论文部分内容阅读
一、电动汽车发展概述
（一）发展电动汽车的意义
1.发展电动汽车可以降低对石油资源的依赖，保障国家能源安全；2.发展电动汽车可以改善城市空气质量，降低噪声污染，有利于人类健康；3.发展电动汽车，可有效提高电能在终端能源消费领域的比重，利用夜间充电，实现“填谷”，提高机组利用率；4.从我国自身的汽车产业发展角度看，通过电动汽车技术的突破，缩短和先进国家的汽车发展距离，实现汽车工业的跨越式发展。
（二）电动汽车分类
1.纯电动汽车；2.混合动力汽车：可外接充电的混合动力汽车；3.燃料电池汽车。
（三）我国电动汽车发展情况
我国自“八五”以来，在研发电动汽车方面取得了一系列科研成果。科技部在“十五”组织实施国家863计划“电动汽车”重大专项，建立了“三纵三横” 研发布局。
我国在“十一五”启动了国家863计划节能与新能源汽车重大项目。
2009年1月，国家科技部和财政部共同启动了“十城千辆”电动汽车示范应用工程。北京、上海、重庆、长春、大连、杭州、济南、武汉、深圳、合肥、长沙、昆明、南昌等13个城市入选，预计近期将再增加7座城市。
目前国内纯电动汽车主要有公交、环卫、电力等行业的集团用车，及微型电动汽车等。
预计到2015年，我国纯电动汽车将达到30万辆。
二、电动汽车能源供给系统
（一）能源供给系统构成
电动汽车的能源供给系统由供电系统、充电系统和电能存储系统组成，实现电能由交流在线向直流离线存储的变换，为电动汽车行驶提供直流电能供给。
其中供电系统主要由供电设备以及电能质量监测控制设备构成。充电系统主要由地面充电机、车载充电机、充电监控构成。电能存储系统主要由动力电池、能量管理系统构成。
（二）动力电池
1.铅酸电池可靠性好，价格便宜，但比能量低（30～40Wh/kg）、使用寿命短（单体300～500次），对环境污染严重。2.镍氢电池属于碱性电池，比能量较高（60～80Wh/kg）、寿命较长（单体：500～800次），在高温下使用存在电荷量急剧下降等缺点，主要应用于混合动力汽车。3.锂离子电池具有比能量高（100～120 Wh/kg）、寿命长（单体：1000次以上），是国内外公认的电动汽车动力电池发展方向。但锂离子电池成组寿命短（成组应用到公交车上后，循环寿命只有400～600次），导致电动汽车经济性差，严重制约电动汽车发展。此外电动汽车用动力电池组无统一标准，不同电动汽车间的动力电池无法通用。
（三）电动汽车充电方式
1.常规充电；2.快速充电；3.电池更换；4.车载充电；5.超级电容快充模式。
三、电动汽车对电网的影响
（一）电动汽车充电对电网负荷的影响
电动汽车可以在电网负荷低谷时段充电，发挥“填谷”作用。以北京市现有发输配电能力，其谷电可利用电能量约为2694万kWh，按照日行90km耗电量18kWh计 ，夜间低谷时段可为约150万辆电动轿车充满电。
（二）电动汽车充电对电网输配电设施建设的影响
至2009年9月底，我国发电装机容量为8.3亿千瓦；至2009年8月底，我国汽车保有量超过7000万辆。假定每辆电动汽车充电功率为10千瓦，则全国所有车辆都变为电动汽车，同时充电总功率将达到7亿千瓦。
未来随着电动汽车保有量的增加，电动汽车作为用电负荷的影响将日益增大，如控制协调得当，将提高发电机组和电网的利用率，提高运行效益。
但如果协调不好，无序充电得不到有效控制，将会出现“峰上加峰”，增大电网调峰难度，加大了输配电网建设的压力，降低发电机组和电网的运行效率。
（三）电动汽车充电对电能质量的影响
电动汽车充电将影响电网的电能质量，增加电网谐波含量。电动汽车充电机是一种非线性设备，其产生的谐波主要是5k±1次谐波。如果不加治理，将导致电网损耗增加、设备过热及寿命损失、对控制和通信电路的干扰等，同时会造成电压畸变、功率因数下降，影响电网中其他用电设备的正常运行等。这些问题在进行电动汽车充电基础设施建设时必须考虑。
