基于新型電力系統(tǒng)的有序充電解決方案

時間：2024/10/17閱讀：364

摘要：近年來,新能源汽車的銷量快速增長,相應(yīng)的充電樁數(shù)量也急劇增加,這一現(xiàn)象可能會給電網(wǎng)和變壓器造成負(fù)擔(dān),與此同時，新型電力系統(tǒng)下以光伏為主的分布式發(fā)電系統(tǒng)占比也在逐漸提高，新能源的不穩(wěn)定性疊加充電需求的不確定性會給電網(wǎng)帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),。本文主要介紹基于新型電力系統(tǒng)下的有序充電管理系統(tǒng)的解決方案，這種有序充電方案能夠充分利用新能源,，降低電網(wǎng)波動,從而幫助充電樁運(yùn)營管理單位降低建設(shè)和運(yùn)營成本,，還可以提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

1 有序充電管理系統(tǒng)建設(shè)的重要性

截至2024年6月底,，?全國新能源汽車保有量達(dá)2472萬輛,，根據(jù)中國充電聯(lián)盟數(shù)據(jù),，截止2024年4月，全國充電基礎(chǔ)設(shè)施累計(jì)數(shù)量為961.3萬臺,，這些數(shù)據(jù)不僅展示了中國新能源汽車市場的蓬勃生機(jī),，也預(yù)示著電動出行時代正在加速到來。與此同時,，截至2024年3月底,，全國可再生能源裝機(jī)達(dá)到15.85億千瓦，約占我國總裝機(jī)的52.9%,。

新能源發(fā)電性能受天氣影響波動比較大,，新能源汽車充電需求也具有較大的不確定性，兩個Debuff疊加之下的電力系統(tǒng)就太難了,。在這種情況下通過系統(tǒng)來預(yù)測新能源發(fā)電和負(fù)荷需求,，并通過合理的新能源光、儲調(diào)控和充電需求引導(dǎo)控制,，不僅可以促進(jìn)新能源消納,，還可以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，更能降低用戶充電能本,。

圖1 有序充電管理系統(tǒng)示意圖

2 有序充電系統(tǒng)建設(shè)

有序充電系統(tǒng)由預(yù)測算法,、能量管理策略、有序充電策略和充電樁運(yùn)營管理系統(tǒng)等構(gòu)成,。預(yù)測算法包括光伏發(fā)電預(yù)測和負(fù)荷預(yù)測,，是利用歷史數(shù)據(jù)對未來 24 小時至72小時的光伏發(fā)電和負(fù)荷需求進(jìn)行預(yù)測，主要目的是為能量管理系統(tǒng)和有序充電策略提供未來時間的可用負(fù)荷容量和能量管理策略,。通過對儲能裝置的充放電調(diào)控和引導(dǎo)充電需求,，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的削峰填谷，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性,，降低充電成本,，通過以上算法和軟件構(gòu)成的一體化充電服務(wù)體系來提高運(yùn)營競爭力。

圖2 有序充電管理系統(tǒng)功能模塊

嘉定是上海汽車產(chǎn)業(yè)聚集地,，嘉定供電公司與國網(wǎng)電動汽車服務(wù)有限公司合作開展智慧充放電示范試點(diǎn)項(xiàng)目,，應(yīng)用有序充電技術(shù)，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)電動汽車與電網(wǎng)電力電量平衡,，有效地提高電動汽車與電網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行的有序性,、可靠性、經(jīng)濟(jì)性,，實(shí)現(xiàn)電動汽車,、儲能、分布式電源等新型用能設(shè)備的數(shù)據(jù)感知,、采集和控制,，統(tǒng)一協(xié)調(diào),，有序運(yùn)行。智慧有序充電建設(shè)通過對用戶充電行為,、用能行為的靈活引導(dǎo)與主動調(diào)控，降低配變峰值負(fù)荷超過30%,，將80%充電量優(yōu)化調(diào)整到了配變負(fù)荷低谷時段，使配變接納充電樁能力提高4倍,，顯著提升配電網(wǎng)資源利用率，實(shí)現(xiàn)削峰填谷,。

