关系的约束，V2G 要面对决策变量和决策主体数量维数爆炸的困扰，对于用户参与和资源统计以及控制的态度不确定性的影响；由于地点的约束，各充放电地点广泛分散在配电网，且由于接入地点的随机性，造成了对配电网谐波和潮流等不确定性的冲击和影响；由于时间的约束，电网对于电池充放电时间的要求因为用户行驶需求和意愿的约束变得难以实现和平衡，且为实现这种沟通和平衡，其所消耗的资源和成本也会非常庞大。然而，通过3种关系的解耦，在B2G 的模式下，这些问题就会迎刃而解。
2 实现B2G 的基本要素
2.1 商业模式
实现B2G 的3种基本解耦都与电动汽车动力服务的商业模式息息相关。为实现资产关系的解耦，动力电池不再作为汽车用户的私有财产，而仅仅是提供动力服务的工具，则必须由一个具有足够规模
和实力的运营实体来承担购买和维护大量动力电池的成本。此外，由于电动汽车需要一个逐步发展和普及的过程，而动力服务的基础设施建设，包括动力电池的采购和供应，要适度超前于电动汽车的普及和使用，因此成本的回收和经济效益的显现需要一个漫长的过程。所以建立这样一个运营实体需要由具备强大经济实力而同时又担负巨大社会责任的企业实体来承担。
此外，为了实现有序集中充放电，电网调度需要具有直接调度电池集中充放电的能力，而电池的资产关系与其决策权紧密相关，只有在电网公司具有对电池资产管辖权的情况下(无论是直接的或是间接的)，才有可能使电网具有全面调度电池充放电，并将其作为优化智能电网运行资源的完整权限。因此，由电网公司来组织负责专业电动汽车运
营服务公司的组建，并将其作为自身业务的延续，才能完全发挥B2G 技术的作用。
进一步的，电动汽车的动力服务与动力电池的充放电操作在地点和时间上的解耦，实际上意味着整个运营服务体系的网络化结构，整个服务网络的各个节点根据全系统网络化服务需要分别承担不同的功能，而电池作为系统共有资源在整个网络中流动和调配。网络化的充换电服务体系在国外已经开展了实践和应用[14]，打破点对点的服务方式，利用网络化的连接和协调能力，利用网络的内部分工和整体结合，突破各站单一独立服务模式下现有电池技术对动力服务能力的制约。而在此基础上发展B2G 技术，也可以解决充换电网络与电网之间在资源利用上的冲突。通过引入物联网技术建立完全覆盖电动汽车、动力电池以及充换电设施网络的完整信息网络，将电动汽车充换电服务与智能电网运行完美的结合起来。图2是一种3层物联网架构，由车联网、电池物联网以及充换电设施网络构成，而充换电设施网络从广义上讲也是智能电网的一部分。各层网络的实体之间通过运行服务进行动态关联，例如电动汽车与电池之间在发生动力服务时产生动态关联，当电池被更换后这种关联结束；电池与充换电设施在充换电运行时发生动态关联，当充放电结束后这种关联结束。
2.2 大型集中储能充电站的关键技术
1）选址。大型集中储能充电站可以根据其功能定位和具体条件进行选址。一般可借助于35 kV 以上的变电站进行建设，可以解决场地和容量的限
32
薛飞等：电动汽车与智能电网从V2G 到B2G 的全新结合模式
Vol. 36 No. 2
智能电网
充电设施网络
换电站
充电站
充电桩 信息
电池
物联网
车联网
电能
电池 电池
汽车
汽车
汽车
电池
图2 电动汽车物联网架构 Fig. 2 Framework for IOT of EV
制。如果希望与可再生能源发电配合运行，例如风电，也可在条件允许时选择与风电场一起合理规划布局，使该电站同时肩负充电以及通过储能改善风电场并网运行的双重功能，从而实现优化配置 资源。
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
第36卷 第2期
电 网 技 术 33
图3 一体化调度示意
Fig. 3 Integration of three kinds of dispatch
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：
1）负荷预测。与以往研究相比[15]，集中充电的动力电池是一种特殊的负荷。对于电网调度而言，不仅其规模和容量可以精确预测，其充电的时间地点在相当程度上也可进行决策和调度。运营服务公司根据预测的未来周期内动力服务所需要的动力电池总量，结合系统电池配置的数量和冗余情
况，制定未来周期内的动力电池充电的总量规划并上报电网。这些动力电池充电负荷作为未来负荷预
测的一部分供电网调度进行调度规划使用，但是电网调度在满足时间和总量的前提之下，可以制定和调整这些动力电池充电的时间和地点，具体可以将这些负荷看作出力为负数的机组来参与调度。
2）机组组合。在考虑电池作为电源可向电网放电的模式之下，电网调度在制定机组组合计划时将不得不将其纳入规划体系之内。但是在V2G 模式之下，由于各电动汽车的分散和自主决策，如果将每一台电动汽车都作为独立电源，那么机组组合问题的变量维度将空前庞大，从而使问题难以求 解[16]。在B2G 模式之下，集中充电站可以被看作一座发电厂，根据其内部的结构和最小控制规模与范围，将所有电池看作有限数量的机组，可以在传统的机组组合算法的支撑下便捷地完成新的机组组合计划。
3）潮流分析。动力电池无论是作为充电负荷还是放电电源，都会对电网潮流产生巨大的冲击。在整车充电和V2G 模式下，大规模的充放电将带来配电网潮流的复杂变化。而同时由于电动汽车充放电的分散决策，其接入电网的时间地点的不确定性，会造成配电网潮流变化分析和应对的一系列困难。因此，在这种模式下，配电网为适应未来潮流的冲击所需要的改造和建设压力将是巨大的。但是在B2G 的模式之下，一座电池集中充电站可以依托于大容量的变电站建设，其并网点明确，而相应的充放电操作对于电网潮流的影响完全可以通过传统的潮流计算和分析方法进行，不仅降低技术难度，也可以节约配电网建设和改造的成本。
4 结语
智能电网的建设正在蓬勃兴起和发展，而与此同时，电动汽车的大规模推广和运行与其不期而遇。如何将电动汽车的服务和运营与智能电网的建
34 薛飞等：电动汽车与智能电网从V2G到B2G的全新结合模式Vol. 36 No. 2
设与运行完美地结合起来，实现其一体化的无缝连接，是一个关键问题。如何回避V2G固有的障碍又完美的发挥动力电池对于电网运行的优势，成为电动汽车与智能电网技术相结合的关键所在。本文通过对电动汽车与动力电池进行资产、时间和地点几个方面的解耦之后，建立网络化的服务系统并与电网调度运行相结合，通过电池向电网集中供电的B2G模式应运而生。B2G在诸多方面相对于V2G 具有不可比拟的优势，而其所依赖的诸多调度和运行的基础技术恰恰是传统的电网运行和调度技术优势所在，而相应的运营和服务又恰恰可以通过集中式的建设和管理来解决，尤其适用于我国国情。B2G可以克服V2G固有的用户大范围分散决策与电网调度集中决策的矛盾；B2G可以回避V2G造成的充放电时间地点的不确定性；B2G可以最大限度地保留电网对于负荷和电源的集中式传统运行调度模式；B2G也更加适用于国家电网正在开展的智能充换电服务网络的运营模式。因此B2G将会成为未来电动汽车与智能电网技术相融合的一种极具竞争力的选择。
参考文献
[1] 杨孝纶．电动汽车技术发展趋势及前景(上)[J]．汽车科技，2007(6)：
10-13．
