周強(qiáng)：《應(yīng)用分布式儲能改善農(nóng)村地區(qū)充電基礎(chǔ)設(shè)施電力供給條件》

 

 

在分論壇的設(shè)置上，11大專場論壇緊緊圍繞充換電產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)話題展開，涵蓋車樁可信認(rèn)證、新品發(fā)布、超充技術(shù)、區(qū)域運(yùn)營、車網(wǎng)互動(dòng)、社區(qū)充電、市場趨勢等多個(gè)方面，從技術(shù)創(chuàng)新到市場應(yīng)用進(jìn)行全方位探討，引領(lǐng)政府部門、專家學(xué)者及充換電上下游企業(yè)高層等2000+參會代表，一同探討充換電產(chǎn)業(yè)的無限機(jī)遇。

 

5月23日， 「社區(qū)充電」專場論壇探討物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)在社區(qū)充電領(lǐng)域的應(yīng)用，提高充電設(shè)施的智能化水平，提升用戶體驗(yàn)。西安領(lǐng)充創(chuàng)享新能源科技有限公司常務(wù)副總裁 周強(qiáng)以《應(yīng)用分布式儲能改善農(nóng)村地區(qū)充電基礎(chǔ)設(shè)施電力供給條件》為主題進(jìn)行演講。

 

演講全文

 

 

 

周強(qiáng)重點(diǎn)關(guān)注了新能源汽車在農(nóng)村地區(qū)的意義和潛在市場。他指出，不僅應(yīng)關(guān)注充電問題，而應(yīng)該從改善農(nóng)村電網(wǎng)的角度來探討當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)。

 

一、新能源汽車下鄉(xiāng)的意義和潛在市場

 

過去幾年，政府大力推動(dòng)新能源汽車在農(nóng)村地區(qū)的普及。最近，五部委發(fā)布了新能源下鄉(xiāng)的倡導(dǎo)計(jì)劃，并公示了99款適用車型。

 

解決新能源汽車在農(nóng)村的推廣問題至關(guān)重要。盡管中國城鎮(zhèn)化進(jìn)程迅速，城鎮(zhèn)人口已達(dá)到63%，但真正的城市戶籍人口僅超過55%。這意味著在農(nóng)村地區(qū)，新能源汽車依然有巨大的市場潛力。此外，農(nóng)村扶貧政策和交通改善措施也促進(jìn)了農(nóng)村對新能源汽車的需求。

 

二、農(nóng)村電網(wǎng)供電問題

 

農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)在新能源汽車下鄉(xiāng)的過程中面臨諸多挑戰(zhàn)。農(nóng)村電網(wǎng)經(jīng)常因季節(jié)性負(fù)荷變化而受到影響，特別是在北方灌溉和節(jié)假日期間，這種季節(jié)性波動(dòng)尤為顯著。

 

農(nóng)村更多的負(fù)荷是以生活負(fù)荷為主，而生產(chǎn)負(fù)荷比例較低，因此單向負(fù)荷導(dǎo)致的三相不平衡問題比較嚴(yán)重。另外，農(nóng)村地域廣闊、人口分散，電網(wǎng)覆蓋范圍大，導(dǎo)致線損較高。

 

相比之下，城市的10千伏供電半徑通?？刂圃?公里左右，而農(nóng)村可能達(dá)到2至5公里，這主要是由于農(nóng)村居民分布廣泛，住宅點(diǎn)分散的實(shí)際情況所致。在這種背景下，引入電動(dòng)汽車充電設(shè)施將面臨極大的挑戰(zhàn)。

 

三、分布式光伏發(fā)電在農(nóng)村電網(wǎng)消納能力受限的問題

 

