邓曜　熊卫刚

摘要：受金融危机、节能减排等国际形势影响，全球汽车产业进入转型时期，以新能源逐步取代燃油，各国政府也相继出台促进电动汽车产业发展的政策措施。文章对电动汽车储能给电网发展带来的机遇与挑战进行了探讨。

关键词：电动汽车；蓄电池储能；电网发展；新能源发电；节能减排；汽车行业 文献标识码：A

中图分类号：U621 文章编号：1009-2374（2015）33-0080-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.043

1 概述

随着石油等资源的日渐枯竭和可再生能源的发展，新能源电动汽车的发展成大势所趋。受金融危机、节能减排等国际形势影响，促使全球汽车产业进入转型时期，以新能源逐步取代燃油，各国政府也相继出台促进电动汽车产业发展的政策措施。我国就制订了《节能与新能源汽车产业发展规划（2011～2020年）》，规划明确提出汽车工业转型的主要方向是纯电驱动，推广和实施“十城千辆”计划，在公交车、公务车、社会车辆等中推广和示范运营新能源汽车。此外，不少电网企业和石化企业也纷纷宣布进军电动汽车充电站领域，推动电动汽车发展驶向快车道。

2 电动汽车储能的充电模式

电动汽车储能充电模式常见的有三种，即普通充电、快速充电和蓄电池更换。其中，普通充电即为常规充电或慢速充电，需5～8小时，多用于家庭、停车场等场所；快速充电顾名思义在“快”，一般15～30分钟内为蓄电池充电50%～80%，但必须建设快速充电站；蓄电池更换是指用充满电的蓄电池替换掉用完的蓄电池，在未来可能会有移动蓄电池更换车，方便用户及时更换。

上述三种充电模式各有优劣，要根据实际情况进行合理选择。普通充电虽简单方便，但随意性大，会严重影响到电网正常运行；快速充电多适用于应急充电，但需要较大投入建设充电站，且与加油站相比，快充所需时间要更长且会影响到蓄电池寿命；蓄电池更换在换电速度上占有优势，蓄电池的集中统一充电也更有利于电网企业的技术管理，但在实施过程中车用蓄电池务必标准化。普通充电和快速充电是目前最为常见的充电形式，但若仅止于这两种充电方式，不论是对电力企业自身发展，还是对电动汽车的推广，都不具有很大的推动作用。2010年末，由中国普天自主研发的国内首套动力电池自动快换系统投入使用，该系统可对不同类型电动汽车进行电池更换，且耗时仅需3分钟，与传统汽车加油或加气所用时间近乎相同。因此，国家电网确立了“换电为主，插充为辅，集中充电，统一配送”的商业模式，结合我国电动汽车产业发展现状加以创新，使得我国在世界电动汽车产业标准制定上赢得话语权。

3 无序充电的负面影响——谐波污染

电动汽车充电机的工作原理主要有三类：不控整流+斩波器、不控整流+DC/DC变换器（有高频变压器）、PWM整流+DC/DC变换器（有高频变压器）。第一类充电机属于早期产品，由工频变压器、不控整流和斩波器组成，特点是直流侧电压纹波小、动态性能好、工频隔离、体积大、电网侧电流谐波大和变换效率低。第二类充电机由工频变压器、三相不控整流和高频变压器隔离DC/DC变换器组成，特点是直流侧电压纹波小、动态性能好、高频隔离、体积小、电网侧电流谐波大和变换效率低。第三类充电机由三相PWM整流和高频变压器隔离DC/DC变换器组成，特点是高频隔离、装置体积小、输出纹波低、动态性能好、电网侧电流谐波较小、变换效率高。电力谐波已成为电力系统的一大公害，谐波污染会给电气设备、电力线路运行等带来极大的消极影响，如影响测量仪表的精准度、易损坏大容量电容器、电力导线过热、保护装置误报警等问题。针对充电设备所带来的谐波污染，必须采取有效措施加以控制，应对措施包括：（1）严格遵循与谐波相关的国家标准，从总体上控制谐波水平；（2）增加环流装置的脉动数，有效降低谐波电流的有效值；（3）加装滤波装置，有源滤波器、无源交流滤波器皆可；（4）按照同时设计、同时施工、同时投运、同时验收的原则进行谐波治理，保证电能质量以及电力系统的经济、安全运行。