Yang Xiaolun．The development trend and foreground of the electric vehicle[J]．Auto Mobile Science & Technology，2007(6)：10-13(in Chinese)．
[2] 孙逢春．电动汽车发展现状及趋势[J]．科学中国人，2006(8)：44-47．
Sun Fengchun．The current situation and development trend of the electric vehicle[J]．Scientific Chinese，2006(8)：44-47(in Chinese)．
[3] 刘振亚．智能电网技术[M]．北京：中国电力出版社，2010：304-310．
[4] 高赐威，张亮．电动汽车充电对电网影响的综述[J]．电网技术，
2011，35(2)：127-131．
Gao Ciwei，Zhang Liang．A survey of influence of electrics vehicle charging on power grid[J]．Power System Technology，2011，35(2)：127-131(in Chinese)．
[5] 张文亮，武斌，李武峰，等．我国纯电动汽车的发展方向及能源
供给模式的探讨[J]．电网技术，2009，33(4)：1-5．
Zhang Wenliang，Wu Bin，Li Wufeng，et al．Discussion on development trend of battery electric vehicles in China and its energy supply mode[J]．Power System Technology，2009，33(4)：1-5(in Chinese)．
[6] 宋永华，胡泽春，阳岳希．电动汽车电池的现状及发展趋势[J]．电
网技术，2011，35(4)：1-7．
Song Yonghua，Hu Zechun，Yang Yuexi．Present status and development trend of batteries for electric vehicles[J]．Power System Technology，2011，35(4)：1-7(in Chinese)．[7] Guille
C，Gross G．A conceptual framework for the vehicle-to-grid (V2G) implementation[J]．Energy Policy，2009，37(11)：4379-4390．[8] Lund H，Kempton W．Integration of renewable energy into the
transport and electricity sectors through V2G[J]．Energy Policy，
2008，36(9)：3578-3587．
[9] Ekman C K．On the synergy between large electric vehicle fleet and
high wind penetration：an analysis of the Danish case[J]．Renewable
Energy，2011，36(2)：546-553．
[10] Sovacool B K，Hirsh R F．Beyond batteries：an examination of the
benefits and barriers to plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) and a
vehicle-to-grid(V2G) transition[J]．Energy Policy，2009，37(3)：
1095-1103．
[11] Turton H，Moura F．Vehicle-to-grid systems for sustainable
development：an integrated energy analysis[J]．Technological
Forecasting & Social Change 75，2008，75(8)：1091-1108．
[12] Kempton W，Tomic J．Vehicle-to-grid power implementation：from
stabilizing the grid to supporting large-scale renewable energy[J]．Journal of Power Sources，2005，44(1)：280-294．[13] 严辉，李庚银，赵磊，等．电动汽车充电站监控系统的设计与实
现[J]．电网技术，2009，33(12)：17-22．
Yan Hui，Li Gengyin，Zhao Lei，et al．Development of supervisory
control system for electric vehicle charging station[J]．Power System
Technology，2009，33(12)：17-22(in Chinese)．
[14] Andersen P H，Mathews J，Morten R．Integrating private transport into
renewable energy policy：the strategy of creating intelligent recharging grids for electric vehicles[J]．Energy Policy，2009，37(7)：2481-2486．
[15] 田立亭，史双龙，贾卓．电动汽车充电功率需求的统计学建模方
法[J]．电网技术，2010，34(11)：126-130．
Tian Liting，Shi Shuanglong，Jia Zhuo．A statistical model for charging power demand of electric vehicles[J]．Power System Technology，2010，34(11)：126-130(in Chinese)．
[16] Saber A Y，Venayagamoorthy G K．Intelligent unit commitment with
vehicle-to-grid：a cost-emission optimization[J]．Journal of Power Sources，2010，195(3)：898-911．
收稿日期：2011-09-18。
作者简介：
薛飞(1977)，男，博士，高级工程师，主要研究
方向为电网安全、电动汽车、新能源并网以及智能
配用电，E-mail：alanxf@https://www.docsj.com/doc/7b14057764.html,；
雷宪章(1958)，男，教授，主要研究方向为电力
电子技术、新能源并网及电力系统保护；
张野飚(1965)，男，高级工程师，从事火电机组
安装、变电设备检修、输变电工程施工、供电生产
管理和供电营销等工作；
刘红超(1972)，男，博士，高级工程师，从事电力系统分析与控制、电力自动化及信息化等方面的研究和工程实践；