現(xiàn)在農(nóng)村光伏能源的建設(shè)十分普及和廣泛。然而，光伏能源引入了新的問題：農(nóng)村的電力消納能力有限，安裝光伏設(shè)施后常導(dǎo)致農(nóng)村電網(wǎng)反向過載的情況。在光伏發(fā)電量大幅增加時(shí)，許多變壓器會出現(xiàn)上網(wǎng)受阻的情況，引發(fā)反向過載問題。這種情況使得變壓器端口電壓從220V甚至飆升至約280V，對電力使用和安全都帶來了嚴(yán)重挑戰(zhàn)和問題。

 

四、農(nóng)村電網(wǎng)對電動(dòng)汽車充電的問題分析

 

從電動(dòng)汽車使用來說，除了考慮網(wǎng)架和電力供應(yīng)特性外，還需關(guān)注諸如接地和漏電保護(hù)等電氣安全問題。此外，雖然農(nóng)村地區(qū)的乘用車輛占主導(dǎo)地位，但更多的電動(dòng)車需求涵蓋了交通工具、生產(chǎn)工具和運(yùn)輸工具，如微面、微卡等類型，這些車輛在城市中并不常見，但在農(nóng)村卻相對較多。這些車輛的交流充電相對于乘用車來說，其安全性和設(shè)計(jì)成本上可能相對較弱。

 

目前，農(nóng)村充電場景主要集中在居民家中充電，但普遍使用纜盒連接家庭插座，類似于兩輪車的飛線充電方式。同時(shí)，一些規(guī)模較大的地區(qū)開始集中安裝充電樁，特別是在大型集鎮(zhèn)，可能會出現(xiàn)類似城市的直流充電站設(shè)施。

 

五、分布式儲能改善農(nóng)村用電供電條件的作用

 

他表示，希望通過分布式儲能改善農(nóng)村充電電網(wǎng)的條件。分布式儲能研究目前非常活躍，參與的廠商眾多，應(yīng)用范圍包括工商業(yè)儲能、分布式發(fā)電的配套儲能、光儲充一體化場站、微電網(wǎng)系統(tǒng)和配電臺區(qū)。目前，儲能系統(tǒng)主要面向分布式和小型儲能。

 

他認(rèn)為，儲能系統(tǒng)的核心問題可以歸結(jié)為三個(gè)關(guān)鍵部分：

 

1.電池子系統(tǒng)：電池的壽命和安全性是儲能系統(tǒng)需要解決的主要問題，類似于電動(dòng)汽車的電池問題。

 

2.電力電子系統(tǒng)：電力電子系統(tǒng)負(fù)責(zé)電源和電能的各種轉(zhuǎn)換和控制。

 

3.控制系統(tǒng)：這是儲能系統(tǒng)的運(yùn)行策略核心。

 

在儲能系統(tǒng)中，除了電池之外，電力電子技術(shù)是核心。正如有專家所說，人類文明的進(jìn)步與控制能源的精度和速度成正比。從早期使用柴火到現(xiàn)在廣泛應(yīng)用電能，新能源的發(fā)展在這方面取得了巨大的進(jìn)步。

 

針對農(nóng)村臺區(qū)治理，他指出主要存在以下幾個(gè)問題：一是線路過載：季節(jié)性和周期性過載；二是三相不平衡；三是電壓合格率問題：高低電壓不穩(wěn)定，有時(shí)光伏發(fā)電會導(dǎo)致高電壓達(dá)280V，低電壓降至150V，許多電器無法正常運(yùn)作；四是光伏阻塞：上網(wǎng)受限，特別是山東地區(qū)，光伏發(fā)電條件較好，新能源發(fā)電功率已占總負(fù)荷的55%，超過50%。這反映了中國新能源發(fā)展的趨勢，山東是全國未來狀態(tài)的前期縮影。

 

從電力電子技術(shù)應(yīng)用角度來看，最重要的是電力轉(zhuǎn)換和用電電能的精確控制。通過各種拓?fù)浜退惴刂?，不僅實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換和傳輸，還能在三相不平衡調(diào)節(jié)、能源過載和輕載調(diào)節(jié)、短時(shí)間電力中斷的供應(yīng)等方面解決問題。

 

