电力系统导论电动汽车

1、一、电动汽车的分类1、纯电动汽车（battery electric vehicle称bev）,它是完全由可充电电池（如铅酸电池、镰镉电池、银氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。虽然它已有134年的悠久历史，但 一直仅限于某些特定范围内应用，市场较小。主耍原因是由于各种类别的蒂电池，普遍存在 价格高、寿命短、外形尺寸和重罐大、充电时间长等严重缺点。典型的纯电动汽车结构如图1 一 1所示，充电系统根据充电方式的不同安装在汽车上或 者独立。动力电池组输出电能驱动电机,推动车辆行驶，电池的电能通过充电系统进行补充。i j一统t电池组匸电机控制器二驱动电机-变速箱主减速器差速器仪表昼息显示电池'

2、;管理系统整车舖控制器数据米集存储图11纯电动汽车结构布置图2、混合动力电动汽车混合动力电动汽车是指车上装有两个以上动力源，包括有电机驱动的汽车。车载动 力源有多种：蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机年的发电机组。这两种动力源在汽车不同的行驶状态下分别工作，或者一起工作，通过这种组合达 到最少的燃汕消耗和尾气排放，从而实现省汕和坏保的口的。混合动力电动汽车有两种基木的工作方式，即串联式、并联式和串并联（或称混联）式。 串联式混合动力系统利用发动机动力发电，从而带动电动机驱动车轮。车轮控制器电池绘主减速器2制动踏枫机械连接电动连接并联式驱动系统可以单独使用发动机或电动机做为动力源,也可以同时使

3、用电动机和发 动机作为动力源来菠动汽车。1变速箱变速相机械逵接一电功连按后置式幷联混合动力客车动力糸统结构简图混联式混合动力系统是发动机与电动机以机械能叠加的方式驱动客车，它将发动机、发 电机和电动机通过一个行星齿轮装置连接起来。动力从发动机输出到与其相连的行星架，行 星架将一部分转矩传送到发电机，另一部分传送到电动机并输岀到驱动轴。此时车辆并不是 串联式或者并联式，而是介于串联和并联之间，充分利用两种驱动方式的优点。厂、丿勿力含成p处h机檢達魅电弋违揍混合动力驱动汽车的优点：1）采用小排量的发动机，降低了燃油消耗；2）可以使发动机经常工作在高效低排放区，提高了能量转换效率，降低了排放；3）将

4、制动、下坡时的能量回收到蓄电池屮再次利川，降低了燃汕消耗；4）在繁华市区,可关停内燃机,由电机单独驱动,实现“零”排放;5）电机和内燃机联合驱动提高了车辆动力性，增强了驾驶乐趣；6）利用现有的加汕设施，具有与传统燃汕汽车相同的续驶里程。缺点：有两套动力，再加上两套动力的管理控制系统，结构复杂，技术较难，价格较高。以丰田的混合动力汽车prius为例，该车由燃油发动机和电池两种动力，在汽车启动 和低于24公里时速行驶时，燃汕发动机并不工作，而是由轿车自带的电池提供动力，只有 在汽车行驶速度超过24公里/小时的时候，燃油发动机才开始工作；在汽车突然加速的时候, 电池就会帮助燃油发动机一起加速；在汽千

5、高速行驶时，电池会为汽车的空调，音响，前大 灯和尾灯等汽车辅助设施提供能量，从而减少燃油发动机的负荷；而在汽车减速和刹车的时 候，汽车本身为电池进行充电，实现能量的循坏使丿ij,并最人限度地保存和节约能源。3、燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车是利用氢气等燃料和空气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池屮经 电化学反应产生的电能，并作为主要动力源驱动的汽车。一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反应所需的还原 剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气，因此最早开发的燃料电池电动汽车多是肓接采用氢燃 料，氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。燃料电池的工作原理化学能转化为

