智能电网的核心价值是提高能效,利用各种高科技手段提升发、输、配、用电各环节的运行管理水平,节约资源,保护环境;智能电网更加适应多种能量单元发电、配电、用电方式的需要,更加适应市场化的电力交易的需要,更加适应客户的自主选择需要。
电动汽车入网(Vehicle to Grid,简称V2G)技术就是电动车辆的能量在受控状态下实现与电网之间的双向互动和交换,是“智能电网技术”的重要组成部分,应用V2G和智能电网技术,电动汽车电池的充放电被统一部署,根据既定的充放电策略,在满足电动汽车用户行驶需求的前提下,将剩余电能双向可控回馈到电网。
1 V2G系统信息流程
V2G体现的是能量双向、实时、可控、在车辆和电网之间流动,充放电控制装置既有与电网的交互,又有与车辆的交互,交互的内容包括能量转换信息、客户需求信息、电网状态、车辆信息、计量计费信息等。因此,V2G是电力电子、通信、调度和计量、需求侧管理等众多技术的高端综合应用。
图1所示为V2G系统信息图
SM:智能电表,双向计量、本地信息存储,以RS485与EV2PCS通信,通过EV2PCS向UT传送电量信息;
EV2PCS:双向智能充放电装置,由低压控制器和本地管理机组成,用于实现车辆和电网之间的双向能量交互,是V2G系统的关键装置;
UT:人机交互终端,是电动汽车用户与电网交流的界面,用户从中获取用电量和电费信息;
BMS:电池管理系统,用于车辆电池数据的采集与传输,电池运行状态的监控,以CAN总线与EV2PCS通信,通过EV2PCS向后台传输车辆信息;
EMS:后台管理系统,对上与电网调度系统通讯,获取电网负荷信息并执行电网调度指令,对下与EV2PCS通信,获取车辆状态信息,分配并下发电网调度指令。
2 V2G系统各部件
2. 1 双向智能充放电装置
双向智能控制装置作为V2G技术中的关键功率部件,用于实现电网与电动汽车间的能量双向流动,可工作在充电模式和V2G模式:如果选择充电工作模式,即只是对车辆进行充电操作,不将车辆电池能量回馈至电网;如果选择V2G工作模式,装置根据用户在人机交互终端上选择的车辆SOC上下限门限值,或装置默认的SOC上下限门限值,将连接车辆可充放电的实时容量、受控时间等信息提供给后台管理系统,后台管理系统下发充放电控制指令,装置根据车辆电池当前SOC进行充、放电操作,实现能量的双向流动。
图2所示为双向智能控制装置主回路拓扑
其拓扑特点如下:
(1) 采用三相全桥双向PWM变换,能对电池进行充放电;
(2) 电网交流与电动汽车电池侧采用隔离变压器进行电气隔离
(3) 同时隔离变压器可进行交直流之间的电压匹配;
(4) 交流侧和直流侧配置过载过流断路器;
(5) 交流直流侧均配置有预充电回路,启动方式灵活;
(6) 采用一级变换器,拓扑简单,可靠性高。
2. 2 人机交互终端
人机交互终端系统结构如图3所示,主要由嵌入式控制器、触摸显示屏、射频卡读卡器、CAN通信卡、远程监控通信扩展卡、微型打印机等部分组成。主要功能有:界面显示、身份识别、EV2PCS控制模式、票据打印、数据管理和查询、个性化参数设置、语言切换、以及用户操作帮助和异常信息提示等。
图3所示为人机交互终端系统结构图
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