周强:《应用分布式储能改善农村地区充电基础设施电力供给条件》

发布日期:2024-08-29

核心提示:5月22-24日,由充电桩网、充换电百人会、光储充换产业联盟联合主办的2024第三届中国国际充电桩及换电站展览会、2024第十届中国国
 5月22-24日,由充电桩网、充换电百人会、光储充换产业联盟联合主办的2024第三届中国国际充电桩及换电站展览会、2024第十届中国国际电动汽车充换电产业大会在上海汽车会展中心盛大举办。本届大会以“聚焦高质量·引领新发展”为主题,集“展览展示+主论坛+11场分论坛+新品发布+品牌评选”为一体。
 
 
在分论坛的设置上,11大专场论坛紧紧围绕充换电产业的热点话题展开,涵盖车桩可信认证、新品发布、超充技术、区域运营、车网互动、社区充电、市场趋势等多个方面,从技术创新到市场应用进行全方位探讨,引领政府部门、专家学者及充换电上下游企业高层等2000+参会代表,一同探讨充换电产业的无限机遇。
 
上海论坛
5月23日, 「社区充电」专场论坛探讨物联网、大数据、人工智能等技术在社区充电领域的应用,提高充电设施的智能化水平,提升用户体验。西安领充创享新能源科技有限公司常务副总裁 周强以《应用分布式储能改善农村地区充电基础设施电力供给条件》为主题进行演讲。
 
演讲全文
 
 
 
周强重点关注了新能源汽车在农村地区的意义和潜在市场。他指出,不仅应关注充电问题,而应该从改善农村电网的角度来探讨当前面临的挑战。
 
一、新能源汽车下乡的意义和潜在市场
 
过去几年,政府大力推动新能源汽车在农村地区的普及。最近,五部委发布了新能源下乡的倡导计划,并公示了99款适用车型。
 
解决新能源汽车在农村的推广问题至关重要。尽管中国城镇化进程迅速,城镇人口已达到63%,但真正的城市户籍人口仅超过55%。这意味着在农村地区,新能源汽车依然有巨大的市场潜力。此外,农村扶贫政策和交通改善措施也促进了农村对新能源汽车的需求。
 
二、农村电网供电问题
 
农村电网建设在新能源汽车下乡的过程中面临诸多挑战。农村电网经常因季节性负荷变化而受到影响,特别是在北方灌溉和节假日期间,这种季节性波动尤为显著。
 
农村更多的负荷是以生活负荷为主,而生产负荷比例较低,因此单向负荷导致的三相不平衡问题比较严重。另外,农村地域广阔、人口分散,电网覆盖范围大,导致线损较高。
 
相比之下,城市的10千伏供电半径通常控制在1公里左右,而农村可能达到2至5公里,这主要是由于农村居民分布广泛,住宅点分散的实际情况所致。在这种背景下,引入电动汽车充电设施将面临极大的挑战。
 
三、分布式光伏发电在农村电网消纳能力受限的问题
 
现在农村光伏能源的建设十分普及和广泛。然而,光伏能源引入了新的问题:农村的电力消纳能力有限,安装光伏设施后常导致农村电网反向过载的情况。在光伏发电量大幅增加时,许多变压器会出现上网受阻的情况,引发反向过载问题。这种情况使得变压器端口电压从220V甚至飙升至约280V,对电力使用和安全都带来了严重挑战和问题。
 
四、农村电网对电动汽车充电的问题分析
 
从电动汽车使用来说,除了考虑网架和电力供应特性外,还需关注诸如接地和漏电保护等电气安全问题。此外,虽然农村地区的乘用车辆占主导地位,但更多的电动车需求涵盖了交通工具、生产工具和运输工具,如微面、微卡等类型,这些车辆在城市中并不常见,但在农村却相对较多。这些车辆的交流充电相对于乘用车来说,其安全性和设计成本上可能相对较弱。
 
目前,农村充电场景主要集中在居民家中充电,但普遍使用缆盒连接家庭插座,类似于两轮车的飞线充电方式。同时,一些规模较大的地区开始集中安装充电桩,特别是在大型集镇,可能会出现类似城市的直流充电站设施。
 
