袁庆进
身份证号码：37142519930417****
摘要：随着环境污染和能源危机的日益加剧，电动汽作为环保、节能的交通工具，在能源结构调整方面潜力巨大，具有良好的发展前景。电动汽车通过充放电参与智能电网的调控，既可以作为电网中的可控负载，接受电网提供的供电服务，又可以作为储能单元提供汽车入网服务，实现车辆与电网之间能量和信息的双向传递，从而提高电网的能源利用效率。然而，电动汽车的充放电行为具有随机性和间歇性，大规模电动汽车入网后，将会对电网负载平衡、电力质量和经济性产生巨大影响。电动汽车作为一种灵活的需求侧响应资源，其充放电可通过需求响应策略进行合理有序控制，从而完善电动汽车与智能电网的双向互动，保证电网的安全稳定运行。为了解决电动汽车入网所带来的一系列负面问题，同时推动电动汽车与智能电网的互联，本文对比总结国内外近年来针对电动汽车充放电调度提出的需求响应策略，分析其发展形势和可能面临的问题，为后续的相关研究提供参考。
关键词：电动汽车；充电负荷；智能控制；区块链；电力系统
引言：电动汽车的智能控制有利于电网运行。与传统的电力负荷不同，电动汽车具有可中断性和可灵活调度性，可以视为一种新型的可控负荷。特别是现在出现了电动汽车入网技术，能够将电动汽车的电能反向回馈给电网，让电动汽车成为一种新型的储能装置。目前关于V2G的技术研究已经有很多，相较于有序充电，V2G实现了电动汽车与电网之间的能量双向传输，是有序充电的进一步扩展延伸。电动汽车通过参与智能控制进行充放电，在降低车主用电成本的同时，也会降低电力运营成本，改善电网负荷特性。
1电动汽车充电负荷主要影响因素
电动汽车入网对电网运行的影响取决于充电负荷的需求量以及充电时间。电动汽车的充电负荷主要受电动汽车规模、电池特性、用户充电行为特性以及电动汽车电能补给方式这4个方面的影响：
1.1电动汽车规模较小
规模的电动汽车接入电网时，其充电负荷对电网产生的影响可以忽略不计，但随着电动汽车规模的增加，电动汽车集中充电会给电网带来较大的冲击，增加电网承载负荷的压力。电动汽车的发展规模受多方面因素的影响，其中最大的影响因素是电动汽车成本的降低及其本身技术的成熟，特别是动力电池成本的降低及其性能指标的提升，将会极大地推动电动汽车的发展与推广。同时，政府部门的政策导向对电动汽车的普及也极为重要。
1.2电池特性
动力电池是电动汽车最主要的部件之一，当前可用于电动汽车的动力电池类型较多。通过对不同类型电池的比能量、循环寿命、荷电保持状态等方面的对比可以看出，锂离子电池的综合性能最佳。
1.3用户充电行为特性
对于用户充电行为特性，不同的用户除了有不同的充电起始时刻以外，其出行链、对电池电量的期望值、日行驶里程等其他用车习惯都具有差异，这增加了电动汽车充电负荷的不确定性和预测难度。电动汽车用户的日行驶里程决定了电动汽车充电负荷的需求量，并且在充电功率一定的条件下，日行驶里程还决定了负荷的充电时长。充电负荷的起始时刻影响着电网负荷的波动性，当大量电动汽车集中充电时，会增大等效负荷波动，此时电网运行的稳定性也较差。
1.4电动汽车电能补给方式
目前，电动汽车的电池主要通过充电和换电2种方式进行能量补给。充电方式下电动汽车电池通过充电接口入网充电，根据充电功率不同可以分为快充和慢充。充电方式的建设成本低，但充电时间较长，且在电动汽车充电时间较集中时，会对电网产生较大的冲击，不利于电网的运行与控制。换电方式相较于充电方式更为方便快捷，电动汽车无需停留等待电池充满，只需要将动力电池进行更换，将电量不足的电池换下并装入同型号的电量充足的电池。充电时间更灵活，在时间上可以提高电动汽车的利用率，且有利于电池的维护，可以有效避免大规模电动汽车接入电网时产生的不利影响，但换电站的修建成本较高，且电动汽车的电池规格不同，而现有换电站的换电设备只适用于单一规格的电池，难以在私家车辆中普及。