高赐威(1977)，男，博士，副教授，研究方向为电动汽车接入电网、电力规划、电力市场、需求侧管理、电力安全等。
薛飞
（责任编辑 王晔）
电动汽车对电力系统的影响
电动汽车对电力系统的影响 发表时间：2018-05-30T15:34:33.137Z 来源：《基层建设》2018年第9期作者：麦涛[导读] 摘要：汽车作为推动人类文明向前跃进的现代社会化工业产物，从生产、技术、规模、经济效益等方面来看，都取得了巨大的成就。 身份证号码：45010219891206xxxx 摘要：汽车作为推动人类文明向前跃进的现代社会化工业产物，从生产、技术、规模、经济效益等方面来看，都取得了巨大的成就。但是燃油汽车对于环境和能源的弊端日益凸显，而电动汽车作为一种新能源汽车，对环境的保护有积极意义。目前电动汽车已经得到一定的推广，但是其充电方式主要为通过外部提供的直流电源对电动汽车进行充电，会对电网造成一定的“污染”。本文从电动汽车充电设备及充 电特性出发，分析了电动汽车充电行为对风或光微电网、负荷平衡、电能质量、环境等方面的影响。探讨了不同地点、不同数量的电动汽车同时接入电网充电，对电网造成的影响。 关键词：电动汽车；电力系统；充放电；电网引言 电子技术应用于各个领域，悄然改变着人们的生活，使人们的生活更加方便快捷。得益于电子技术的支持，人们的出行方式有了更大的改变，电动汽车开始出现在人们的生活中，因其具有使用方便、价格低廉、节约能源的特点，日益受到人们的喜爱，在市场上的销售量呈逐年上升的态势，越来越多的人原意使用纯电动汽车。在能源日益紧缺的当今社会，电动汽车以其能源清洁的特点获得了空间的技术发展机遇，然而随着电动汽车使用量的逐渐提升，对电力系统施加的负荷压力也越来越大，必然会导致对电力系统运行安全性和稳定性的威胁。因此，加强电动汽车对电力系统影响方面的研究是非常必要的。 1.电动汽车充电对电力系统的影响 伴随着电动汽车数量的不断攀升，包括电动汽车智能化充放电的管理及电力的合理调度控制等在内的电网调整问题逐渐浮出水面，成为电力系统在适应电动汽车等新能源机械的过程中重点研究的课题。 1.1充电负荷对电力系统的影响分析 当电动汽车的数量达到一定规模时，必然会因充电问题对电力系统造成较大的用电负荷负担。电动汽车充电具有间歇性和随机性，对电力系统的影响主要表现在以下方面:第一，影响配电系统的安全性、可靠性。一般情况下，电动汽车在充电时多采用快充方式，这种方式在电力系统的负荷高峰期必然会引发变压器过载问题，从而使配电系统的功率损耗无法得到控制，电压偏移的问题也不可必免。由此带来的对配电系统运行安全性和可靠性的考验是相当严峻的。第二，影响配电系统的投资成本。研究发现，在用电负荷高峰期进行电动汽车充电，会使配电系统的建设成本至少增加20%左右，这一比率会随着负荷密度的提高而不断提高[1]。第三，影响电能质量。电动汽车快充对电力系统的负荷影响不仅使变压器出现过载问题，使变压器的温度快速提升，同时对电动汽车上的电力装置造成谐波污染，使电力系统电压下降、网损增加，而在常规充电的模式下，这一问题相对更小。 1.2不同充电模式对电力系统的影响分析 1)无序充电方式。伴随着电动汽车保有量持续上升，无序充电方式的使用也逐渐增多。无序充电方式会导致电力系统电力负荷小时数的显著降低，从而使系统的整体运行效率下降。这种无序充电方式会增强电网线路的负载率(70%~83%)，使得电力系统的运行可靠性受到严重威胁。 2)有序充电方式。所谓有序充电方式即在电力系统的负荷低谷期进行大规模的电动汽车车载电池的充电，使得电力系统的负荷放电得以平衡。同时，现在对于再生能源发电技术的开发使得清洁能源的利用率更高[2]，结合再生能源产生的特点使其与电力系统共同服务于电动汽车车载电池的充电，可以使电力系统的负荷状态更为稳定。 1.3电动汽车充电对电力系统的冲击作用 无论采用对常规充电方式还是直流机快充的充电方式，电动汽车充电都会对当地电力系统产生一定影响。 1.3.1对输电网和配电网产生的影响 研究人员通过调查纯电动汽车车载充电对输电网和配电网用电平衡的影响后，根据峰荷—时间模型来分析配电网与输电网的负荷曲线与电动汽车充电负荷特性之间的关系，得出了一个结论，那就是，电动汽车采取常规充电方式或者直流机快速充电方式都会在一定程度上对输电网和配电网产生某种影响。在夏季和冬季用电的负荷高峰期，这种冲击作用尤其明显，不仅会打破原有的电网负荷平衡，而且容易引发局部地区用电紧张的问题[3]。 1.3.2产生一定的谐波污染 电动汽车在充电过程中使用的电力电子装置会产生一定的谐波，对电力系统产生谐波电流的冲击作用。一般情况下，人们会采取添加无功补偿设施或者滤波装置的方式来降低谐波电流的有效性。 2.降低电动汽车对电力系统影响的应对措施 2.1加强对电动汽车充放电的技术研究 针对电动汽车对电力系统的影响，相关技术的开发利用对于解决问题具有重要意义。通过智能控制手段有效调整电动汽车充放电的策略和进行相关充电设备的科学规划，有助于加强电力系统运行的稳定性和安全性[4]。 2.2改变电动汽车的商业运营模式 目前，电动汽车的使用多集中于公共交通工具的应用方面，这为通过改变商业运营模式而有效调整电动汽车的充电规律提供了可能性。例如，可以通地更换电池等手段避开电力系统的用电高峰期，或集中在用电低谷其进行电动汽车的集中充电，这对于提高电力系统运行的经济性、改善电力负荷状态具有重要意义。 2.3建立分时充电电价 通过调整不同用电时段的电价，利用价格优势引导电动汽车用户的充电行为，可有效减少无序充电行为的发生率，从而降低无序充电对电力系统的不良影响。 3.电动汽车应用的发展趋势
国家电网与电动汽车,要互补不要喂养
国家电网与电动汽车，要互补不要喂养 如果不是那一条条橘黄色电源线慵懒地插在车身一旁，摆在特拉华大学理 工学院西北角的那15 辆MINI-E，乍一看会被人误以为是宝马经销商把展台搬 到了大学校园。但熟悉MINI 的的各位邦友肯定都特门儿清，因为除了i3 和 i8，宝马至今木有推出过其他任何量产版的新能源车型，所以这几辆小MINI 显然另有他用。不过小编这里可先要卖个关子，大伙儿不如先猜猜这些市面上 根本见不到的宝马电动车，背后到底牵扯了怎样的商业“机密”呢？ 其实这些MINI-E 正是宝马专门为特拉华大学理工学院的实验项目量身打造 的产品。我们都知道电动车充电，耗的是国家电网的能源。但如果反其道行之，将电动车的多余电量再卖回给国家电网，在技术层面是否可行呢？这想法虽胜 似“无稽之谈”，但恰恰却是特拉华大学谋篇布局的方向，在获得了私营企业财 团的资金支持后，一项名为“电动车对电网”（vehicle-to-grid，简称V2G）的技 术才得以开花结果。按照该项目负责人的描述，这项V2G 技术主要希望通过 不断挖掘电动车电池巨大的储能潜力，帮助地方电力系统进行供需的有效管理。 这项技术经过多年的开发和成熟地孵化后，目前已经能够向全美最大的电网 运营商PJM Interconnection 输送稳定的电流。一位来自特拉华大学海洋科学系、同时也是V2G 技术其中一位缔造者的Willett Kempton 教授在接受记者采访时，笑称“这项技术已经成功把15 辆MINI-E 变成了PJM 电网的一部分。它不仅有 利于整个电力系统的稳定运行，同时还可以趁机为实验室赚些’零花钱’”。 在过去的两年里，来自特拉华大学以及PJM 下属子公司——NRG 能源的研
