电动汽车背景.docVIP

1.1 选题背景 随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向[1]。电动汽车作为新一代的交通工具，在节能减排、减少人类对传统化石能源的依赖方面具备传统汽车不可比拟的优势。 电动汽车具备接入电网进行电能补给的能力，受到各国政府的广泛关注。在美国，能源部牵头实施了 EV Project[2]计划，通过免费为电动汽车的用户建设家用充电桩来推广电动汽车的使用。中国在2009年1月，财政部、科技部发布了《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》，提出了“十城千辆”的大规模示范应用计划。2010年4 月，《电动汽车传导式充电接口》、《电动汽车充电站通用要求》、《电动汽车电池管理系统与非车载充电机之间的通信协议》和《轻型混合动力电动汽车能耗量试验方法》4 项国家标准出台，而国家对包括电动汽车在内的新能源汽车也实施了补贴扶持政策。 目前，电动汽车主要分为插入式混合电动汽车(plug-in hybrid electric vehicle ，PHEV) 和纯电动汽车(battery electric vehicle ，BEV) 。随着未来电动汽车的普及，电动汽车大规模接入电网充电，将对电力系统的运行与规划产生不可忽视的影响。这些影响主要包括： 1 ）负荷的增长。电动汽车充电将导致负荷增长，若大量电动汽车集中在负荷高峰期充电，将进一步加剧电网负荷峰谷差，加重电力系统的负担。 2 ）电网运行优化控制难度的增加。电动汽车用户用车行为和充电时间与空间分布的不确定性，使得电动汽车充电负荷具有较大的随机性，这将加大电网控制的难度。 3 ）影响电能质量。电动汽车充电负荷属于非线性负荷，所使用的电力电子设备将产生一定的谐波，有可能引起电能质量问题。 4 ）对配电网规划提出新的要求。在配电网中增加众多充电设施以及大量电动汽车充电，将改变配电网负荷结构和特性，传统的配电网规划准则可能无法适用于电动汽车大规模接入的情景[3]。 在全球新能源汽车的广泛深入研究下,逐步形成了电动汽车产业的商业化、规模化。电动汽车的商业化运营牵涉到全社会各方面，电动汽车的运营需要政府电动汽车整车以及配件生产企业能源供给企业整体运营企业的相互配合，根据不同的组织方式和盈利模式形成了不同的运营模式[4]。 电动汽车充电站的运营究竟选取哪种模式，最主要包括以下三个方面：一是消费者使用的总体经济性、方便性，这关系到运营模式的竞争力；二是能源供给企业的盈利模式，这决定着电动汽车充电站的可持续发展能力；三是对城市电网运行的影响，这是城市整个电网能否安全、高效地运行的关键因素。 1 ） 整车充电中的慢速充电方式可以充分利用低谷电力充电，电费相对降低，但是充电时间过长使车辆的使用十分不便；快速充电方式下充电时间短易于车辆的使用，但是充电费用较高，且会大大缩短电池的使用寿命；而且整车充电模式下初次购买及后续更换电池的费用很高（约占车辆总费用30%~50%）。换电池模式单纯的租赁费和电费支出可能比整车充电模式有一定幅度增加，但是由于节省购买电池的费用，如果政策和管理到位，理论上车辆整个生命时期的运营费用会显著低于整车充电模式，且换电池模式的灵活性、方便性都相对较好。 2 ） 换电池模式属于能源新物流模式。换电池模式有利于电池生产企业规模化、标准化生产，有利于能源供给企业的规模化采购与集约化管理，能够显著降低总运营成本。能源供给企业作为一个相对独立的中间运营商，有利于政府施加更具针对性的扶持和优惠政策，如电价政策、购买电池补贴政策等，容易建立起清晰的财务盈利模式，比单纯提供充电服务可获得更高的经济回报，具有更大的发展空间。 3 ） 整车充电中的快充大量发展将使得电网谐波污染问题突出，治理成本提高。换电池模式集中充电便于统一调度、管理和监控，能够最大程度发挥削峰填谷作用，提高电力系统负荷率，最大限度减少谐波污染等对电网的不利影响，有利于电网的安全稳定运行和电力资源的优化利用。 从目前电动汽车充换电的模式的宏观研判可以看出，以电池慢充、快速换电为特征的运行模式具有明显的优势及发展前途。 运行模式 快速换电（集中慢充） 交流慢速充电 直流快速充电 电能补充时间 5-10分钟 6-12小时 1-3小时 安全性和可操作性 好 好 低或不可行 电池维护 专业维护和管理 缺乏维护和管理 缺乏维护和管理 对电网影响 可有效互动 成规模后，影响较大 影响较大 对用户影响 解除用户对电池寿命、成本和性能顾虑 用户对电池寿命、成本和性能等有顾虑 用户对电池寿命、成本和性能等有顾虑 图1 电动汽车运行模式分析对比 综上所述，换电池模式具有更突出的优势和更广阔的发展前景。考虑到差异化需求