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。
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5月23日,「车网互动」专场论坛聚焦“创新、协调、绿色、开放、共享”作为车网互动标准化的理念,深入探讨如何通过技术创新、市场管理,推动车网互动标准化,助力打造互利协同的充换电产业高质量发展生态。北汽福田汽车股份有限公司新能源系统副总工程师邵长宏以《产业园区V2X多元协同电能互动解决方案探讨》为主题进行演讲。
演讲全文
各位专家、各位同仁,大家好!
首先,非常感谢主办方邀请我参加这次大会,共同探讨车网能源互联的话题。遗憾的是无法亲临现场,深表歉意。今天我将与大家分享“车网能源互联技术及产业园区示范案例”。
一、产业园区光储充放的能源系统
在园区的微网系统中,包括生产办公用电、电动车辆充放电、新型能源发电和储能系统等。电动车辆在这个系统中不仅是移动的能源需求体,也是能源存储载体。特别是在新能源生产企业,大量新能源车辆可以在园区微网中起到储能的作用,利用好其储能的一面,可实现新型能源发电的充分消纳,实现调峰调谷,降低生产和车辆用电的碳排放。要实现这些功能,必须探讨车辆V2L和V2G的功能及其信息交互。
二、车网能源互联技术——车端技术及功能
早期传统车辆实现V2L功能主要通过低压系统提供单向220V用电,这类电源通常在500W以下,适用于小型电子设备,比如车载笔记本插座,其转换效率一般较低。
随着电动汽车的发展,双向OBC可以实现大功率V2L功能,但需要对OBC的调压电路从LLC电路更改为CLLC电路,前端的PFC还要增加正弦滤波器。
通过交流充电口,实现V2L和V2G功能,利用充电口插座、插排模拟交流桩的交互逻辑,提升系统的效率和可靠性。
若要实现大功率V2L,为外部设备供电,交流口已无法满足需求。为了实现更大的功率必须选择直流端口,需要隔离的能量转化设备。但是,能量转化设备的体积较大,并不适宜车载,成本高且应用场景有限。
上述试验方式要么功率太小,要么需要外接单独的设备,都不是车与网互联的最佳方式。若能充分利用充电桩的资源会是一种不错的路径。随着技术的发展,开发了可并网的OBC模块和具有V2G功能的充电桩,实现了从交流端口和直流端口实现V2G功能,真正实现车与网的交互。
当充电桩变为V2G桩时,其功率部件由原来的不可控模块变为双向可控模块,实现双向电压与功率调节。然而,实现V2G功能并不仅仅是技术上的改进,必须建立车与桩的交互逻辑及故障保护策略,才能实现车与网的双向交互和能量调度。实现车与桩的交互和控制策略后,车辆是否可以直接回馈电网?电网系统中的能量是实发实用用的特性,且单个桩的能量较小,需聚合大量V2G功能的车辆与电网进行交互,接受电网的调度才能够回馈电网。这就需要对车辆充放电策略和调度进行管理,对动力电池的安全进行管理,并解决车辆充放电安全与电网调度的问题。
三、福田汽车产业园区光储充放一体化微网能源管理系统
基于充分利用车辆电池资源、充分消纳光伏、电解制氢储能,储备的氢再为氢燃料电池车辆加注氢的需求,福田汽车对光储充一体化微网能源管理系统进行了研究和实践:
系统主要由V2G充电桩、受控可调度普通桩(实现有序充电)、光伏系统、电解制氢储氢系统、氢燃料电池发电系统、园区生产负荷等组成。为充分消纳光伏电能,在用电负荷较低时,将光伏发电为车辆充电或制氢;并在光伏发电不足时,利用车辆储能设备将电能放回电网供负载使用,这需要建立一套能源管理和调度系统。能源管理系统主要监控各系统运行状态和规律,并制定能源管理和调度策略,例如光伏消纳策略、车辆充放电管理、车辆动力电池安全管理、充电场站消防联动及系统安全故障防护,其中车辆动力电池安全管理包括车辆SOC管理、电池健康状态管理及充放电控制策略。最终,还会对数据进行统计分析,优化控制策略及核算碳排放指标,确保新能源车辆的低碳生产制造。
在能源系统中,配置大量的V2G充电桩,尽可能多的接入车辆的动力电池。微网系统配置时遵循一个原则:可调度能量充分消纳光伏,车辆并且能够在夜间吸收谷电,补充光伏的不足;利用电解制氢缓解电动车辆充电功率不够的问题,希望将中午光伏发电高峰时期,无法消纳的光伏存储至车辆或进行电解制氢。有希望在光伏不足时通过车辆放电,为负载供电,夜间时车辆可吸收电网低价电,第二天光伏不足时再放电补充。
福田汽车光储充放一体化车网能源互动的微网管理系统,目前在停车场布置了135个V2G充电桩,6MW光伏系统,未来会拓展至所有生产工厂。
1)车辆采用缓充缓放,不影响电池寿命,也解决了长期充放的安全问题;
2)通过大量充电枪将车辆电池接入系统,解决了能源调度功率的问题;
3)车辆流动不会影响电网端可调度能源功率。
能源系统中还对工厂中的用电负荷较大的设备进行监控,尤其是对油漆车间内具有大滞后环节环节、且负荷较大的制冷、制热设备调控,实现有预测、有规划的智能化能源调度系统。为了更好的确保车网能源互联系统的稳定性,还配置了50个受控的普通桩,用于作调节负载。
四、车网能源互联在商用车领域的未来应用场景
电动车辆是一个能源的需求体,也是一个能源储存载体,充分利用这个移动的能源载体对国家、对企业都是非常有利的。未来在新能源车辆制造工厂内,充电场站,工业园区等等均可以实现车辆有序充放电,避免新能源车辆充电对电网带来的冲击,微网内的消纳和利用,有利于国家大电网的能源调度。
但目前行业技术还在不断完善,还需要不对推进光储充一体化的设备研发,比如光伏并网设备直接逆变并网,充电桩仍然需要重交流电网获取电能,多了一个DC/AC、AC/DC的环节。未来研发共用低压直流母线(800V)的柔性直流配电,实现直流母线的互济等等关键技术还需要不断攻关和完善。
国内车网互动的技术标准还不够完善和统一,在局域网内还可以实现车网的互动,无法实现市场大规模车辆的车网互动。这都需要汽车行业和能源行业各位同仁齐心协力推动,实现一个车网能源互联的时代。