国家电网有限公司电动汽车充电设备标准化设计方案-80kW一体式一机一枪充电机
电动汽车充电设备标准化设计方案 80kW一体式一机一枪充电机 2019年10月28日
目录 1.概述 (1) 2.设计标准 (1) 3.设计方案 (2) 3.1.电气原理 (2) 3.2.专用部件设计 (2) 3.3.通用器件选型 (3) 3.4.结构外形 (6) 3.5.结构布局 (7) 3.6.设备安装 (9)
1.概述 本设计方案充分考虑充电设施运营现状与发展趋势，通过规范直流充电设备电气原理、专用部件设计、通用器件选型、外形结构、结构布局、设备安装等，实现充电设备统一化设计和标准化管理，全面提高充电设备的兼容性、可靠性和易维护性。 2.设计标准 GB/T 4208外壳防护等级（IP代码） GB/T 13384-2008机电产品包装通用技术条件 GB/T 18487.1-2015电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求 GB/T 18487.2-2017电动汽车传导充电系统第2部分：非车载传导供电设备电磁兼容要求 GB/T 20234.1-2015电动汽车传导充电用连接装置第1部分：通用要求 GB/T 20234.3-2015电动汽车传导充电用连接装置第3部分：直流充电接口GB/T 33708-2017静止式直流电能表 GB/T 34657.1-2017电动汽车传导充电互操作性测试规范第1部分：供电设备 GB/T 34658-2017电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议一致性测试 JJG 1149-2018电动汽车非车载充电机 JJG 842-2017电子式直流电能表检定规程 JJG 1069-2011直流分流器检定规程 NB/T 33001-2018电动汽车非车载传导式充电机技术条件 NB/T 33008.1-2018电动汽车充电设备检验试验规范第1部分：非车载充电机 DL/T 698.45-2017电能信息采集与管理系统第4?5部分：通信协议—面向对象的数据交换协议 Q/GDW 1233-2014电动汽车非车载充电机通用要求 Q/GDW 1591-2014电动汽车非车载充电机检验技术规范 Q/GDW 11709.1-2017电动汽车充电计费控制单元第1部分：技术条件
综合能源系统与智能电网
综合能源系统与智能电网随着人类进入工业化时代，一直发展到今天，化石燃料一直占据着我们生活中的主要地位。但社会在发展，现如今，环境问题，能源问题日益突出，人类对能源的数量和质量要求不断提升，所以，新型能源在不断发展，与此同时，智能电网规模也在逐渐扩大。 智能电网是以包括各种发电设备、输配电网络、用电设备和储能设备的物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、网络技术、通讯技术、计算技术、自动化与智能控制技术等与物理电网高度集成而形成的新型电网，它能够实现可观测（能够监测电网所有设备的状态）、可控制（能够控制电网所有设备的状态）、完全自动化（可自适应并实现自愈）和系统综合优化平衡（发电、输配电和用电之间的优化平衡），从而使电力系统更加清洁、高效、安全、可靠。 智能电网在世界的发展还属于起步阶段，智能电网的简历是一个巨大的历史性工程，目前有很多复杂的智能电网项目正在进行中，但是缺口仍然是巨大的。智能电网的简历，尚有许多技术难题需要攻克。例如：配电网络系统升级、配电站自动化和电力运输、智能电网网络和智能仪表等。 智能电网对世界经济社会发展的促进作用，智能电网建设对于应对全球气候变化，促进世界经济社会可持续发展具有重要作用。主要表现在：（1）促进清洁能源的开发利用，减少温室气体排放，推动低碳经济发展。 （2）优化能源结构，实现多种能源形式的互补，确保能源供应的安全稳定。 （3）有效提高能源输送和使用效率，增强电网运行的安全性、可靠性和灵活性。 （4）推动相关领域的技术创新，促进装备制造和信息通信等行业的技术升级，扩大就业，促进社会经济可持续发展。 （5）实现电网与用户的双向互动，革新电力服务的传统模式，为用户提供更加优质、便捷的服务，提高人民生活质量。 综合能源系统将各种新型的清洁能源以及分布式能源并入电网，但是在技术上还有很多难题有待解决。 以V2G为例，传统汽车碳排放是人类碳排放的主要来源之一，据科学家的测算，全球汽车每年向大气层排放的CO2约为40多亿吨，占人类碳排放总量
电动汽车充电对电网影响
创新实验 电动汽车充电对电网影响 学院：信息与电气工程学院 班级：电气工程及其自动化（定单）2010-3 姓名：汪海鹏 学号：201001100321 指导老师：白星振
一电动汽车新增电力需求预测----------------------3 二充电机谐波分析-------------------------------------------------4 三电动车的充电模式的技术状况--------------------5 （1）常规充电模式---------------------------------5 （2）快速充电模式---------------------------------6 （3）更换电池组-----------------------------------7 四谐波的产生与危害------------------------------8 五谐波消除的主要措施------------------------------------------12 （1）合理增大充电机的滤波电感值---------------------------12 （2）增大整流装置的脉波数---------------------------------------12 （3）采用功率因数校正技术---------------------------------------12 （4）由容量较大的系统供电-------------------------------------13 （5）加装滤波装置-------------------------------------------------13 （6）谐波消除的目标值-------------------------------------------13 六结束语---------------------------------------14
电动汽车充电站充电设施CAN总线通讯规范(国家电网)