通过对天津市中新生态城公交车充电站进行测试，当60台充电机同时投入充电运行时，其含有的电压谐波含有率可以达到6%以上，电流谐波含有率达到30%以上，远远超出国家标准。当有源滤波设备投入运行时，可有效治理谐波，保证电能质量。
四、电动汽车与智能电网
（一）智能电网是电动汽车规模化应用的必要基础
1.智能电网可实现电动汽车有序充电；2.降低电动汽车供充电基础设施投入；3.促进电动汽车基础设施建设。
（二）电动汽车促进可再生能源发展
电动汽车将成为智能电网的分散式储能单元，促进可再生能源发电的利用。风能及太阳能等可再生能源发电功率波动性大。电动汽车动力电池具有存储电能的特性，可以有效平抑功率波动，提高电网接纳可再生能源发电的能力。
（三）国外电动汽车与智能电网相关研究情况
1.V2G技术研究及其应用（美国等）
（1）V0G
Vehicles Plug-in without Logic/Control
即接（入电网）即充方式
（2）TC
Timed Charging
时间控制方式，电动汽车在一个给定的时刻开始充电
（3）V1G
Vehicles Plug-in with Logic/Control regulated charge
电动汽车充电受电网控制方式，电动汽车与电网进行实时通信，可在电网允许时刻进行充电，但不能向电网反馈送电。
（4）V2B
Vehicles Plug-in to Buildings/Communities with regulated charge/discharge
电动汽车与建筑物的能量管理系统通信，并受其控制，实现电动汽车与建筑物供电系统之间的能量转换（充、放电）。
五、结束语
电动汽车未来发展前景广阔，不仅有利于国家的节能减排及发展低碳技术，同时也为可再生能源的利用提供了必要的基础。但总体上电动汽车的发展以及普遍应用均需要依赖于动力电池技术的突破。随着科技进步，电动汽车必将成为未来汽车业及智能电网的发展趋势。
（一）发展电动汽车的意义
1.发展电动汽车可以降低对石油资源的依赖，保障国家能源安全；2.发展电动汽车可以改善城市空气质量，降低噪声污染，有利于人类健康；3.发展电动汽车，可有效提高电能在终端能源消费领域的比重，利用夜间充电，实现“填谷”，提高机组利用率；4.从我国自身的汽车产业发展角度看，通过电动汽车技术的突破，缩短和先进国家的汽车发展距离，实现汽车工业的跨越式发展。
（二）电动汽车分类
1.纯电动汽车；2.混合动力汽车：可外接充电的混合动力汽车；3.燃料电池汽车。
（三）我国电动汽车发展情况
我国自“八五”以来，在研发电动汽车方面取得了一系列科研成果。科技部在“十五”组织实施国家863计划“电动汽车”重大专项，建立了“三纵三横” 研发布局。
我国在“十一五”启动了国家863计划节能与新能源汽车重大项目。
2009年1月，国家科技部和财政部共同启动了“十城千辆”电动汽车示范应用工程。北京、上海、重庆、长春、大连、杭州、济南、武汉、深圳、合肥、长沙、昆明、南昌等13个城市入选，预计近期将再增加7座城市。
目前国内纯电动汽车主要有公交、环卫、电力等行业的集团用车，及微型电动汽车等。
预计到2015年，我国纯电动汽车将达到30万辆。
二、电动汽车能源供给系统
（一）能源供给系统构成
电动汽车的能源供给系统由供电系统、充电系统和电能存储系统组成，实现电能由交流在线向直流离线存储的变换，为电动汽车行驶提供直流电能供给。
其中供电系统主要由供电设备以及电能质量监测控制设备构成。充电系统主要由地面充电机、车载充电机、充电监控构成。电能存储系统主要由动力电池、能量管理系统构成。
（二）动力电池