圖3 有序充電管理解決方案

3 安科瑞有序充電解決方案

3.1 預(yù)測算法

光伏發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)通過采集數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù),、實(shí)時環(huán)境氣象數(shù)據(jù)、光伏電站實(shí)時輸出功率數(shù)據(jù),、光伏組件運(yùn)行狀態(tài)等信息,，結(jié)合相關(guān)算法模型，實(shí)現(xiàn)短期功率預(yù)測（預(yù)測光伏電站未來0h-72h的光伏輸出功率,，時間分辨率為15min）,、超短期功率預(yù)測（預(yù)測未來15min-4h的光伏輸出功率，時間分辨率為15min）功能,。負(fù)荷預(yù)測根據(jù)歷史負(fù)荷數(shù)據(jù),，結(jié)合生產(chǎn)計(jì)劃、天氣等因素預(yù)測下一個周期的負(fù)荷需求,，協(xié)助安排能源計(jì)劃和控制策略,。

系統(tǒng)結(jié)合光伏發(fā)電預(yù)測和負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)計(jì)算充電可用容量，結(jié)合充電歷史特點(diǎn)對儲能進(jìn)行充放電控制,，或調(diào)整電動汽車充電功率,、價格進(jìn)行調(diào)控,，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時降低充電成本。

圖4 光功率預(yù)測

3.2 能量管理策略

能量管理策略采用基于博弈論的功率協(xié)調(diào)分配技術(shù)，基于在通用設(shè)計(jì)平臺和運(yùn)行環(huán)境上開發(fā)能量協(xié)調(diào)控制策略,，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng),、分布式可再生能源發(fā)電,、儲能裝置、充電設(shè)施之間能量的互動融合和靈活調(diào)配,。系統(tǒng)在保障變壓器安全運(yùn)行前提下進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控,，有效消除峰谷差、平滑負(fù)荷,，短時柔性擴(kuò)容,，提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、補(bǔ)償負(fù)荷波動,。同時在不允許對電網(wǎng)送電的情況下還可以通過調(diào)節(jié)光伏發(fā)電,、儲能充電、調(diào)節(jié)充電樁等方式,，有效防止逆功率,。

圖5 能量管理策略

3.3 有序充電

有序充電策略主要根據(jù)負(fù)荷允許容量變化來進(jìn)行充電許可或充電功率控制，采用先到先充或權(quán)限優(yōu)先等策略,，保障電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定,。系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測變壓器負(fù)荷率，計(jì)算變壓器剩余容量,，結(jié)合充電需求和儲能系統(tǒng)放電容量對充電進(jìn)行動態(tài)控制,，包括：用戶權(quán)限識別、充電行為統(tǒng)計(jì),、充電功率控制,、允許/禁止新增充電、調(diào)整充電價格等方式來引導(dǎo)用戶充電需求,，培養(yǎng)用戶充電習(xí)慣,，提高電網(wǎng)對充電的友好度和容納能力。

圖6 有序充電管理

3.4 充電運(yùn)營管理

安科瑞充電運(yùn)營管理平臺是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的充電設(shè)施管理系統(tǒng),，可以實(shí)現(xiàn)對充電樁的監(jiān)控,、調(diào)度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率,，提升用戶的充電體驗(yàn)和服務(wù)質(zhì)量,。用戶可以通過APP或小程序提前預(yù)約充電，避免在充電站排隊(duì)等待的情況,，同時也能為充電站提供更準(zhǔn)確的充電需求數(shù)據(jù),，方便后續(xù)的調(diào)度和管理。平臺支持掃碼/刷卡充電,、尋樁導(dǎo)航,、訂單管理、充電樁監(jiān)控,、收益分析等功能,。