电动汽车充电站充电设施CAN总线通讯规范 （BMS、充电桩、充电机、后台） 1、通讯规范 数据链路层应遵循的原则 总线通讯速率为：250Kbps，根据现场实际情况，可能改成125K。以250K为主，125K备用数据链路层的规定主要参考CAN2.0B的相关规定。 使用CAN扩展帧的29位标识符并进行了重新定义，以下为29们标识符的分配表： IDENTIFIER 11BITS S R R I D E IDENTIFIER EXTENSION 18BITS P R I Resv DestAddr SorceAddr S R R I D E FunctionCode InfoCode 1 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1 8765432110 9 8 7 6 54321 282726252423222120191817161514131211109876543210其中，1位PRI 为报文优先级（0：高优先级；1：普通报文）； 2位Resv 为保留位，填0 3位DestAddr 为目标地址（1-14表示设备地址，15表示广播地址；0：保留；1：后台监控系统；2：充电柱；3：BMS；4：CCS）4位SourceAddr 为源地址（1-14表示设备地址，15表示广播地址；0：保留；1：后台监控系统；2：充电柱；3：BMS；4：CCS） 8位FunctionCode 为报文的功能码；（0-255见后续定义） 10位InfoCode 为报文的信息码；（0-1023见后续定义）单体 FunctionCode表示功能码，指报文内容属于任何种功能类型，定义如下： =0对时报文 =1申请读取数据/回答读取数据 =2申请写入数据/回答写入数据（不带返校） =3遥控操作/遥控返校 =4遥控执行/执行返校 =5主动上送数据（广播发送） =6主动上送数据（点对点） …….. InfoCode表示信息码，指报文数据区的信息类型，定义如下： =0 保留，当不属于以下定义的信息类型时，可填0 =001-400 综合类数据，可由双方约定每种报文帧的数据结构（现未用） =401-600 直流测量值数据 。 401~600=总数据及报警参数； 。 407=每个模块是否有温度；//最大64模块 。 408~415=上送模块中电池支数；//最大64模块 。 420~519=单体电压；//最多400个单体电压 。 520~535=每个模块的温度；//最大64个温度，传输每个模块的最高温度 。 536~551=每个模块的温度；//最大64个温度，传输每个模块的最高温度 。 690=BMS发送广播帧充电参数 。 695=CCS发送数据及状态 =701~800 交流测量值数据：701：监控后台输出实时电度表值 702：直流充电桩输出计算电量 =801~899 状态量数据 801=CCS发送控制命令 =900 SOE数据 =901 BMS控制输出（控制充电机） =902 监控后台控制输出（控制充电机）
智能电网与新能源发电
智能电网与新能源发电技术 摘要：伴随着我国特高压电网的大力建设和电力行业体制改革的不断推进，着力发展智能电网技术成为我国电网未来探索的新领域。本文主要简述了智能电网的概念及特点，并指出了目前国内外智能电网的发展现状。通过分析我国智能电网发展的现有条件以及未来的发展趋势，提出国内新能源未来的发展规划，以期实现新能源发电和智能电网的协调发展，实现建设资源节约型与环境友好型社会的基本目标，争取早日实现我国未来社会、经济和环境的可持续发展。 关键词：智能电网；新能源；协调发展 Smart Grid and New Energy Power Generation Technology (Industrial Technology Research Institute of Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, Henan Province,.) Abstract:This paper mainly introduces the concept and characteristics of smart grid, and points out the development status of smart grid at home and abroad. Through the analysis of the existing conditions of the development of smart grid in China and the future development trend, put forward the new energy plan for future development, realize the coordinated development of new energy and smart grid in order to achieve the basic goal of building a resource-saving and environment friendly society, to achieve the sustainable development of society, economy and environment in our country in the future as soon as possible. Key words:Smart grid; new energy; coordinated development 引言： 智能电网(smart power grids)，也就 是电网智能化，它的基础是建立在集成、高速、双向的通信网络，并通过先进的传感测量技术及先进的设备技术、控制方法等，以达到可靠、安全、经济、高效的电网使用环境。 智能电网技术有机融合了高级传感、通信、自动控制等技术，具有自我管理与恢复、兼容性强等特点，其快速发展为分布式能源的无缝并网提供了良好的技术保障。通过合理利用各类高级控制技术，能推动各类分布式能源与现有电力系统的有机融合，实现“即插即用”、实时互动和协调运行。目前，分布式能源的开发利用多处于自治运行模式，缺乏一个长远的具体发展模式，进而实现分布式能源的大规模的开发利用。因此， 积极研究智能电网环境下的分布式能源发 展模式对未来实现分布式能源大规模的开发，缓解能源危机等战略目标具有重要的意义。智能电网作为未来电网发展的主要方向，以及新能源发展的有力平台，促进智能电网的发展相应地也会促进新能源产业的发展，是可持续发展的基本要求。首先，智能电网经过近些年的发展和改进，其配置与容纳能力得到较大提高，能够保证新能源合理入网及利用；其次，不断发展的新能源相关产业同时也为智能电网的大力发展提供强有力 的技术保障，两者相互促进、相辅相成，共同发展与完善。 我国新能源近年发展迅速，由于新能源发电具有随机性、波动性和间歇性，其接入电网会影响电力系统的安全稳定运机“智能电网”的提出，有利于促进可再生能源的发展，实现可再生能源与电力系统有机融合，相对彻底的解决目前困扰新能源发电入网等技术问题。 1 智能电网的概念及发展现状 1.1 智能电网的概念 国家电网公司对中国智能电网有一个概述:智能电网要求发、输、变、配、用电各个环节都能得到实时监控，每个点上的电流和信息得到双向流动，通过通信系统和自
电动汽车对区域电网的影响技术方案