4 集中充电的积极影响

4.1 有利于电网削峰填谷

作为稳定电源的一种，电动汽车蓄电池的能量补偿作用可作为电网储能电源，一般在电网非峰荷时间对蓄电池进行充电，当峰荷来临时进行放电，以充分发挥对负荷曲线削峰填谷的补偿作用。

为应对电网尖峰负荷，传统调峰措施主要是通过加大电网投资和新增后备电源容量建设，但由于利用率低，造成资源浪费的现象十分严重。与之相比，在应对尖峰负荷方面，电动汽车蓄电池储能可提高能源利用率，不仅能大量减少投资成本，而且具有节能减排的优越性。

4.2 有利于蓄电池的集中管理

作为电动汽车的重要组成部分，蓄电池性能的好坏对汽车的动力性和燃料的经济性都有重要的影响。同时，蓄电池充电和放电状态的好坏直接关系到蓄电池的电性能与使用寿命。因此，在蓄电池投入使用后，必须定期充电和放电，充电是为了及时恢复蓄电池储存电能的容量，满足电动汽车用电需求；放电是检验蓄电池容量参数，促进电极活性物质的活化反应。

快速充电是利用大电流对电动汽车充电，这种简单直接的充电模式不仅会冲击电网供电质量与效率，而且会缩短电池寿命。与之相比，蓄电池集中充电则具有显著优势。

5 集中充电带来的发展新机遇

5.1 推动新能源发电技术实用化

随着全球温室效应的加剧以及传统能源的匮乏，加速了新能源的发展与应用，风能、太阳能等新能源逐渐投入到发电产业中，但由于这些新能源自身所固有的随机性、间歇性等特性，决定了其规模化发展会给电网调峰与电网安全运行带来不稳定性影响。以风力发电为例，当风速低于稳定风速时，风电机功率急速降低，若得不到及时处理，则会引起电压跌落、闪变及跳闸等情况的发生，严重威胁着电网运行的稳定性与可靠性。

储能设备的应用，能很好地弥补新能源发电的随机性与波动性，实现电能功率的平滑输出，是新能源发电技术实用化的重要措施。目前全球电力储能技术主要包括三大类：物理储能（抽水蓄能、飞轮储能等）、化学储能（锂离子电池、钠硫电池、镍镉电池等）、电磁储能（超导电磁储能）。将电动汽车蓄电池与各储能设备结合起来，通过调节新能源发电电压或频率变化等，使风能及太阳能大规模发电成为可能，在未来能成为常规电网的重要组成部分。

5.2 推动相关技术研究发展

电动汽车蓄电池的规模化集中充电，对于蓄电池生产技术与放充电控制技术研究具有重要推动作用。通过组织和强化蓄电池技术研究，发挥技术优势，使设备性能有进一步提升。此外，为形成统一的蓄电池技术标准体系（充电标准、通信标准、电池标准等），集中充电模式就通信协议、充电接口等方面标准，要求汽车厂商、电力企业、电池厂商之间达成一致。

5.3 推动智能电网的建设

随着电池技术的日臻成熟，电动汽车电源或负荷也能实现灵活转变，在用电高峰期放电，在用电低谷期充电，使电力峰谷负荷差逐步缩小，电网负荷趋于平衡，以保证电网的稳定安全运行。为有效提高电网利用率，减少电网建设投资，我国电力系统逐步朝智能电网方向迈进，形成集信息化、数字化、自动化、互动化等特征为一体的自主创新电网新模式。

关于“风车互补”、电动汽车与智能交通系统信息交互等方面，我国也有进一步研究并初显成效，2010年上海世博园区展示了纯电动汽车与电网之间的能量双向可控流动，充分显示了电动汽车作为分布式储能的应用潜力。

6 结语

综上所述，电动汽车充换电业务的兴起将汽车企业与电网企业发展连结在一起，电动汽车储能给电网企业带来发展的新机遇，为跨领域、跨行业合作提供平台。蓄电池换电模式使电动汽车储能充电像燃油车加油一样便捷，为电池维护、有序充电、电网应急用电等奠定基础。电网企业要充分抓住这一发展机遇，做好运营管理系统的研发与应用工作，为充换电服务网络建设提供技术支持。

作者简介：邓曜（1980-），男，湖北黄梅人，国网江西省电力公司九江供电分公司技师，工程师，研究方向：市场营销；熊卫刚（1975-），男，江西九江人，国网江西省电力公司九江供电分公司技师，工程师，研究方向：电力市场营销。

（责任编辑：秦逊玉）