基于V2G技术的电动汽车充放电控制的研究

谢华伟

摘要：针对由于电动汽车的人均保有量逐渐增大，大量的汽车无规律的充电会给电网系统带来很大的波动、严重的影响。基于V2G（Vehicle to Grid）技术的电动汽车充放电实现了能量在供电系统和电动汽车储能电池之间的双向互动，鉴于电动汽车的充放电特性，通过仿真模拟实现了电动汽车的充放电功率变换过程，从而在合适的时间合理控制V2G的接入点以达到调控电控汽车充放电时序的目的。

关键词：电动汽车；V2G；充放电控制

全球环境的日益恶化，全球都越来越重视新型清洁能源的突破。然而随着用户数量的迅速增长，电动汽车的单项用电负荷日渐加重，同时鉴于用户的充电时间分布具有很大的随机性，因此成规模的电动汽车无规则充电过程会给电网该时段的负荷以及运行情况产生了严重的影响[1]。电动汽车的储蓄电池不仅能够从电网系统侧吸收电能，而且在电网的负载荷电量处于高峰期时，能够通过利用电动汽车的电能双向变换技术（V2G）向电网系统反送电能。因此，基于V2G技术合理的调控电动汽车的充放电时序，对于改善电网的可靠运行和大力推广清洁能源利用以及改善环境有重大的意义。

1 充电负荷模型

對于整个电动汽车的现有存量来讲，占有率最大的车型是普通私家电动汽车。影响电网负荷的最主要因素就是私家所有的纯电动汽车的充电负荷需求造成的。

车主的个人充电习惯、电动汽车车载电池性能参数等因素会使得电动汽车的充电受到的很大影响，因此单辆充电过程存在着较大的不确定性，然而规模化的电动汽车的充电过程特征将满足一定的数学概率模型[2]。可以通过叠加计算得出的单台电动汽车的充电负荷的变化过程以及变化量，就可得到大规模电动汽车的充电负荷曲线图，从而详细的分析电动汽车充电过程。本文在计算电动汽车充电所需求的负荷量的时候以天为单位。

由于电动汽车在充电时的功率需求和负荷需求受多种不确定因素的影响，如：气温、电压等。参考目前电动汽车的发展趋势，在通过充电负荷模型计算电动汽车的充电负荷时，需要提前做出以下几种假设：

（1）某市至2020年、2025年纯电动私家汽车的保有量分别可达到10万台和40万台。

（2）在认为手动的充电情况下，电动汽车开始充电的时间是由私家车车主自己根据实际情况合理安排的，但是依然存在一定规律，该规律满足N（9，0.52）和N（18.5，1.52）的正态分布，假设其所占比例分别是0.3和0.7。

基于以上假设，预计至2020和2025年，本市的私家电动汽车一天内的充电负荷曲线如图1所示：

由图1可知，私家车车主选择充电的时间集中出现在上午9点和下午18点30分，因此网侧系统用电负荷的高峰期就出现在这两个时间段内。但是用电负荷在正午和凌晨两个时段进入了低谷期。不远的将来规模化的电动汽车接入电网，必然会增加电网的用电负荷，因此我们采用调度方案以及预估需求侧等方法来控制调节[4]。

2 控制策略

利用V2G技术实电现能量的双向流动，本文采用了多相交错并联的非隔离型Buck/Boost双向DC变换装置作为控制策略的硬件电路。

图2是储能充电缓冲系统的控制结构。本文通过设定快速充电电流il和预置的配电网注入电流的增大斜率R1和降低斜率R2预估出配电网的注入电流i*d。通过储能充电时的电流参考值i*ch以及充电时的负荷电流il计算得出储能时的电流参考值为i*es，直流变换装置的内环采用低压侧电感电流的跟踪控制策略[5]。

3 结论

V2G无论从社会层面还是经济层面都能做出突出的贡献。本文论述了V2G的转换过程并介绍了V2G技术的主要功能，给出了新能源电动汽车在充电过程中的控制方案。随着V2G技术的广泛应用，充电技术策略日益完善，绿色能源汽车取代传统燃油汽车一定会实现。

参考文献：

[1]高赐威，张亮.电动汽车充电对电网影响的综述[J].电网技术，2011，2（35）：127-131.

[2]刘坚，湖泽春.电动汽车作为电力系统储能应用潜力研究[J].研究与探讨，2013，7（35）：32-37.

[3]贾雍，岑康.V2G技术与电动汽车充电策略研究[J].电气开关，2017，（4）：8385.

[4]谈丽娟.V2G模式下电动汽车充放电控制策略研究[D].南京：南京师范大学，2015.

[5]蒲松林.电动汽车充电站储能缓冲控制策略与在线监测系统设计[D].重庆：重庆大学，2014.