2014年10月28日下午，中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)盟(CNESA)第14期儲能產業(yè)公益沙龍在北京昆泰嘉禾酒店舉行。華北電力大學電氣與電子工程學院劉念副教授做主題報告，以下為報告文字實錄：
劉念：
各位領導、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施方面的基礎性問題。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。結合這兩大背景，如何將分布式光伏和電動汽車充電設施有機整合到一起，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設施的關鍵技術，包括規(guī)劃、運行和控制的相關基礎理論和應用問題。
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，國內外都建設了很多示范工程，我們也對此進行了廣泛的調研。針對光伏與電動汽車充電設施的集成問題，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，利用站內頂棚及相關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，也可以利用相關的光伏資源，形成光伏換電站系統(tǒng)，目前國內的換電站多由國家電網(wǎng)公司投資建設，服務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用形式，我們在研究過程中，考慮系統(tǒng)的建設運營成本、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，可結合具體工程需要，實現(xiàn)對光伏、儲能及充電設施的合理配置。
從目前的動力電池情況來看，換電站的建設成本是非常高的。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)化配置模型的基礎上，研究光伏利用率和系統(tǒng)成本的關系。當充電電能中光伏發(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，有關動力電池梯次利用的問題也需要重點關注。當動力電池經(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設離開時間，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控負荷，納入到充電站調度環(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基金的支持。近年來，在本領域的國內外權威期刊上發(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)劃設計及技術經(jīng)濟評價軟件平臺，形成定制化的咨詢服務模式，為電動汽車充電設施的規(guī)劃設計提供參考依據(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，并進行推廣應用，有效提高電動汽車充電設施的運行效益。
時間有限，我的報告就做到這里。謝謝大家。
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