纯电动汽车与电网相互关系的研究现状.docx
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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的20%以上。
2.3纯电动汽车的电池种类
在90年代美国的AdvanceBatteryConsortium公司就几个关于电池个研究项目。
这些项目目的在于为电动汽车研发中期和长期的电池。
中期电池最初是未了和国内传统的燃烧式交通工具展商业竞争。
长期的电池工程是为了是为了研发更先进的商业化电池。
由于技术,成本与政治因素,他们都被迫停止了。
电动汽车使用的可在充电电池包括 铅酸电池,镍镉电池, 镍金属氧电池,锂离子, 锌空电池,熔盐电池。
在所有这些电池技术中铅酸电池技术最成熟。
一般而言由于铅酸电池成熟的技术和低廉的成本,大多数电动汽车都采用此技术。
如果这些铅酸电池电池可以循环使用,那麽可以大大提高他们的使用空间。
镍金属氧电池现在被认为是一种相对成熟的电池技术。
它拥有一个能量密度36-40Wh/Kg,远高于铅酸电池,然而他的充放电效率比铅酸电池低(60%-70%)。
如果使用得当,镍氢电池有格外长寿的寿命。
锂离子被广泛使用在轻便式和消费电子之中,主宰着最近在开发组的全电动汽车。
在上卷的每个单元的基础的商业市场,锂电池在所有的电池中有最高的能量密度。
由于在研发电动车电池这三者都有代表性的地位,所以,在本论文这三者都会介绍。
2.3.1铅酸电池
通常讲,由于铅酸电池有成熟的技术,低廉的成本和高的可获得性等,因此大多数电动汽车都采用铅酸电池。
铅酸电池是使用最广的电池。
电动汽车使用铅酸电池通常有80英里的范围及其典型电池循环寿命800年的周期。
传统上,大多数FEVs使用铅-acid电池,由于其成熟的技术,低成本和高可用性等领导-acid电池是最广泛使用的电池。
FEV使用铅-acid电池通常有80英里的范围及其典型电池循环寿命800年的周期。
铅-acid等工业电动汽车动力电池的起源——通用EV1的最终版本和丰田RAV4EV.
2.3.2镍氢电池(镍氢电池)
NiMH现在是一个成熟的技术,显示小改进性能、寿命和成本降低。
它显示了良好的特性和可靠性在电动汽车的应用寿命超过6年。
与特定的能量接近70Wh/公斤[6],实用的中型电动汽车的寿命是有限的70-120英里。
镍氢电池已经使用在许多纯电动汽车,如丰田RAV4EV(第二代),通用EV1(第二代)和本田EV优先。
他们也被用于混合动力电动汽车,比如丰田普锐斯和本田思域混合动力车。
2.3.3锂离子电池
锂离子技术以更快的速度发展,并有可能为电动汽车提供了一个优越的每次充电范围在250-300英里左右。
锂离子蝙蝠——tery已越来越多地应用于英国新在内的简化-来电动汽车,如迷你E、智能电力驱动,三菱(i-miev)照明GT,TH!