电动汽车对区域电网的影响技术方案 2019.1.20 1系统思路 1.1研究内容 1.研究不同电动汽车接入规模和充电方式对单一设备和整个网络的影响。包括：设备过载 与寿命损失、电压波动和管理、网络损耗； 2.预测地区电网电动汽车充电需求，采用基于Multi-Agent的复杂系统建模方法对大量分 散用户的使用行为和充电习惯进行模拟，得出城市电网范围内电动汽车充电的负荷模型； 3.基于地理信息引擎开发适用于城市电网的电动汽车充放电站智能优化布点和可视化规 划软件； 1.2最终研究成果 1)完善充电站在电网潮流分析中的模型，重新配置地区电力负荷分布，并依据建立的模型 校验线路分布，开发相关的仿真程序，综合优化城市配电网分布。 2)电动汽车充电的负荷模型； 3)电动汽车充放电站智能布点和可视化规划软件。 1.3系统设计要求 1)可靠性。 2)安全性：保证数据和系统的安全性，采用适当加密防护措施，防范利用网络对系统 的攻击和破坏。 3)完整性：要保证数据的完整性，并提供所有相关数据的备份及恢复功能。 4)一致性：保证数据的一致性。 5)连续性：以固定的采样周期对所需数据进行连续采集与存储。 6)及时性：保证数据传输与处理的及时性。 7)开放性：采用开放式体系结构和功能分布式系统设计。 8)扩展性：适应电力调度业务与信息技术的发展。 1.4系统软件设计方案 1)采用C/S 体系结构，整体软件设计分为界面显示层，业务逻辑层，数据操作层三 层结构，方便软件功能的扩展。 2)软件设计应用面向对象思想并采用模块化分布式结构，功能的扩充更改只需修改相 应的软件模块，而不影响整个系统。 3)应用软件模块“即装即用”，可以安装在同一台服务器上运行，也可以分布安装在 不同的业务服务器上运行。 4)根据操作员级别的不同，分别给予相应模块的操作权限。 5)系统运行过程具有完备的记录。包括操作记录，数据库访问记录等。 6)客户端程序做到在线自动升级，以达到免维护的目的。 7)人机界面采用树形结构图、菜单、按钮、对话框以及各类选择框等技术，尽可能减 少键盘输入方式，避免误操作和误输入。 8)用户界面、报表打印及运行记录打印输出完全中文汉化。
国家电网公司电动汽车充电设施建设指导意见
（1）满足《国家电网公司电动汽车充电设施建设指导意见》、《电动汽车充电设施建设典型设计》中对交流充电装置技术指标的要求； （2）交流充电桩采用单桩单充式结构，每个充电接口提供AC220V/7kW的交流供电能力； （3）具备对充电桩运行状态的综合测控保护能力如运行状态监测、故障状态监测、充电计量和充电过程的联动控制、短路保护、过流保护等； （4）设置指示灯、数码管显示器或触摸屏，显示运行状态； （5）设置急停开关、操作按键等必需的操作接口； （6）预留交流三相四线电子式多功能电能表的表位，进行交流充电计量； （7）设置刷卡机，支持IC卡付费方式，并配置打印机，提供票据打印功能； （8）具备过/欠压报警、充电接口的连接状态判断、联锁等功能； （9）提供完善的通讯功能，采用GPRS及以太网接口，可根据需要上传交流充电桩的运行状态参数，接 受远程控制命令。 应遵循的主要标准 电动汽车技术标准： GB/T18487.1-2001《电动车辆传导充电系统一般要求》 GB/T18487.2-2001《电动车辆传导充电系统电动车辆与交流/直流电源的连接要求》 GB/T18487.3-2001《电动车辆传导充电系统电动车辆与交流/直流充电机（站）》 GB/T20234-2006《电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求》 电气技术标准： GB/T17215.322-2008《静止式有功电能表0.2S级和0.5S级》 GB17625.2-2007《电磁兼容限值对每相额定电流≤16A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁的限制》 GB17625.3-2000《电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制》 DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 DL/T621-1997《交流电气装置的接地》 GJB3855-1999《智能充电机通用规范》 国家电网公司标准： Q/GDW399-2009《电动汽车交流供电装置电气接口规范》 Q/GDW400-2009《电动汽车充放电计费装置技术规范》
国家电网电动汽车充电桩最新企业标准
ICS 29.240 Q/ GDW 国家电网公司企业标准 Q／GDW485－2010 电动汽车交流充电桩技术条件 Technical specitication for electric vehicle charging spot 2010-08-30发布 2010-08-30 实施 国家电网公司发布
一、编辑背景 为了适应电动汽车的发展和应用，支撑电动汽车充电设施师范试点建设，在国家电网公司的领导下，开展了充电设施标准化研究和标准体系建设，2008年12月，国家电网公司发布了第一批企业标准。包括《电动汽车非车载充电机通用要求》等六项标准；2009年12月发布了弟二批企业标准。包括《电动汽车车载充放电装置通用技术要求》等四项标准，为国家电网公司电动汽车能源供给基础设施的建设提供了指导，2010年，根据充电设施建设的要求，并结合示范工程取得的经验和成果，国家电网公司启动了电动汽车充电设施相关企业标准的制修订工作，以完善电动汽车充电设施体系，为充电设施示范试点建设的大范围开展提供有力的标准支持。 二、编辑主要原则及思路 1.根据国家电网公司电动汽车充电设施建设规划，结合充电设施示范工程取得的经验和成果，考虑五年内充电设施的技术发展和建设要求，编制本标准。 2.本标准规定电动汽车交流充电桩的基本构成、功能要求、技术要求、试验方法、检验规则及标志和标识等。 3.本标准适用于国家电网公司建设的电动汽车交流充电桩，用于指导电动汽车交流充电桩的设计、生产和检验。 三、条文说明 1.范围 标准涵盖了交流充电桩的基本构成、主要功能要求、技术要求及实验方法等，是交流充电桩设计和生产的基本要求，也可作为交流充电桩采购和验收的基本条件。 2规范性引用文件 交流充电桩是一种低压交流设备，根据其基本特点，本标准重点参考了GB 7251.1 2005《低压成套开关设备和控制设备第1部分型式试验和部分型式试验成套设备》和GB7251.3 2006《低压成套开关设备和控制设备第3部分对专业人员可进入场地的低压成套开关设备和控制设备—配电板的特殊要求》，引用了其中部分电气、安全性能指标及实验方法。 3.术语和定义 交流充电桩，在有些标准中又称为交流供电装置。 4.基本构成 本标准列出的“桩体、充电插座、保护控制装置、计量装置、读卡装置、人机交互界面等”是交流充电桩的基本构成。应允许生产厂商按照要求在此基础上增加其他辅助结构、 5.功能要求 本部分规定了交流充电桩的主要功能，包括人机交互、计量、刷卡付费、通讯、安全防护、自检等。 5.1.1 根据使用环境和显示数据量，可选择配置数码管和液晶显示屏等。
国家电网电动汽车充电桩企业标准
1 ICS 29.240 国家电网公司企业标准 Q ／GDW 485－2010 电动汽车交流充电桩技术条件 Technical specitication for e lectric vehicle charging spot 2010-08-30 发布 2010-08-30实施 国家电网公司 发布