五、分布式储能改善农村用电供电条件的作用
 
他表示,希望通过分布式储能改善农村充电电网的条件。分布式储能研究目前非常活跃,参与的厂商众多,应用范围包括工商业储能、分布式发电的配套储能、光储充一体化场站、微电网系统和配电台区。目前,储能系统主要面向分布式和小型储能。
 
他认为,储能系统的核心问题可以归结为三个关键部分:
 
1.电池子系统:电池的寿命和安全性是储能系统需要解决的主要问题,类似于电动汽车的电池问题。
 
2.电力电子系统:电力电子系统负责电源和电能的各种转换和控制。
 
3.控制系统:这是储能系统的运行策略核心。
 
在储能系统中,除了电池之外,电力电子技术是核心。正如有专家所说,人类文明的进步与控制能源的精度和速度成正比。从早期使用柴火到现在广泛应用电能,新能源的发展在这方面取得了巨大的进步。
 
针对农村台区治理,他指出主要存在以下几个问题:一是线路过载:季节性和周期性过载;二是三相不平衡;三是电压合格率问题:高低电压不稳定,有时光伏发电会导致高电压达280V,低电压降至150V,许多电器无法正常运作;四是光伏阻塞:上网受限,特别是山东地区,光伏发电条件较好,新能源发电功率已占总负荷的55%,超过50%。这反映了中国新能源发展的趋势,山东是全国未来状态的前期缩影。
 
从电力电子技术应用角度来看,最重要的是电力转换和用电电能的精确控制。通过各种拓扑和算法控制,不仅实现功率转换和传输,还能在三相不平衡调节、能源过载和轻载调节、短时间电力中断的供应等方面解决问题。
 
针对三相不平衡和农村单相负荷为主的策略,领充采用了三相四线拓扑,可以单独调节各相,包括正向反向、有功无功的调节。拓扑结构和网架形成网络关系后,拓扑会根据网络阻抗的变化进行自适应调整,三线和四线的工作模式可以自适应切换。
 
控制方法主要通过电力电子对软件的控制,在传统电压环电流环的技术基础上叠加需要的控制环。通过识别端口电压、电流和功率状态,输出所需的补偿电压和电流。
 
电力电子的适应性和储能在配电网线路上的安装位置,利用网络阻抗特性,通过功率电力电子的动态转换,自动识别网络拓扑和网络阻抗状态,采取相应的控制策略。控制目标要么是稳定电压,要么是设定功率目标值,达到均衡线路功率和电压稳定的效果。
 
六、分布式储能改善农村电网供电条件的应用分析
 
(1)过载台区治理
 
农村的回迁楼季节性负荷特别明显。通过分布式储能系统在高峰期进行充放电,可以有效控制变压器负载。红色部分表示通过储能系统的功率调节,将原本超载的负载转移并控制在安全范围内。
 
(2)三相不平衡治理
 
电力电子设备可以自动适应并独立输出三相电,调节后的不平衡状态维持在15%以下。
 
(3)高/低电压治理
 
高低电压问题在农村非常常见,并对用电产生很大影响。通过分布式储能系统的自适应运行,可以自动稳定电压在合格范围内。
 
七、成功案例分析
 
目前领充最大的成功案例之一是和陕西电网的合作项目。从去年年底到现在,陕西电网已经部署了140多台储能设备,分布在10个县乡区域。此外,领充新能源在四川省也通过储能技术投放多个项目,进行紧急用电和用电治理。
 
领充的数字化平台和监控平台是这些应用的重要组成部分。随着充电设施和信息化的发展,监控平台对设备的实时监控积累了大量数据,为进一步研究电力电子和储能技术提供了数据支持。领充通过监控平台采集的储能端口状态与供电公司营销系统中用户端和变压器端的电压比较,治理前后数据对比显示,分布式储能对农村电网的过载、低电压、不平衡问题起到了显著效果,特别是在高/低电压问题上。
 
平台积累的数据不仅对电网治理效果有帮助,还可以用于分析电池充放电监控、系统运行效率等方面。通过对新设备安装、对线路线损、电池充放电日间周期的影响,以及电池充放电倍率和SOC控制的综合分析,进一步研究和验证运行效果,使应用更加实用化。

 
 
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