2020年電動汽車保有量將突破500萬輛,無序充電需要7個三峽電站才能夠滿足車輛需求。我們的車輛能否在現(xiàn)有配網(wǎng)的基礎(chǔ)上減少對電網(wǎng)的沖擊?如何與電網(wǎng)友好互動,成為智能電網(wǎng)的一部分?同時作為直流電源和負(fù)載,如何通過直流母線的應(yīng)用與其他直流負(fù)載直接進行能量交換,從而提升能量利用效率,節(jié)能減排?
能量云與大數(shù)據(jù)
在微電網(wǎng),尤其是智能微電網(wǎng)的應(yīng)用中,負(fù)荷預(yù)測是很重要的一個環(huán)節(jié)。實驗室里所做的模型或量化的算法,無法顧全復(fù)雜的現(xiàn)實環(huán)境,導(dǎo)致在日或者周的預(yù)測上準(zhǔn)確率會有所下降,在此情況下,我們可以通過搜集現(xiàn)有項目的數(shù)據(jù)資料來做動態(tài)的策略管理。
上圖是特來電能量監(jiān)控系統(tǒng)的截圖。在這個平臺上可以實時監(jiān)控全國范圍內(nèi)項目每天的能量流動情況、設(shè)備運行情況、以及客戶的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等,通過實時的通信網(wǎng)絡(luò)上傳到云平臺。
上圖是特來電全國廠商的布局情況。我們把站點理解為一個微網(wǎng)系統(tǒng),全部上傳到云端之后就形成了一個規(guī)模稍微龐大一點的微網(wǎng),然后利用這些數(shù)據(jù)繪制不同的曲線做人工智能的優(yōu)化,例如控制電損,或者了解各地方的電損情況,也可以把環(huán)境等因素考慮進來,做小時或者天的負(fù)荷預(yù)測等。
上圖為“王”字微網(wǎng)技術(shù)體系,由下而上分別為:交互層、管控層、平臺層,可以從這三個角度去思考能量管理系統(tǒng)。
交互層:實現(xiàn)的是自我的配電系統(tǒng),例如電動汽車、光伏、儲能、直流用電以及冷熱等都可以集中在交互層。
管理層:用來做和電網(wǎng)之間交互的一些事情,例如削峰填谷、創(chuàng)建綠色電網(wǎng)、實現(xiàn)電網(wǎng)的友好互動等。
平臺層:即云層,包括調(diào)控云、能量云,充放電云、設(shè)備云、運維云、支付云、售電云、碳交易云等,這些都是在未來打通能源網(wǎng)絡(luò)以及電動汽車大數(shù)據(jù)之后產(chǎn)生的云平臺。
基于現(xiàn)有的汽車生態(tài)充電網(wǎng)以及未來要做的能源管理,構(gòu)建了“雙網(wǎng)融合”的生態(tài)價值體系,把新能源微網(wǎng)、汽車充電網(wǎng)中的變配電、智慧儲能、太陽能、風(fēng)能和能源大數(shù)據(jù)等體系融合在一起。“雙網(wǎng)融合”是核心,包括智能設(shè)備的制造、智能運維、以及智慧能源管理等,這些都是用大數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的。
共直流母線的微網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)
直流微網(wǎng)是指以電力電子變換設(shè)備為紐帶,通過穩(wěn)定、快速的控制系統(tǒng),將直流發(fā)電、儲能及直流負(fù)載等各種元素柔性融合的微網(wǎng)系統(tǒng)。
為什么要做直流微網(wǎng)?我們身邊的負(fù)載,例如電動汽車?yán)锩娴碾姵兀瑑δ茈姵、分布式電源、電腦、LED燈、變頻冰箱、洗衣機、空調(diào)等都是直流負(fù)載,如果用交流輸電再轉(zhuǎn)換成直流,就會存在很多能量的損失,那為什么不直接掛在直流母線上呢,這就是直流母線提出的初衷。
以光伏系統(tǒng)為例,光伏出來的都是直流電,通過DC/DC的電壓變換,然后做DC/AC掛到交流母線上。儲能也是通過直流變交流掛到網(wǎng)上。將光伏發(fā)電傳送到車上的時候,不但要把直流變成交流,還要再把交流變成直流,這樣能量就會有無謂的損失。上圖中右側(cè)是直流微網(wǎng)的架構(gòu),把光伏、儲能和汽車都直接并在直流側(cè),用一個超級PDU做能量的分配,實現(xiàn)在直流端能量的直接的相互的流動。
上圖是某園區(qū)微網(wǎng)的示意圖。上圖藍色的部分是直流母線,用的是1250的雙分裂變壓器,每邊掛的負(fù)載都是對稱的,每一條母線上掛了500kw的光伏,200kw的儲能,以及功率為200kw的電動汽車充放電的系統(tǒng),并且還掛載了一些直流負(fù)載,這樣就形成了一個自治的小的直流微網(wǎng),再通過雙向變換器與交流側(cè)做能量的變換,這樣就實現(xiàn)了很大一部分能量的自治,例如白天光伏發(fā)的電可以直接儲能給電動汽車充電,在白天用電負(fù)荷比較大的時候汽車放電,在直流側(cè)需要能量或者能量多余的時候就可以通過AC/DC的雙向變換器,或者叫四象限模塊,連接到交流側(cè)配網(wǎng),把電送到交流側(cè)或者從交流側(cè)取電,減少從大電網(wǎng)的取電,實現(xiàn)小區(qū)域的自治。