6、电能必须具备的条件：（1）又活泼性不同的两种电极（2）两电极都浸入电解质溶液（3）正负极、电解质溶液构成闭合回路（4）可以自发进行氧化还原反应制约因索：氢气的制备和运输（制备成本、运输的安全性）；燃料电池价格昂贵（质了交换 膜成本高120-180美元/平米、电催化剂要用钠金5克/平米）；基础设施缺乏（几乎没有加 氢站）。2. 2我国电动汽车发展趋势混合动力电动车是我国目前可以小批量住产、替代燃汕汽车、减少废气排放的较现实的 电动车。混合动力电动车的发展也依赖丁动力电池的发展，在未来10年，混合式电动千在 其特定市场范围内的商业化生产将持续增长。从长远发展趋势來看，我国混合动力电动车将有长远的市

7、场前呆。但是，在口前的高汕价时 期虽然具有更好的燃汕经济性，并且能满足高排放标准的要求，但是由于其只是对现有汽车 技术的相对改进，所以只能作为一种过渡路线。而纯电动汽车和氢燃料电池汽车在使用过程 屮能够实现零排放，并完全摆脱了对石油资源的依赖，将成为我国电动汽车发展的最终口标。十五期间，科技部设立电动汽车重大专项支持电动汽车的研究。作为国内汽车科技项目的 一个探索，专项捉出“三纵三横”研究开发布局（如图1 一2所示）。以纯电动汽车、混合电动 汽车、燃料电池电动汽车三种整车研究为核心,开展相关研究工作。电血及b ms电机及駆动系丰能酥幼尢0尿 绘初頰sb动机政系、洼夫见、绘p示谁、专和保沪尿趣i

8、saisc£纯电和&丰沫爲2.3电动汽车冇很好的社会效益和环境效益，集中表现在以下儿个方面：污染小(2) 改善能源消耗结构。使用电动车辆対减少石油资源消耗具有举足轻重的影响(3) 改善电网负荷。利用夜间对电动汽不充电,现有电网容量己经能适应若干年电动汽不 发展的电能需求，不但有利于电动汽车的能量补充地有利于电网的峰谷平衡,有效地降低电 网高峰负荷，相应降低峰谷差，提高电网负荷率,提高发输配电设备利用率，(4) 节约能源。据测算，将原油提炼成汽、柴油并用于燃油汽车驱动吋，平均能屋利用率仅 为14%左右。电动汽车即使使用燃烧重油发电的电厂输出的电，其能量经重油提炼、电厂热 电转换

9、、电力输配、电池充电、电机损耗等坏节，在电机输出轴也可得到20%左右的能量。 其他发电方式应用于电动汽车能蜃利用率将更高。2.4纯电动汽车发展瓶颈及趋势冃前纯电动汽车在技术、运行经济、棊础设施配套、政府政策支持等方面还存在着产业 化发展的瓶颈，在轿车领域的发展还没有达到预期目的，人部分产品集屮于短途低速、城区公 共交通及旅游区交通等特定用途，包括高尔夫球场场地乍、公园游览车、工厂内的牵引乍等。技术争议当前的纯电动汽车技术还存在不少问题,如蓄电池的使用寿命不长而更换成木高;国产零 部件尚未完全过关，关键元器件均需进口;低温条件下电池超快充电技术未根本解决等。虽然 冃前某些关键技术有所突破，但关键

10、技术的突破并不意味着市场化的町能性，汽车是一个完整 的、复杂的人系统，纯电动汽车更是由计算机控制，对电动机、变速器等零部件的要求很高。 只冇关键技术和传统技术、关键部件和传统配件的全面发展,才能开发出先进的、可以市场 化的纯电动汽车。(2) 运行经济性纯电动汽车不受油价飞涨的影响。但纯电动汽车需耍改变整个动力体系,耍花一部分额 外的成木来装电机、电池，而电机控制系统的成木较高,带动整车销儕价格的提高。在这种悄 况下，与同时也在不断进步的内燃机节能技术相比，如果没有政府的政策鼓励性经济补贴，用 户选择购买价格昂贵的纯电动汽千并不见得划算。这也成为纯电动汽车产业化的瓶颈z-。当然,随着电池价格下降