針對三相不平衡和農(nóng)村單相負(fù)荷為主的策略，領(lǐng)充采用了三相四線拓?fù)洌梢詥为?dú)調(diào)節(jié)各相，包括正向反向、有功無功的調(diào)節(jié)。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)架形成網(wǎng)絡(luò)關(guān)系后，拓?fù)鋾鶕?jù)網(wǎng)絡(luò)阻抗的變化進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，三線和四線的工作模式可以自適應(yīng)切換。

 

控制方法主要通過電力電子對軟件的控制，在傳統(tǒng)電壓環(huán)電流環(huán)的技術(shù)基礎(chǔ)上疊加需要的控制環(huán)。通過識別端口電壓、電流和功率狀態(tài)，輸出所需的補(bǔ)償電壓和電流。

 

電力電子的適應(yīng)性和儲能在配電網(wǎng)線路上的安裝位置，利用網(wǎng)絡(luò)阻抗特性，通過功率電力電子的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換，自動(dòng)識別網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)阻抗?fàn)顟B(tài)，采取相應(yīng)的控制策略?？刂颇繕?biāo)要么是穩(wěn)定電壓，要么是設(shè)定功率目標(biāo)值，達(dá)到均衡線路功率和電壓穩(wěn)定的效果。

 

六、分布式儲能改善農(nóng)村電網(wǎng)供電條件的應(yīng)用分析

 

（1）過載臺區(qū)治理

 

農(nóng)村的回遷樓季節(jié)性負(fù)荷特別明顯。通過分布式儲能系統(tǒng)在高峰期進(jìn)行充放電，可以有效控制變壓器負(fù)載。紅色部分表示通過儲能系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)，將原本超載的負(fù)載轉(zhuǎn)移并控制在安全范圍內(nèi)。

 

（2）三相不平衡治理

 

電力電子設(shè)備可以自動(dòng)適應(yīng)并獨(dú)立輸出三相電，調(diào)節(jié)后的不平衡狀態(tài)維持在15%以下。

 

（3）高/低電壓治理

 

高低電壓問題在農(nóng)村非常常見，并對用電產(chǎn)生很大影響。通過分布式儲能系統(tǒng)的自適應(yīng)運(yùn)行，可以自動(dòng)穩(wěn)定電壓在合格范圍內(nèi)。

 

七、成功案例分析

 

目前領(lǐng)充最大的成功案例之一是和陜西電網(wǎng)的合作項(xiàng)目。從去年年底到現(xiàn)在，陜西電網(wǎng)已經(jīng)部署了140多臺儲能設(shè)備，分布在10個(gè)縣鄉(xiāng)區(qū)域。此外，領(lǐng)充新能源在四川省也通過儲能技術(shù)投放多個(gè)項(xiàng)目，進(jìn)行緊急用電和用電治理。

 

領(lǐng)充的數(shù)字化平臺和監(jiān)控平臺是這些應(yīng)用的重要組成部分。隨著充電設(shè)施和信息化的發(fā)展，監(jiān)控平臺對設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控積累了大量數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步研究電力電子和儲能技術(shù)提供了數(shù)據(jù)支持。領(lǐng)充通過監(jiān)控平臺采集的儲能端口狀態(tài)與供電公司營銷系統(tǒng)中用戶端和變壓器端的電壓比較，治理前后數(shù)據(jù)對比顯示，分布式儲能對農(nóng)村電網(wǎng)的過載、低電壓、不平衡問題起到了顯著效果，特別是在高/低電壓問題上。

 

平臺積累的數(shù)據(jù)不僅對電網(wǎng)治理效果有幫助，還可以用于分析電池充放電監(jiān)控、系統(tǒng)運(yùn)行效率等方面。通過對新設(shè)備安裝、對線路線損、電池充放電日間周期的影響，以及電池充放電倍率和SOC控制的綜合分析，進(jìn)一步研究和驗(yàn)證運(yùn)行效果，使應(yīng)用更加實(shí)用化。