一、编辑背景 为了适应电动汽车的发展和应用，支撑电动汽车充电设施师范试点建设，在国家电网公司的领导下，开展了充电设施标准化研究和标准体系建设，2008年12月，国家电网公司发布了第一批企业标准。包括《电动汽车非车载充电机通用要求》等六项标准；2009年12月发布了弟二批企业标准。包括《电动汽车车载充放电装置通用技术要求》等四项标准，为国家电网公司电动汽车能源供给基础设施的建设提供了指导，2010年，根据充电设施建设的要求，并结合示范工程取得的经验和成果，国家电网公司启动了电动汽车充电设施相关企业标准的制修订工作，以完善电动汽车充电设施体系，为充电设施示范试点建设的大范围开展提供有力的标准支持。 二、编辑主要原则及思路 1.根据国家电网公司电动汽车充电设施建设规划，结合充电设施示范工程取得的经验和成果，考虑五年内充电设施的技术发展和建设要求，编制本标准。 2.本标准规定电动汽车交流充电桩的基本构成、功能要求、技术要求、试验方法、检验规则及标志和标识等。 3.本标准适用于国家电网公司建设的电动汽车交流充电桩，用于指导电动汽车交流充电桩的设计、生产和检验。 三、条文说明 1.范围 标准涵盖了交流充电桩的基本构成、主要功能要求、技术要求及实验方法等，是交流充电桩设计和生产的基本要求，也可作为交流充电桩采购和验收的基本条件。 2规范性引用文件 交流充电桩是一种低压交流设备，根据其基本特点，本标准重点参考了GB7251.12005《低压成套开关设备和控制设备第1部分型式试验和部分型式试验成套设备》和GB7251.32006《低压成套开关设备和控制设备第3部分对专业人员可进入场地的低压成套开关设备和控制设备—配电板的特殊要求》，引用了其中部分电气、安全性能指标及实验方法。 3.术语和定义 交流充电桩，在有些标准中又称为交流供电装置。 4.基本构成 本标准列出的“桩体、充电插座、保护控制装置、计量装置、读卡装置、人机交互界面等”是交流充电桩的基本构成。应允许生产厂商按照要求在此基础上增加其他辅助结构、 5.功能要求 本部分规定了交流充电桩的主要功能，包括人机交互、计量、刷卡付费、通讯、安全防护、自检等。 5.1.1根据使用环境和显示数据量，可选择配置数码管和液晶显示屏等。 2
浅谈电动汽车与电网
新能源汽车设计论文 学院：机械工程及自动化 班级：2012级车辆二班 作者：林湘龙 学号：021200716 教师：林歆悠 成绩： 2015年06月20日
浅谈电动汽车与电网 引言： 随着全球石油资源问题的凸显，越来越多的人选择购买电动汽车或者插电式混动动力汽车。研究显示，2020年，在欧、美、日、韩及中国，新能源汽车年产量预计占乘用车总量的9%-20%。巨大的电动车数量与用电需求对于电网来说是史无前例的挑战，同时，电动汽车的使用也将给电网带来前所未有的机遇。 到目前为止，电动汽车的充电模式主要有以下四种：1）VOG模式（单向无序电能供给），在此模式下，电动汽车接入电网即可立即充电；（2）TC--Timedcharging模式（单向有序电能供给），在此模式下，电动汽车可以在给定的时刻开始充电；（3）V1G模式（电动汽车充电受电网控制），在此模式下，电动汽车可以与电网进行实时通信，优化充电安排、提高电网效率，在电网允许时刻进行充电，弊端是不能向电网反馈送电；（4）V2G模式（双向有序电能供给），在此模式下，电动汽车可以作为电能存储设备、备用电源设备等，与电网的能量管理系统通信并受其控制，实现电动汽车与电网间的能量转换（充、放电）。 我们应该用辩证的眼光看待电动汽车充电的利弊，一方面，如果合理利用和控制电动汽车充电，便可使其削峰填谷的作用得到充分发挥，给电网负荷带来积极的调节；另一方面，它给电力系统带来的负面影响同样不容小觑，其中主要体现在以下几个方面：无计划的临时性快充对电网产生短时性负荷冲击；电动汽车通过逆变向电网供电，不可避免给电网带来反向潮流、电压变化、电能质量问题和无功功率平衡问题；给电网的规划和调度运行带来新的问题，尤其是配电网规划和运行等。 一、挑战 可以预计,未来配电网用户端将接有大量的纯电动汽车电池充电负荷。电动汽车的大规模应用将对城市电网和电力基础设施产生一定的影响,如局部电网升级、谐波污染等。 1.充电负荷对电网的影响。 如果电动汽车使用者在电网用电高峰时对电动汽车蓄电池充电，不但不能对电网负荷起负荷调整作用，反而增加电网负荷，对电网造成不利影响，所以在电动汽车普及过程中应对电动汽车使用者进行正确引导。 来自中国电力新闻网的最新消息。2015年2月，我国人均发电装机历史性突破1千瓦。此前，我国总装机容量和总用电量均超过美国位居世界第一。 相关数据显示，发达国家人均装机容量在2千瓦左右，美国更是超过3千瓦。 人均用电量方面，2012年美国达到12941千瓦时，是我们的3.5倍。日本、法国等国家人均用电量均在7000千瓦时以上，接近我国2倍。 换句话说，目前我国汽车保有量约为1亿辆，假设到2030年时我国汽车保有量为3亿辆，而电动汽车为6000万辆，占其中的五分之一，每辆电动汽车充电功率为10千瓦，极端情况下同时充电,则总充电功率将达到6亿千瓦，将占2030年时电网装机总容量24亿千瓦的1/4,如果不对此加以协调并采用相关技术手段有效控制，而无序地同时充电的话，将会出现“峰上加峰”的情况，从而增大电网调峰难度，加大输配电网建设的压力，降低发电机组和电网的运行效率。因此，在智能电网建设过程中，我们应把对电动汽车充放电运行模式的研究作为一项工作重点，充分利用电动汽车作为时间上可平移负
电动汽车无序充电行为和“车-桩-网”互动对配电网运行的影响
电动汽车无序充电行为和“车-桩-网”互动对配电网运行的影响 电动汽车作为一种重要的清洁能源动力受到了各国的高度关注和大规模投入。在中国、美国、日本、欧盟等国家和地区已上升为国家战略，市场规模快速增长。过去五年，中国新能源汽车的销售量、保有量均实现百倍增长。充电网络也同样处于快速发展时期，中国已经成为全球最大的充电桩市场。大规模充电基础设施投入运营，为配电网发展带来新的机遇和挑战。“车-桩-网”互动模式能够提高配电网的经济性、安全稳定性和环境友好性，但尚未得到足够重视。因此，报告重点对电动汽车发展对配电网的影响及效益进行了研究，以支持“车-桩-网”互动的发展，从而发挥电动汽车移动储能特性，实现削峰填谷，消纳新能源，减少对配电网增容改造的影响，实现经济、社会、环境效益。“车-桩-网”互动方式分为价格引导模式、本地优化的智能充电模式、全网优化的智能充电模式、本地优化的智能充放电模式、全网优化的智能充放电模式共五种互动模式。报告指出，在广泛应用价格引导模式的基础上，本地优化的智能充电模式有望率先得到应用，一方面有利于降低局部配电网的建设改造成本，另一方面能够在技术、设备、标准等方面打下良好基础;下一阶段随着电池成本下降、寿命提升与梯次利用的推广，大电网需求响应、电力市场等配套条件逐渐成熟，本地与全网优化的智能充放电模式有望实现应用。报告对比分析了电动汽车无序充电行为和“车-桩-网”互动对配电网运行的影响，着重分析了有序充电对电网的影响。“车-桩-网”互动可以显著降低对电网最大负荷的影响，促进需求侧资源的协调运行，最大程度消纳新能源，并降低配电网建设改造成本。以一个2000户的居民区配电设施为例，在配置充电桩时，无序充电下小区用电总容量要增加105%，在有序用电模式下用电下仅增加35%，并减少充电桩成本约50%。“车-桩-网”互动增强电网灵活性调节能力。电动汽车的停驶特性与电网负荷的爬坡特性存在较好的匹配关系。当早晨电网负荷爬升以及夜间电网负荷快速降低的同时，电动汽车也进入停驶状态，可以通过充电基础设施接入电网，参与电网的削峰填谷。“车-桩-网”互动模式还能够提高配电网的管理效率，丰富电网的服务模式。