11、和纯电动汽车产量增大，购买价格会逐渐降低。若将装配高 性能电池的电动汽车成本降低到目前微型车的水平，则可以大人提高纯电动汽车的运行经济 性。(3) 基础设施装备纯电动汽千商业化的基础设施包括充电站网络、车辆维修服务网络、多种形式的电池营 销、服务网络等。建立一定数量的公用充电站配备专用电缆及插座等是延长行驶里程、实 现纯电动汽车产业化的关键。这里存在一个电力供应问题。目前己有汽车企业与电网公司探讨由电网公司制作标准化 电池，利用波谷电将电蓄到电池，再将电池租给电动汽车用户、公交公司的方式。国网公司除 了进行纯电动汽车电池技术研发、电动汽车改装和示范应用之外,还要投资建设充电站，对统 规范充电站

12、的建设，实现充电机生产和充电接口的标准化，建成公司内部充电网络,完成社 会用公交车、出租车以及其他社会用车配套的供、充电系统建设。(4) 政府政策支持正因为纯电动汽车在技术上、运行经济上、基础设施上还存在着产业化发展的瓶颈，所 以需耍政府相关政策支持，营造市场启动阶段的政策环境，推动电动汽车的商业化过程。三、电动汽车充电对电网的影响在政府对电动汽车产业的人力推动下，我国电动汽车产业将步入快速发展期，这也极人 地推动了电动汽车充电站和充电桩的建设，大量电动汽车的随机充放电行为将为城市电网的 安全稳定运行带来新的挑战。电动汽车的充电方式以及充电特性的不同会使电动汽不对电网 的影响（对电网负荷平衡、

13、电源容量、电能质量、环境等方面的彩响）发生变化。探讨了电 动汽车v2g模式在车网通信、削峰填谷、频率调节、新能源协调运行等领域的应用前景， 并展望了含大规模电动汽车的城市电网动态运行机制、电动汽年为电网的协调优化经济运 行、v2g多场景发展等相关领域的下一步研究工作。3.1电动汽车充电设备类型及特性电动汽车充电设备主要包括充电站及其附属设施，如充电机、充电站监护系统、配电室 以及安全防护设施等。电动汽车充电机按安装方式不同nj分为车载式和非车载式两种，分别采川相应的充电方 式完成对车载蓄电池充电的功能。车载充电机安装在电动汽车内部；非车载充电机安装在电 动汽车外，与交流电网连接，并为电动汽车动

14、力电池提供直流电能。现阶段电动汽车充电机根据各变换环节采用的方式不同，主要包括三种方式：（1）不 控整流+斩波器；（2）不控幣流+dc/dc变换器（有高频变压器）；（3） pwm整流+dc /dc变换器（有高频变压器）°不控整流+斩波器这种型式的充电机属于早期产品，直流侧电压纹波小、动态性能好、 工作隔离，但体积人、谐波电流严重、变换效率低，不适用于公共电网，可以预计未来应用 范围冇限；不控整流+dc/dc变换器直流侧电压纹波小、动态性能好、高频隔离、体积小、电网侧 电流谐波大，变换效率低，将在近期或相当长一段时间内占有市场；pwm整流+dc/dc变换器型充电机由于采用先进电力电子元

15、件及控制策略，对将谐波 电流限制在很低的水平，不需加装滤波装置，功率因数高，变换效率高，对公共电网电能质 量儿乎不构成威胁，但考虑到制造成本、容量限制等多方面的原因，目前此类充电机的广泛 应用将受到一定的限制。3.2电动汽车充电特性（1）电动汽车充电特性通常包含充电电流、电压降落及充电时间等儿个方而。电动汽车 电池冇常规充电、快速充电和机械充电三种充电模式。常规充电利用电力低谷吋段进行充电（充电主耍在夜间，这既能改善电力负荷曲线，提 高电网的经济效益，乂能实现环保的目的），为交流充电，一般辺括恒流充电、恒压充电和 阶段充电三种充电方法，常规充电效率较高，但充电时间过长。快速充电需利用专门配置的