NK牛,沃克斯豪尔和特斯拉Roadstar称欧宝等锂离子提供了循环寿命长(超过1000周期)和广泛的温度范围内操作。
3
3.1全电动充电方法
电池在FEVs必须定期充电。
FEVs通常从电网充电,这是反过来产生各种各样的能源资源,如煤炭、水力发电,怒——明确等等。
家权力如屋顶的照片——伏打太阳能电池面板、微观水力或风力也可以使用和推广,因为全球变暖的担忧。
FEV从公用电网充电称为Grid-to-Vehicle(G2V类恒星)。
主要有两种方法可以充电的电动汽车。
3.1.1充电站
充电站是冲上系统配备或提供服务允许司机快速交换他/她的银行银行充满电的电池。
1998年2月,通用汽车(GeneralMotors)——nounced版本的“管理费用”系统可充电镍氢电池在大约十分钟,提供一系列60-100英里。
停在一个充电站,FEV时微处理机控制三相场外的电池充电器ini-tiates权力和影响它的转移到车辆。
时选择的停车时间是不足以供给的电力使用正常的充电方案,智能从-board充电器能快速充电,通过调整不断充电速率匹配电池接受电荷的能力。
在快速充电,充电电流通常超过100,充电时间约20分钟,锡箔80%充电。
3.1.2炭化在家或工作场所
大多数人并不总是需要快速充电.因为他们有足够的时间,六到八小时,
在工作时间或隔夜充电。
它应该
也指出,从实用的角度
看来,快速充电可能不理想的原因
高的峰值功率需求。
不重新充电
一刀的注意力需要几秒钟一个所有者
插入和拔掉他们的车辆。
它可能是可取的
电动车司机在家加油,以避免
访问一个加油站的不便。
一些工作,
地方提供FEVs专用停车区域
充电设备。
根据电池容量
和放电深度,充电时间大约需要
6-8小时,充电电流通常是有限的
15a作为电力需求相对较低
晚上,在非高峰时间可以回家充电
促进电力的负载级别控制。
3.2G2V类恒星充电负荷对功率的影响
一般对分销系统造成的影响
通过全电动电池充电器的传播将在-
折痕在负载和系统的大量增加
电压畸变。
有很多的pa-
珀耳斯关注G2V类恒星对电力系统的影响
该显微镜。
拉赫曼等人认为大规模
采用电动汽车将产生重大影响
全国发电和residen-
多弧离子镀分配系统。
本文强调,
电动汽车技术和电池充电器的状态
1990年代,一个典型的分销系统可能不能
提供电动汽车负荷超过20%渗透水平。
最近一项研究进行了评估
电动汽车充电负荷对英国的影响na-
一对网格,全国矿工工会——显示大幅上升
电动汽车的数量每年将有一个低得多的影响
比以前认为的国家电网。
这
因为英国有足够的代ca-
使用备份发电能力(20%)吸收
电动汽车充电负荷。
然而,这项研究没有recog-
伪EVs通常连接到当地的事实
居民区通常冬天重加载时间。
戈麦斯等人开发了一个模型来分析谐波失真的影响[10]的电动汽车充电负荷的分配制度。
该模型提出了可以应用于确定最优充电
时间作为现有负载的函数(不含电动汽车)、环境温度和时间。
然而,一些简化了:
所有电池充电器被认为开始充电同时,和电池被指控从完全放电状态。
事实上,电动汽车电池充电的电力需求
负载取决于电动汽车的数量的时机
接通和关闭的电动汽车电池充电和
开始时初始状态-of-chargechar-
队的过程。
这些开始时间和初始状态-------
负责电池跑,总有一个元素
domness但一般模式是影响traf-
fic习惯和税率结构的电力。
奥尔等
人分析的谐波电流
集群的电动汽车电池充电器连接到一个常见
巴士在分销系统中,使用蒙特卡罗simu-
副调制,根据每天充电周期函数
的起始时间以及电动汽车的数量
充电器和强调,谐波的影响
电动车充电器不仅是由数量决定的
电动汽车的使用和他们的使用模式,但也的
的电动汽车数量在瞬间被起诉。
Staats等
人的影响进行了统计分析
电动汽车电池充电系统谐波分布
电压。
谐波最新的统计模型
租金由电动汽车占的浓度
部分谐波uncer——取消了
tainty和充电器开始时间和初始的变化
--charge电池状态。
虽然上述两个pa-
珀耳斯担心谐波失真在内
简化的电动汽车电池充电器,他们提供了方法