1.铅酸电池可靠性好，价格便宜，但比能量低（30～40Wh/kg）、使用寿命短（单体300～500次），对环境污染严重。2.镍氢电池属于碱性电池，比能量较高（60～80Wh/kg）、寿命较长（单体：500～800次），在高温下使用存在电荷量急剧下降等缺点，主要应用于混合动力汽车。3.锂离子电池具有比能量高（100～120 Wh/kg）、寿命长（单体：1000次以上），是国内外公认的电动汽车动力电池发展方向。但锂离子电池成组寿命短（成组应用到公交车上后，循环寿命只有400～600次），导致电动汽车经济性差，严重制约电动汽车发展。此外电动汽车用动力电池组无统一标准，不同电动汽车间的动力电池无法通用。
（三）电动汽车充电方式
1.常规充电；2.快速充电；3.电池更换；4.车载充电；5.超级电容快充模式。
三、电动汽车对电网的影响
（一）电动汽车充电对电网负荷的影响
电动汽车可以在电网负荷低谷时段充电，发挥“填谷”作用。以北京市现有发输配电能力，其谷电可利用电能量约为2694万kWh，按照日行90km耗电量18kWh计 ，夜间低谷时段可为约150万辆电动轿车充满电。
（二）电动汽车充电对电网输配电设施建设的影响
至2009年9月底，我国发电装机容量为8.3亿千瓦；至2009年8月底，我国汽车保有量超过7000万辆。假定每辆电动汽车充电功率为10千瓦，则全国所有车辆都变为电动汽车，同时充电总功率将达到7亿千瓦。
未来随着电动汽车保有量的增加，电动汽车作为用电负荷的影响将日益增大，如控制协调得当，将提高发电机组和电网的利用率，提高运行效益。
但如果协调不好，无序充电得不到有效控制，将会出现“峰上加峰”，增大电网调峰难度，加大了输配电网建设的压力，降低发电机组和电网的运行效率。
（三）电动汽车充电对电能质量的影响
电动汽车充电将影响电网的电能质量，增加电网谐波含量。电动汽车充电机是一种非线性设备，其产生的谐波主要是5k±1次谐波。如果不加治理，将导致电网损耗增加、设备过热及寿命损失、对控制和通信电路的干扰等，同时会造成电压畸变、功率因数下降，影响电网中其他用电设备的正常运行等。这些问题在进行电动汽车充电基础设施建设时必须考虑。
通过对天津市中新生态城公交车充电站进行测试，当60台充电机同时投入充电运行时，其含有的电压谐波含有率可以达到6%以上，电流谐波含有率达到30%以上，远远超出国家标准。当有源滤波设备投入运行时，可有效治理谐波，保证电能质量。
四、电动汽车与智能电网
（一）智能电网是电动汽车规模化应用的必要基础
1.智能电网可实现电动汽车有序充电；2.降低电动汽车供充电基础设施投入；3.促进电动汽车基础设施建设。
（二）电动汽车促进可再生能源发展
电动汽车将成为智能电网的分散式储能单元，促进可再生能源发电的利用。风能及太阳能等可再生能源发电功率波动性大。电动汽车动力电池具有存储电能的特性，可以有效平抑功率波动，提高电网接纳可再生能源发电的能力。
（三）国外电动汽车与智能电网相关研究情况
1.V2G技术研究及其应用（美国等）
（1）V0G
Vehicles Plug-in without Logic/Control
即接（入电网）即充方式
（2）TC
Timed Charging
时间控制方式，电动汽车在一个给定的时刻开始充电
（3）V1G
Vehicles Plug-in with Logic/Control regulated charge
电动汽车充电受电网控制方式，电动汽车与电网进行实时通信，可在电网允许时刻进行充电，但不能向电网反馈送电。
（4）V2B
Vehicles Plug-in to Buildings/Communities with regulated charge/discharge
电动汽车与建筑物的能量管理系统通信，并受其控制，实现电动汽车与建筑物供电系统之间的能量转换（充、放电）。
五、结束语
电动汽车未来发展前景广阔，不仅有利于国家的节能减排及发展低碳技术，同时也为可再生能源的利用提供了必要的基础。但总体上电动汽车的发展以及普遍应用均需要依赖于动力电池技术的突破。随着科技进步，电动汽车必将成为未来汽车业及智能电网的发展趋势。