纯电动汽车与电网相互关系的研究现状
纯电动汽车与电网相互关系的研究现状
纯电动汽车与电网相互关系的研究现状 摘要： 随着石油资源的日益枯竭以及人们对城市空气污染的关注,纯电池电动汽车开始受到全 世界的青睐,各国政府和工业界均在加大政策支持力度.可以预计,未来配电网用户端将 接有大量的纯电动汽车电池充电负荷.电动汽车的大规模应用将对城市电网和电力基础 设施产生一定的影响,如局部电网升级、谐波污染等;此外,电动汽车车用电池亦可以作 为分散式储能装置,在电网负荷高峰时,为电网提供容量支持.电动汽车的这一应用被称 为"车辆到电网"."车辆到电网"实现了车用电池和电网的交互作用,将解决以往电能无 法大量储存的困境,实现削峰填谷、稳定可再生间歇式能源电能质量,并提供应急电源. 综述电动汽车与电网交互关系的研究现状,指出虽然该领域是当前的研究热点,但是各 项研究均处于起步阶段,仍有大量的基础研究工作需要展开,如电动汽车电池充电负荷 模型的研究以及车用电池在"车辆到电网"中的模型,等. 关键词:纯电动汽车电力系统电网到车辆车辆到电网 1, 引言 负责把各地人们联系起来的交通运输系统是一个国家经济实力的基本方面。全世界23%二氧化碳排放来源于交通运输业，因此政府和业界开始加大了交通排放对全球气候变化影响的关注。在英国，为了实现苏格兰的气候改变模目标，一个环境保护组织报告称，到2020年前苏格兰道路上的交通工具至少有十分之一是电动车。然而在美国，到2025年之前，在所有登记的车辆中，纯电动汽车的占有量有望达到12%。随着量如此大的纯电动汽车接入电网系统充电，
充电
而不是在加油站增加动力。 2.2 纯电动汽车的市场前景 随着各国政府及汽车制造商对于不断上涨的油价，气候变化和环境保护法规的有效实施的难度的关注，纯电动车汽车得到了长足的发展。几个国家对电动汽车工程作出雄心勃勃的部署使得电动汽车的突破性转机有了迹象。例如，法国计划在2012年之前电动汽车占有100000辆，德国则计划2020年之前占有1000000辆。瑞士国家汽车公司计划2020年之前组装720000辆充电式混合动力车或电动车。在一个五年期里，英国为了支持电动的，混合动力的或者其他更环保的汽车项目，以实现其成为欧洲电动车中心。英国政府已经宣布了10亿英镑的政府支持资金。在此政府计划下，如果汽车驾驶人购买电的或者充电式混合动力的汽车，他们将得到来自政府的接近5000英镑的补贴。这是英国政府未来五年一个25亿英镑计划提升低碳交通的一部分。在苏格兰，一个慈善组织报告指出为了实现2020年至少减排42%这个目标，交通部门要对此作出相当的贡献。到那时候电动汽车要达到29万辆。未了实现这个目标，电动汽车必须达到汽车总量
智能电网电动汽车充电桩无线方案
智能电网电动汽车充电桩无线方案 智能电网-充电站概述 电动车是目前流行最广、节能环保的绿色出行交通工具。但目前电动车配套的充电器，一次充电经常需要7-8小时，一旦行驶途中没有电能，将使行车人陷入尴尬的境地。随着电动汽车的发展，在国家电网的推动下很多地方现在已经建起了电动汽车充电站,电动汽车产业化已经逐步展开，全国推广在即。 电动车快速充电站可以像汽车加油站一样，在沿街商店、街道社区、报刊亭旁、存车棚、彩票投注点等处设置。充电桩是电动力车充电站，外形犹如停车计时秒表一般。 为了支援无人管理且散布范围广大的电动汽车充电基础架构，物联网技术将成为不可或缺的促成科技。光载无线通信技术ROF为充电站的M2M通讯及数据采集，提供了简单且灵活的方式，容许各充电站与控制中心连线。不论是部署在餐厅的单一充电站，或是在停车场或购物中心的众多充电站，所有的充电站与控制中心之间，都将有大量的重要资料和指令须要传送。只要透过光载无线通信系统，控制中心就能远端管理充电站所有的工作，包括使用者验证、开始及停止指令、传输使用者资料、信用卡付款程序等等。光载无线通信技术还能协助控制
中心远端管理充电站故障而发生的设备停机，并立即侦测人为破坏而导致的异常。 随着物联网技术的不断发展，未来的充电站控制中心能透过定位服务，协助驾驶人找出距离最近、正在营运的充电站。充电完成后，再由控制中心系统通知使用者，传送简讯到驾驶人的行动电话，告知客户充电完、车辆可以上路。 基于光载无线通信技术的智能充电站无线解决方案 光载无线交换机将以上信息后通过电力光纤网络传送到电力管理计费中心，实现实时的信息传递。同样，从电网管理计费中心到最末端的充电桩也实现了实时的信息传递。 充电站基本结构包含侧快速充电机、储能蓄电池、再生蓄电池检修机、计费控制系统、线缆配电系、机房等组成。 针对充电站的充电桩分散、且单个充电桩的数据量小的特点，同时为了实现充电站的高速无线覆盖，既能满足充电桩的数据传输需要，又能提供高速宽带接入，系统采用两级无线数据传输方案如下图所示：
(国家电网)电动汽车充电站充电设施CAN总线通讯规范
山东中文沂星电动汽车充电站充电设施CAN总线通讯规范 （BMS、充电桩、充电机、后台） 1、通讯规范 数据链路层应遵循的原则 总线通讯速率为：250Kbps，根据现场实际情况，可能改成125K。以250K为主，125K备用 数据链路层的规定主要参考CAN2.0B的相关规定。 使用CAN扩展帧的29位标识符并进行了重新定义，以下为29们标识符的分配表： 其中，1位PRI 为报文优先级（0：高优先级；1：普通报文）； 2位Resv 为保留位，填0 3位DestAddr 为目标地址（1-14表示设备地址，15表示广播地址；0：保留；1：后台监控系统；2：充电柱；3：BMS；4：CCS）4位SourceAddr 为源地址（1-14表示设备地址，15表示广播地址；0：保留；1：后台监控系统；2：充电柱；3：BMS；4：CCS）8位FunctionCode 为报文的功能码；（0-255见后续定义） 10位InfoCode 为报文的信息码；（0-1023见后续定义）单体 FunctionCode表示功能码，指报文内容属于任何种功能类型，定义如下： =0对时报文 =1申请读取数据/回答读取数据 =2申请写入数据/回答写入数据（不带返校） =3遥控操作/遥控返校 =4遥控执行/执行返校 =5主动上送数据（广播发送） =6主动上送数据（点对点） …….. InfoCode表示信息码，指报文数据区的信息类型，定义如下： =0 保留，当不属于以下定义的信息类型时，可填0 =001-400 综合类数据，可由双方约定每种报文帧的数据结构（现未用） =401-600 直流测量值数据 。401~600=总数据及报警参数； 。407=每个模块是否有温度；//最大64模块 。408~415=上送模块中电池支数；//最大64模块 。420~519=单体电压；//最多400个单体电压 。520~535=每个模块的温度；//最大64个温度，传输每个模块的最高温度 。536~551=每个模块的温度；//最大64个温度，传输每个模块的最高温度 。690=BMS发送广播帧充电参数 。695=CCS发送数据及状态 =701~800 交流测量值数据：701：监控后台输出实时电度表值702：直流充电桩输出计算电量 =801~899 状态量数据801=CCS发送控制命令 =900 SOE数据 =901 BMS控制输出（控制充电机）