考虑到电动汽车的数量被指控
统计的观点,从而使研究的
电动汽车充电对电力系统的影响。
4Vehicle-to-Grid
4.1概念
在冬季或夏季用电高峰期电力负荷的要求,根据各领域的气候。
在英国,有高峰需求
在冬天输入法,由于电加热的要求;而在中国,由于空调负荷高峰在夏天季节
负载。
许多变压器变电站和配电馈线,服务于城市地区,在需求旺季已经超载。
虽然规划部门一直在努力
提高配电系统功能,新变电站的建设在城市地区越来越困难由于更加严格的环保法规和土地短缺问题。
在中国,这越来越严重的空调负荷
夏天占超过总负载的30%。
电力负荷必须实现
在夏天,减少电力需求高峰
介绍了非常重大经济损失的电力短缺。
此外,大量的可再生能源,包括风能和太阳能发电,不能安排或监管像标准煤或核电站。
风能和太阳能的一代总是以最大输出,运行及其操作时间表
取决于天气的性质,所以权力的性质取决于天气,所以权力
他们不能总是应用在生成
用电高峰小时。
解决期间发电能力不足
极端的高峰需求,肯普顿等人提出
电动汽车可以作为一种新的力量
电动工具,即、车辆网格(V2G)。
汽车电网的基本概念(V2G)插件电动汽车提供电力电网而停(张挂1所示),即——板上,使用汽车电池充电器作为能源存储系统的电网。
电动车FEV,燃料电池电动汽车(FCEV),或一个插件混合动力电动汽车(HEV)
4.2V2G对电力系统的影响
引人注目的V2G项目之一在美国特拉华大学,一个V2GDr.Willett肯普顿领导的研究小组一直在进行那个研究。
该项目旨在调查V2G的环境和经济效益,提高产品的市场。
其他调查人员正在太平洋天然气及电力公司(Xcel能源,国家可再生能源实验室,在英国,华威大学[9]。
文献[13]是第一个描述V2G的关键概念:
潜在资源的V2G超过所有当前发电通过很多次,散装和价值不是权力,但在需要时作出反应。
文献[15]开发方法估算预期收入和成本的V2G和提供了一个定量的了解电动汽车的一部分
电网。
它认为不划算的电动汽车产生大量电力因为能量从车辆的成本高于批量集中电站发电。
然而,V2G只有竞争峰值功率的电能市场和辅助
旋转储备和监管服务市场。
参考
[16]车辆和电网相比,并提出策略来协调司机和电网运营商的不同需求,然后概述了V2G实现的步骤。
此外,强调,V2G可以为可再生能源发电提供存储,可以稳定大剂量(一个是我们电力)风力发电以3%的舰队用于调节风力发电,再加上8-38%的舰队提供操作储备或存储。
上面引用的研究建立了一个坚实的基础V2G通过开发模型和方法来量化V2G的收入和福利。
5的结论
批准后的推崇祝福文字——的数量
温度,可以得到以下结论。
1)作为运输脱碳技术
部门,FEVs对面的重视
世界。
未来的电力系统将出现
有能力的整合高渗透水平
电动汽车。
FEVs将不仅是一个负载
电力系统,而且参与的权力
作为大规模储能系统操作。
2)已经完成了大量的工作,研究
teractions电动车和权力之间sys-
该显微镜。
然而,大多数的研究集中在哈尔-
monicsFEV负荷对电力系统的影响。
fev
没有充电负荷在电力系统操作
被正确地模仿,因此,电力系统
新兴市场与高渗透水平FEVs不能学习
准确,仍然停留在概念阶段。
3)尽管V2G声称关注电时
现代电力工业为了建立一个更聪明
网格使全电动电池的充电/放电公用电网,研究工作很少
进行验证使用的可行性
FEV峰值功率资源的舰队。
一些出版
论文集中在计算的好处
在电力系统操作使用FEVs作为网格支持;然而,
电动汽车电池退化成本由于频繁的充电/放电的V2G没有考虑。
有许多因素在决定是否FEVs舰队将能够补充电网作为energystorage单元。
这些因素包括但不限制
:
1)FEVs市场渗透,
2)电池存储容量,
3)电池充电/放电速度,
4)成本和复杂性的V2G通信网络,
5)住宅和商业成本充电/放电FEVs站,
6)消费者的驾驶习惯,
7)当地电力需求曲线,
8)环境影响,
和9)总体成本差异的转变交通燃油消耗发电燃料消耗。
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