16、充电机对电动车电池进行充电，其充电时间短，可以大 容虽充电，满足电动汽车的紧急充电盂求，但充电电流较人，充电效率较低，充电时会对配 电网产生一定的冲击，同时大电流充电对电池寿命有影响。机械充电直接更换电动汽车的电池组，対更换下來的蒂电池可以利用低谷时段进行充 电，解决了充电时间、蒂存电荷量、续驶里程长等难题，降低了充电成本。总结：充电系统应向着充电快速化、通用化、智能化、集成化的方向发展。（2）电动汽车不同类型蓄电池的充电特性有一定的差别。蓄电池通常包括铅酸蓄电池、 镰氢电池、锂电池等。铅酸蓄电池理论上应按照指数型的固有充电特性充电，但在技术上有一定的闲难和不 便，在实际充电时一般进行常规充电

17、，充电电流远远小于固有特性的数值，电池不会产生气 泡和温升，但是充电时间较氏。镰蛍电池充电时，在充电起始阶段电池端电压迅速上升，而在电池接近充满电时又稍微 有些下降，在充电基本接近尾声时，电池温度急剧上升。傑氢电池充电内肌较小，具有较高 的充电效率。锂电池充电时，在充电初始时刻电池端电压有比较人的上升率，而随着充电过程的不断 进行，电池端电压逐渐趋于平稳。锂离子电池在智能模式充电方式下充电效率较高，电流接 受能力良好，充电电流在开始吋迅速达到比较大的值，而后几乎线性下降，直至到达满充状 态。总结：未來在构建电动汽车的精确模型时有必要对电动汽车的充电特性进行研究和改 进，充分考虑电动汽车规模起始

18、荷电状态、充电功率、充电时间、动力电池容量等多种因素, 建立更准确反映真实应用场景的模型。3.3电动汽车放电特性电动汽车并入电网不仅可以充电还可以放电，在满足行驶需求的前提卜-将多余电能回馈 给电网。不同类型的电池具有不同的放电特性。铅酸蓄电池在使用时，无论是大电流的放电或小电流的放电都会对铅酸蓄电池造成损 害；人电流放电易造成正活性物质脱落，而当蓄电池进行小电流放电时，容易使得蓄电池的 放电终止电压过高，从而造成过电，因此应控制蕃电池的放电电流在适当的范围内。碌氢电池具有较高的放电效率，在放电起始阶段其端电压下降缓慢，在电池电量接近放 尽时，端电压才开始人幅度地下降，在放电过程中温度对电池的

19、彩响不人。电动汽车锂离子动力电池恒流放电时，在放电初始阶段电池工作电压下降迅速，而后进 入线形下降区：在放电接近终止时，电池工作电压又开始急剧下降。锂离子动力电池的工作 电压变化与放电深度存在着密切关系。总结：电动汽车的放电时间是一个非常重耍的放电特性，电力调度部门对电动汽车的放 电时间进行统一调度非常重要，电网和用户之间应建立能最需求信息的通信通道。3.4电动汽车充电对电网运行的影响随着电动汽车和充电站数量的快速增加，电动汽车将成为电网未來一种新型的垂要负 荷，考虑到人量电动汽车充电行为的随机性，电动汽车接入电网充电对电网的影响问题逐步 凸显，如对负荷平衡、电源容量、电能质量、环境等方而都会

20、产生影响，因此在电动汽车推 广过程中必须深入研究电动汽车充电对电网的影响问题。3.4.1负荷平衡电动汽车技术逐渐成熟并大范围普及时，其应用可能会导致配电网络局部负荷变人，如 果不加控制的将人量电动汽车接入电网，配电网可能会过负荷，因此电动汽车接入电网必须 考虑对配网负荷平衡的影响。文献表明，插入式混合电动汽车并网充电为配电网增加了新的负载，该文采用比较 简单的分析模型（5个家庭负荷、2辆电动汽车和一条馈线），在电池充/放电特点基础上 建立了电动汽车负载特性曲线，研究了多个充电场景下应用智能充电技术对电网负荷平衡的 影响。结果表明，对于电动汽车充电给电网增加的负荷，可通过高级计暈架构等先进的智能

