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杂谈有序充电

有序充电就是通过技术、价格和现场等手段,在电网区格、建筑园区和充电场站内,对充电需求进行空间和时间上的调配, 以实现最大限度利用现有配电容量和/或最大限度提供充电服务,从而在安全用电的前提下最大限度提升充电基础设施的盈利能力。

——杨老湿

1、现状痛点

随便举的三个例子,纯为了举栗,不要杠

场景一:城区现有小区

买电车的业主越来越多,小区停车场需加装10台7kW交流壁挂充电桩用于夜间充电。初步计算需增加50kVA+变压器容量,现有变压器容量仅剩约15kW且电力部门反馈无法增容。

场景二:新能源物流配送车充电站

老板发大财,业务越做越大,需在现有物流园区充电场站中新增5台120kW直流充电桩。初步计算需增加500kVA+变压器容量,但现有变压容量已满且电力部门反馈新增变压器容量需3个月。而这3个月是扩展业务的最佳窗口期,3个月后被对手占去的市场份额已经不需要这个老板再去拓展业务。

场景三:新建公共充电场站

方便市民出行,拟在某市中心公园部署7kW交流和120kW直流充电设施,总配电容量需要新增3台800kVA变压器。但政府划拨资金有限,鉴于其公共服务属性,盈利不可预测性强,拟引进的充电运营商也犹豫不决,项目停滞不前。

讲真,我国的配电网可以说是傲视全球了,但几十年前的设计师们断然没想到未来有一天会出现一个叫电动汽车的东西,需要180kW-200kW单枪输出功率的电能供应(也即对应200-250A的大电流)且最要命的是还大量随机的分布在电网各处并随机地接入/退出。

2、各种定义

(1)百度百科

  • 百度定义

在满足电动汽车充电需求的前提下,运用实际有效的经济或技术措施引导、控制电动汽车进行充电,对电网负荷曲线进行削峰填谷,使负荷曲线方差较小,减少了变压器容量需求,保证了电动汽车与电网的协调互动发展。

  • 百度目标

根据电网的安全运行状态,电动汽车有序充电控制一般以充电时间和充电功率为控制变量。

以经济性最优为目标:结合电网分时电价时段划分与局域配电网负荷波动情况,以用户充电费用最小和电池起始充电时间最早为控制目标

以对电网影响最小为目标:基于己有配电网络和常规用电约束,优化电动汽车大规模接入情况下的充电功率,使之能最大限度地利用己有配电网,提高配网运行的经济性

(2)民间定义

  • 从国网/南网的角度来说,电能在网格小区间的有序调度,包括空间调度和时间调度。(这也解释了为什么电网兴建的储能电站基本都是需求响应型的,而通过电价调节对于电网来说目前暂不可行是因为基本电价仍然受到监管)。

  • 从充电运营商的角度来说,通过场站现场管理、充电费率、活动补贴等手段,在其充电网络内引导其用户在尽可能在期望的时间和地点进行充电。

3、各种价值

·从国网/南网的角度来说

配网安宁,领导安心,用电安全,领导放心。如若能在大范围内合理调度充电所需的电能甚至预测充电需求,将是能源互联网、绿能接入、电力交易的又一应用,同时也能在社会面集约资源,减碳减排,从而发挥国企应用的作用。

·从充电运营商的角度来说

充分利用现有资源,盘活充电网络,扩大营收且无过多的投入;其次,一定程度上保证了现有固定投资的未来保值,改善全成本TCO结构;最后,参与电网需求响应,配合能源调度,增加营收品类。

·从个人车主的角度来说

我们毫不势利地把车主分为有钱和没钱两类:

没钱摆烂型:无感,能充就好,过程不重要,只看最后充完的结果。比如晚上正常下班到家六七点钟,只要第二天早上出发的时候是充满的就好了,不在意充电途中是否因有序充电而调低充电功率甚至停止充电。

