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1、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
2、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1
3、2%。随着量如此大的纯电动汽车接入电网系统充电，充电需求的电量潜在地大大增加了配电系统的峰期电压以及基本的动力电子电池充电器接入造成电压的畸变。同时，如果在用电高峰期把储存在纯电动车里面的电量引入电网，那么这对于电网系统实现电能的储存是很有帮助的。本文综述纯电动汽车与电网系统交互作用关系的研究现状，其结构如下：第二部分对纯电动汽车的定义以及其在世界上市场占前景进行综述。纯电动汽车电池的三项代表性技术也在这部分进行说明。第三部分综述纯电动汽车电池充电负荷对电网系统的影响。第四部分综述纯电动汽车在电力系统中作为储存电能的应用。第五部分为基于以上分析的出的结论。2 电动汽车2.1 定义电动汽车是一种
4、涉及电力驱动的路上交通工具。由于这个宽广的定义，因此，电动汽车包括纯电动汽车，混合电动汽车，燃料电池动力汽车。该研究注重的是使用一个电机或者多个电机去驱动的纯电动车辆。纯电动汽车受限于电池容量的大小。它的电池必须通过外部电源进行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
5、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
6、美国的Advance Battery Consortium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
7、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
8、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RAV4 EV.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70 Wh /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RAV4 EV(第二代),通用EV1(第二
9、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1 000周期)和广泛的温度范围内操作。33.1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
10、。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(General Motors)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,
11、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15
12、a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。3.2 G2V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
13、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-charge char -队的过程。这
14、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- -c
15、harge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。4 Vehicle-to-Grid4.1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(