21、 技术进行管理。文献17以实时电价为背景，提出了基于需求侧响应思想的插电式混合动力汽车集中充 电机制，计及供电侧填谷效果与川户成木，建立数学模型，并根据模型特点提出了一种基于 动态估计插值思想的算法，基于某地区2020年的预测数据进行算例仿真，结果表明文小提 出的儿种充电策略可以冇效地降低峰谷差，节约用户充电成本。文献18在考虑电网约束的情况下，提出了在低压配电网约束下规划电动汽车充电的优 化方案，并使用ibm ilog cplex优化软件包计算了每个电动汽车的个体充电计划，仿真 结果表明，使用改方案可以大大减少配电网的过负荷，同时减小了电力成本，避免了配电网 拥塞问题。3.4.2电源容量规划

22、电动汽车接入电网后造成的负荷增长也将增加发、输、配电系统的压力，这时电力公司 的电力装机容量与电力输送设备，也必须随之调整，以应对大量电动汽车在负荷高峰时段充 电的惜况。因此电动汽车入网也会对现有的电源装机提出更高的要求，对电网现有的承受能 力具冇新的挑战。文献19对美国艾达县接入插入式混合电动汽车后的负荷情况进行了预测，预测结果是 2040年负荷增长18%,从而使得它的线电压将低于额定电压的96%,这种负荷变化也对 现有的电源装机、输电网调度运行等方面提出了更高的耍求。文献20研究了混合电动汽车 在不同普及水平下对电源扩容的影响，采用hems （家庭能源管理系统）工具对电动汽车普 及水平很高

23、时的四种充电方案统一充电、家庭式充电、非高峰期充电、基于v2g技术 的充电进行考察，结果表明所冇的充电方案都要求电源容量进一步增人。文献21分析了加拿大安大略省电网在非峰荷时期承叉混合电动汽车接入的潜力，在安 大略省传输网络的简化模型和2009年到2025年基础负荷简化规划基础上，建立了一个多 区间最优肓流潮流模型以找到电动汽车接入安人略省网络的最优方式。结果表明，安人略省 电力网络最宜承担安大略省全部电动车辆的6%,或到2025年承担多伦多部分电动车的 12.5%；在不超过当前计划的额外传输或电力生产投资情况下，接近于500 000辆电动汽 车可以接入电网充电。文献15研究了整个美国电网对电

24、动汽车充电的承受能力，分24 h均可充电和12 h nj 充电2个场景进行分析。结果表明，美国现有电网最多可以承受73%的电动汽车负荷所需。 3.4.3电能质量电动汽车的接入使用增加了相应的充电设备，其屮也包括大量高度非线性的电力电子装 置，当充电机对电动汽车充电时，直流电流在交流三相z间不断地换相时会产生谐波，进而 对配电网系统的电能质量产牛影响，如功率损耗、电压偏差、频率等。文献25展示了电动汽车电池的充电率对电压属性、基波和谐波损耗、变压辭负载和总 谐波畸变率的影响，分析结果表明在较低的电动汽车接入标准下，电动汽车采用常规充电率 进行充电会产生低谐波和电压偏差以及较少的损耗，釆用快速充电

25、率进行充电会产生很大的 电压谐波、损耗和变压器过负荷；在较高的电动汽车接入标准下，电动汽车充电会造成严重 的电压谐波、偏差、电能损失和变压器过负荷。3.4.4环境影响电动汽车接入电网充电也会影响电网及城市的环境。文献26表明，通过在加拿大新斯科舍省推广应用电动汽车，不仅可以增强电网的可靠 性，还能够减少有害气体的排放，同时可以促进该城市的町再生能源的应用。文献27指出，插入式电动汽车相对于传统汽车在环境和能量安全方而有优势，但随着 电动汽车的大虽接入，电动汽车入网也会对电网产生一系列的挑战，如增加电网投资、能量 损失等。文献28使用了衙萄牙一个居民区的典型电力配电网來研究集成水平不同的纯电动汽

26、 车和混合电动汽车对电网和污染物排放的影响。通过应川车辆全寿命周期分析，评估了电动汽车的污染物排放虽，结果表明电动汽车相对于传统汽车能够减少77%的hc、co、nox和 pm的排放，以及40%的co2的排放，在环境彩响上要优于传统汽车。3.5电动汽年放电对电网的影响理想情况下，电力系统的用电最应该和风能、太阳能以及常规电厂发出的电能精确匹配。 但由于预测误差和可再生能源发电的间歇性，经常出现电能的供需不平衡，而电动汽车执行 适当的充放电策略nj以帮助实现上述平衡。未来nj结合电力负荷的特点，发挥电动汽年的充 放电服务优势，让电动汽乍在电网负荷低谷时充电，在合适的时候根据统一管理的需要将电 能回