有钱随意型:在有限资源下,有钱人不论在哪里都可以得到更多照顾,即便是有序充电,有钱的车主可以通过加价的方式获得更多的充电功率,从而更快地完成充电过程。

不过不论怎样,有序充电为更多的个人车主提供了充电的可能性,大幅降低排队的时间成本和精力成本,为新能源电动汽车的普及打下了扎实的基础。

回到文初的三个假设场景,可以期待使用有序充电后的收益是:

场景一:时间管控有序充电。多台车辆均需要充电时按接入的先后顺序,从晚10点至次日早6点,以每N台车辆为一个充电轮次,轮流对所有车辆进行充电,不论充电量如何,以充电时间作为判定依据,时间到,则充电止。虽然该有序充电管理方式不能满足个别车主充满电或第二天出行的要求,但保证了有限配电容量资源下的公平性,此时也不建议采用“价高者充”的管理策略。

场景二:园区有序,忙闲结合。夜间使用动态有序充电,充电桩全部接入车辆,夜间根据整站整个园区的负载情况分配充电功率;白天闲时正常充电,忙时按现有变压器安全的满功率容量对单台电动物流车进行快速补电。

场景三:综合有序,提升盈利。根据有序充电的系统方案设计,通过价格和现场的双重管理,引导实现特定时间充电,培养充电习惯,可减配1-2台变压器,降低初期静态投资,推进项目顺利进行。

4、规范标准

国家层面尚无国标或规范,主要由国家电网推动,充电设备必须接入电网智慧车联网平台,接受调控策略或指令。

政策引导:

•  国办发〔2020〕39号《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》

•  国家发展改革委、国家能源局、工业和信息化部、财政部 《提升新能源汽车充电保障能力行动计划》(发改能源〔2018〕1698号) 

• 《国家发展改革委等部门关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》发改能源规[2022]53号

•《北京市人民政府办公厅关于进一步加强电动汽车充电基础设施建设和管理的实施意见》京政办发〔2017〕36号

•   上海市促进电动汽车充(换)电设施 互联互通有序发展暂行办法 

•   上海市《关于本市进一步推动充换电基础设施建设的实施意见》

•   江苏省居住(小)区新能源汽车充电设施有序充电技术规范

•   江苏省人民政府办公厅《江苏省新能源汽车充(换)电设施建设运营管理办法》苏工信规〔2022〕2号

技术规范:DB31/T1296-2021 《电动汽车智能充电桩智能充电及互动响应技术要求》

杨老湿推测,除非配电建设与充电基础设施铺设能同步,否则目前配电容量尚可颤颤巍巍满足交流充电,一旦360kW/480kW的超充/闪充/极速充全面铺开,仅靠行政手段不予批复或者拿条建设,绝不是解决之道。所以,在《上海市促进电动汽车充(换)电设施互联互通有序发展暂行办法》中明确指出“充电站点评价指标及评分细则(以站点为单位评定)智能有序充电,经线下审核及线上调度,可实现设施智能有序充电调度的站点,得5分;否则不得分”,直接将有序充电与充电场站的补贴申领挂钩;再有,如成都居民小区“统建统筹”下的供方,会不会联手将有序充电作为基础要求甚至准入门槛。

结语

狭义的有序充电通过“桩-平台”或能源路由完成,平衡单个接电点的各个维度;广义的有序充电则通过电网调度、价格机制等时空手段,寻求社会资源的充分利用和合理分配。对于车主而言,有序充电将培养车主的充电习惯,培育谷电市场,从而可能激发新的业态。

最后,有序充电的实现主要依靠软件算法和硬件采集的联动并同时考虑容错机制等安全措施,并不是拍脑袋动动嘴就可以随便搞的,请敬畏科学,尊重技术,栓Q~

来源:第一电动网

作者:杨老湿

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大牛作者

杨老湿

工信部紧缺型人才,中国充电桩协会专家组委员,鹏城论电创办人,被新能源电动汽车耽误的相声演员,微信搜索:杨老湿的EV圈儿

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