2电动汽车智能充放电控制
2.1电动汽车调度控制
针对大规模电动汽车无序充电给电网带来冲击这一问题，目前国内外已经进行了较为深入的研究，并取得了一定的研究成果，有大量研究聚焦于电动汽车与可再生能源的协同调度，这已经成为了优化能源利用的一项有效措施。电动汽车与电网之间可以进行双向的信息传递和能量交互。电动汽车入网后将充电负荷信息传递给售电公司，售电公司根据负荷信息制定充放电计划并发布电价信息。电动汽车根据调度要求进行充放电。
2.2电动汽车有序充电
电动汽车无序入网充电会给电网造成不利影响，但电动汽车作为一种可控负荷，对其进行有序充电控制，不但可以消除对电网造成的冲击，还有助于改善负荷波动，促进新能源消纳。依据控制方法，电动汽车有序充电调度策略可以分为集中式控制和分布式控制。
2.2.1集中式控制策略
集中式控制策略是指控制中心基于电网源荷信息对某一区域内的所有入网电动汽车进行统一充电调度。通过统一控制电动汽车实现降低网损或负荷波动等目标。电动汽车入网后，用户上传充电需求、停留时间等信息，控制中心综合考虑源荷水平和用户需求，制定并下发电动汽车有序充电计划，电动汽车根据接收的计划充电。
2.2.2分布式控制策略
分布式控制策略是电动汽车用户根据电网发布的充电需求和价格信息，结合用户自身的需求自主地响应有序充电策略。在这个过程中，电网并不直接参与电动汽车充电的控制，而是根据源荷信息建立激励机制，鼓励用户参与有序充电策略。电动汽车获取电价信息，根据自身充电需求制定并提交充电计划。电网根据源荷状况对用户提交的充电计划进行审核，参照负荷峰谷差与用户协商以得到最优充电计划。分布式控制的激励机制主要分为基于价格的机制和基于激励的机制。基于价格的机制包括分时电价、尖峰电价和实时电价。其中分时电价是目前国内较为常见的一种电价策略，该策略主要是在用电高峰时段适当提高电价，在用电低谷时段适当降低电价，从而激励用户减少高峰时段的用电，降低峰谷差。
2.3V2G技术
V2G技术是一种新型的电网技术，在V2G技术的支持下，电动汽车不仅可以消费电力，还可以在闲置时发挥自身储能作用给电网送电，实现电能在电网与电动汽车之间的双向输送。智能V2G有助于维护电池的使用寿命。动力电池是电动汽车的主要部件，其使用寿命和性能决定了电动汽车的使用性能。并不是对电动汽车的使用时间和充电次数越少，电池寿命越高，如果电动汽车长时间处于闲置状态，没有达到最佳的充放电循环周期，其寿命反而会受损。对电动汽车进行适当的V2G不仅可以降低对电池的损害，还可以为车主带来收益。英国华威大学的一项研究表明，电池的衰减是一个比想象中更复杂的过程，取决于电池寿命、容量吞吐量、温度、充电状态、电流和放电深度等。而V2G是一种有效的技术，可用于优化电池的状态，使得衰减最小化，从闲置的电动汽车中获取多余的能量为电网供电，可以延长电池的使用寿命；但不能过于频繁使用V2G技术，否则会有损电池寿命。
结束语：随着动力电池技术的提高以及政府部门政策的推动，电动汽车将会得到快速普及和推广，这将会对电网的运营与维护产生深远的影响。对电动汽车充电负荷进行优化调度，既有利于电网的安全稳定运行，又可以使用户和电网产生经济效益。
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