27、馈电网，实现可移动能量储存单元与配电网的电能双向交换，即v2g模式，这对于扩 人电力终端用电市场，降低需求侧峰谷差，提高电力供需平衡和电力设备负荷效率，具有重 要的意义。3.5.1电动汽车与电网的连接与通信电动汽车的充放电控制装置既有与电网的交互，乂有与车辆的交互，交互的内容包扌舌能 量转换信息、客户需求信息、电网状态、车辆信息、计量计费信息等。电动汽车接入电网放电必须满足三个条件：1）电动汽车必须能够接入电网；2）必须建立和电网之间的通信与控制途径；3）汽车上必须有精确在线测量电池状态信息的仪表文献32讨论了电动汽车到电网的互联，概述了 iso/iec标准下的v2g接口及电流 不间断运行情况

28、，同时给出了 一个与智能电网互联的接口方案。电网少电动汽一车的联系通常有三种形式：电网直接联系每辆电动汽车、通过一个监控中 心（比如停车场）來联系电动汽车、通过笫三方监管者來与每辆电动汽车联系。电动汽车 与电网z间的联接关系如图1所示。nj 八 vairii充屯机迪什i控制器小型断路器（mub ） |讪台（rccb ）仪表电測i开关电劲乍供心设备电动汽车用户*电力供应市*能源零侶冏 i乜刀尙求侧j耸冋!.系统乍制造尚1so/ihc 151 1 x电劝沙乜网之冋的迪伫接i】图1电动汽车与电网之间的联接关系电动汽车与电网z间的通信是v2g的重要组成。iso/iec的v2g通信接口工作小组 一肓致力

29、于制定v2g的通信规范。消息是v2g通信接口屮的重要一环，iso/iec 15118-2 草案中定义了消息的结构和消息的模式。文献33指出，w3c xml格式常用来描述消息的格式。v2g的消息结构一般包括三 个部分：v2g息、消息头和消息体。v2g_消息把xml文档看作是v2g消息，消息头 和消息体都嵌入在v2g_消息中。消息头仅概述了 v2g的大体情况，包括标识符、协议版 本号、安全信息等，并不涉及v2g消息的具体内容。消息体中描述了具体的通信内容，即 电动汽车侧的请求和电网侧的响应，包括可用的服务、授权、充放电参数和收费信息、线路 锁定、电能传输、电能测量状态、电能传输停止、线路解锁等。3

30、.5.2 v2g在电网削峰填谷中的应用电动汽车的普及程度增加后,对于人部分的电动汽车来说，具有较长的停车不使用时间, 因此v2g在电网削峰填谷方面有着很大的利用价值。文献34-36针对电动汽不并网与电网的功率互换问题进行了研究，指出电动汽车在电网 非高峰负载期充电，在高峰负载期放电，可以起到削峰填谷的作用。从负荷平衡角度来看, 电动汽车充放电引起的电网负荷变化对发电规划及调度具有重要的影响。文献37指出，每个汽车的回馈能力有限，如何通过一种整合手段対并网进行集屮调度 非常必要，文献对德国市场运用分类整合的策略进行控制，并通过蒙特卡洛方法对这种控制 策略进行了验证，结果表明这种控制手段是可靠、高

31、效和高收益的。该文所建模型考虑了公 共交通时段、行程距离、平均行车能录消耗、电动汽车的电池容量和徳国管理市场的二次调 节手段等因素，数据可信度较高。3.5.3 v2g在电力系统频率调节中的应用电网运行管理的一个重耍方面就是利用电能储备进行电压和频率调节，从而有效避免功 率不平衡或阻塞问题。电动汽车能够接入电网充放电，因此可用来调整系统中能量的不平衡, 保持频率稳定。文献38探讨了由风电作为主要电源构成的川麦某小岛加入电动汽车支持后系统配电 网的动态频率响应。仿真结果表明，电动汽车入网可以被视为今后电力系统调频的一种灵活 的解决方案。文献39通过两地区电网互联的负荷频率控制仿真来定量计算分布式电

