2014年10月28日下午，中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟(CNESA)第14期儲能產(chǎn)業(yè)公益沙龍在北京昆泰嘉禾酒店舉行。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉念副教授做主題報告，以下為報告文字實錄：
劉念：
各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家，下午好。今天非常高興在這里跟大家一起探討新能源汽車充電設(shè)施方面的基礎(chǔ)性問題。這也是源自本人過去多年的研究成果。
今天報告的重點是關(guān)于電動汽車光伏充/換電站系統(tǒng)的優(yōu)化配置與運行。報告主要分為四個部分：首先是研究背景；第二是電動汽車光伏充/換電站的優(yōu)化配置；第三是電動汽車光伏充/換電站的優(yōu)化運行；第四是研究成果和下一步計劃。
研究背景
太陽能光伏發(fā)電是現(xiàn)在社會非常關(guān)注的熱點問題，而電動汽車本身也已經(jīng)納入了我國的發(fā)展規(guī)劃。結(jié)合這兩大背景，如何將分布式光伏和電動汽車充電設(shè)施有機整合到一起，通過優(yōu)化配置和運行來實現(xiàn)協(xié)同增效，變得非常重要。在微電網(wǎng)環(huán)境下實現(xiàn)二者的有機集成，不僅可提高電動汽車的清潔能源利用率，還能協(xié)助解決可再生能源并網(wǎng)的間歇性問題，降低對配電網(wǎng)的影響。從2010年開始，我們就著手研究電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)，包括規(guī)劃、運行和控制的相關(guān)基礎(chǔ)理論和應(yīng)用問題。
電動汽車光伏充/換電站的優(yōu)化配置
近年來，含光伏的電動汽車充電站已經(jīng)不是新鮮的概念，國內(nèi)外都建設(shè)了很多示范工程，我們也對此進行了廣泛的調(diào)研。針對光伏與電動汽車充電設(shè)施的集成問題，我認為存在四種典型模式：第一是在居民小區(qū)或商業(yè)樓宇的層面，存在豐富的可用充電車位，可以將屋頂光伏、光伏車棚和電動汽車分散充電樁組合成微電網(wǎng)，這將是未來智能電網(wǎng)環(huán)境下光伏充電系統(tǒng)的重要發(fā)展方向；第二是對于商業(yè)運營的充電站，利用站內(nèi)頂棚及相關(guān)建筑的可用光伏資源，形成光伏充電站系統(tǒng)；第三是針對商業(yè)運營的換電站，也可以利用相關(guān)的光伏資源，形成光伏換電站系統(tǒng)，目前國內(nèi)的換電站多由國家電網(wǎng)公司投資建設(shè)，服務(wù)的電動汽車類型含電動公交、環(huán)衛(wèi)、出租車等；第四種是針對大規(guī)模的集中式充電站，通過換電網(wǎng)絡(luò)對動力電池進行配送，這種類型的充電站可以與光伏電站在中壓配電網(wǎng)的層面進行集成。
光伏充電站是未來潛力較大的應(yīng)用形式，我們在研究過程中，考慮系統(tǒng)的建設(shè)運營成本、光伏能源的就地消納利用率等因素，提出了一系列針對光伏充電站的優(yōu)化配置模型，可結(jié)合具體工程需要，實現(xiàn)對光伏、儲能及充電設(shè)施的合理配置。
從目前的動力電池情況來看，換電站的建設(shè)成本是非常高的。對于光伏換電站系統(tǒng)，我們也對其配置問題展開了充分的研究。在建立優(yōu)化配置模型的基礎(chǔ)上，研究光伏利用率和系統(tǒng)成本的關(guān)系。當(dāng)充電電能中光伏發(fā)電的利用比例在40%以下時，配置方案的成本相對還好接受；但如果希望光伏發(fā)電的利用率遠大于40%，則需要投入更多的資金，配置更充足的動力電池。
另外，有關(guān)動力電池梯次利用的問題也需要重點關(guān)注。當(dāng)動力電池經(jīng)過一段時間的使用，容量保持率下降到70%以下就必須淘汰下來。這部分電池通過測試、重組，還可以用作光伏充/換電站的儲能電池。通過這種方式可有效提升光伏利用率，并降低系統(tǒng)運營成本。
電動汽車光伏充/換電站的優(yōu)化運行
對于不同區(qū)域的電動汽車充電設(shè)施，充電需求特性是存在差異的，因此運行方式也需要具體對象具體分析。
對于居民小區(qū)的分散充電樁，一般情況下光伏是在白天發(fā)電，而電動汽車恰恰是晚上用電，如果要利用光伏為電動汽車充電，就需要有儲能系統(tǒng)的配合。對此我們提出了一種優(yōu)化調(diào)度方法，一方面是降低用戶的充電電費，另一方面是盡可能提高儲能系統(tǒng)的使用壽命。
對于商業(yè)樓宇的充電站，用戶大多是在樓宇中工作的，白天有很長的時間會將電動汽車存放于樓宇停車位上。在這種情況下，正好與光伏的發(fā)電特性相匹配。一般意義上，這些電動汽車用戶會分為兩類，一類是有剛性需求的，這些人對充電價格無所謂，會要求充電站按最快速度完成充電；另一類用戶停車時間較長，自己通過充電樁可預(yù)設(shè)離開時間，要求在離開時完成充電即可，這部分具有柔性需求的用戶就可以形成可調(diào)控負荷，納入到充電站調(diào)度環(huán)節(jié)中。通過優(yōu)化運行策略，充電站的整體運行效益會有效提高，實現(xiàn)對光伏發(fā)電的就地消納利用。
研究成果和下一步計劃
我們的研究工作主要來源于國家科技支撐計劃、國家863計劃及國家自然科學(xué)基金的支持。近年來，在本領(lǐng)域的國內(nèi)外權(quán)威期刊上發(fā)表論文十余篇，申請發(fā)明專利多項，形成較為豐富的理論成果。
未來將進一步完善光伏充/換電站的優(yōu)化配置方法，研發(fā)規(guī)劃設(shè)計及技術(shù)經(jīng)濟評價軟件平臺，形成定制化的咨詢服務(wù)模式，為電動汽車充電設(shè)施的規(guī)劃設(shè)計提供參考依據(jù)。
在運行方面，我們希望能夠研發(fā)低成本的光伏充/換電站能量管理系統(tǒng)裝置，并進行推廣應(yīng)用，有效提高電動汽車充電設(shè)施的運行效益。
時間有限，我的報告就做到這里。謝謝大家。
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