32、源并网对电力 系统的影响。结果表明，电动汽车可以作为智能储能装置接入未来的低碳电力系统，以改善 可再生电源引发的频率波动。文献40指出，欧洲电网主要利用备用容量不断自动进行频率调节以避免停电事故，保 持电网稳定。当电网频率发生变化，系统中有备用容量时，发电机组的调速系统口发调整机 组负荷。由于一次调频只能缓和电网频率的改变程度，为了恢复电网频率，有时候需根据电 网频率高低进行频率的二次调节，当频率低于50 hz时，电池放电，频率高于50 hz时， 电池充电。电池的充放电能量可用来调整系统屮能量的不平衡，保持频率稳定。用于频率三 次调节的能量冇三次储备和上升储备。这些储能主要在频率偏差较大或发生

33、输电阻塞时进行 三次调节，与一次、二次相比，三次调节为“人工”调频而且一年屮只需进行儿次。目前电 动汽车具体以怎样的形式参与电力系统调频尚没有定论，文献41认为利用电动汽车的储能对频率进行三次调节，会因所盂能量过多使得汽车并 网吋间过长，而电动汽车参少三次调频整个过程理论上不应超过15 min,所以从技术角度 看，应重点关注电动汽车的一次和二次调节作用。文献42建立了一个用于电动汽车接入电网频率调节的聚合装置，在重点考虑电池的存 储容量基础上，讨论了该聚合装置设计的注意事项和电池的能源约束问题，利用动态规划算 法计算得到对每个充电汽车的最优充电控制方案,最后仿真验证了考虑参数不确定性的充电 控

34、制策略的最优性，并指出这种控制方案不仅可以用于频率调节上，对其进行修改还可以应 用于v2g其他的应用上。3.5.4 v2g与间歇式新能源协调运行电动汽车接入电网使得电动汽车可以作为一个可控的负载和储能装査，使得随机波动的 发电单元如风电、太阳能等可再生能源有更高的功率波动范围，为减少电源波动和负载波动 提供电源支撑。鉴于电动汽车放电可以作为电力平衡后备容量，文献48通过一个简单的负荷频率控制 模型仿真得出v2g的调节容虽，用两个典型li的高、低风机出力分析丹麦西部电力系统的 调节功能。结果表明，装设具有快速调节特性的电动汽车储能后，丹麦西部和输电协调联盟 (upte)控制的区域之间的功率偏差明

35、显减小，传统发电机対调节功率的需求也大大减少。 另外，v2g也有利于减少电力系统运行的输电阻塞、电力平衡偏差等。文献49给出了一个与电网互联的小型分布式电源系统，该系统由光伏电源、插入式混 合电动汽车和不同的当地负荷构成。各种分布式电源由功率集小器连接于住户负荷与电网z 间，此系统将插入式混合电动汽布应用到居民侧，当公用电网故障或杲常时，可以将用户的 用电从公用电网中隔离出來，进入孤网运行模式，也可以同步连接到电网而不影响负荷功率 的供电。该文指出，v2g虽然在负荷调节和峰值调节上逊色于一般型发电机，但是具在备 用和调节上有很人前景。实际装置的试验结果表明，联网时其快速平稳的响应能够很好地起 到热备用作用，可以从隔离方式转换到与电网同步互联，转换结束时的相位角差较小。 四、下一步研究展望从电力发展趋势來看，未來电网将向分布式发电、交互式供电的分散智能电网过渡，这 将促进可再住能源发电的应用，也对坏境保护、分布式储能设施等都提出了更高的要求。电 动汽车与电网之间的互动是下-步智能电网发展的重要方向，也是电力电子、通信、调度和 计虽、盂求侧管理等众多技术的高端综合应用，体现了车辆和电网z间能量双向、实时、可 控的流动，未来的一些研究方向可能包括以下几项。(1) 含大规模电动汽车的城市电网动态运行机制随着大容量电池技术、电动汽车技术的发展和成本的降低，电动汽年的