智能电网技术在可再生能源接入及电动汽车充电中的应用

   2024-03-21 工业品商城11
核心提示:无论是从理论层面出发考量,抑或是从实践经验中汲取经验,智能电网技术无疑更能够高效地实现可再生能源的有效配置和电网的稳定运行。实事求是地讲,目前的可再生能源接入方式颇为繁杂多样,有的原理相对简单,有的技术尚属崭新创新。例如,充满智慧的智能电网技术中就涵盖了种类丰富的储能手段,抽水蓄能、电池储能、超导

       无论是从理论层面出发考量,抑或是从实践经验中汲取经验,智能电网技术无疑更能够高效地实现可再生能源的有效配置和电网的稳定运行。实事求是地讲,目前的可再生能源接入方式颇为繁杂多样,有的原理相对简单,有的技术尚属崭新创新。例如,充满智慧的智能电网技术中就涵盖了种类丰富的储能手段,抽水蓄能、电池储能、超导储能、压缩空气储能以及飞轮储能等等。尽管这些技术当中部分仍处在研发摸索阶段,也有的已初具规模并且得以广泛运用,但它们各自成熟程度各异,这一点不容忽视。另外,基于储能技术的需求侧管理(Detwdemand Side Management,简称DSM)或者称作需求侧响应(Demand Response,简称DR)也是其中至关重要的因素之一。具体而言,它是通过充分发挥现代通信和信息技术的优势,结合科学合理的技术、经济以及行政手段,以此来调节发电侧与需求侧之间的资源配置和平衡。当面临电力供应短缺的情况时,就可以及时提醒用户减少能耗或者改变用电习惯,甚至还可以借助价格杠杆进行适时调整和灵活控制。而在这个过程中,高级计量系统(Advanced Metering Infrastructure,简称AMI)的应用无疑是实现需求侧响应的关键助力,同时电力电子技术等也发挥着举足轻重的作用。鉴于可再生能源的接入可能会对现有电网带来潜在的扰动,因此我国巧妙地运用了柔性交流输电系统(Flexible Alternating Current Transmission Systems,简称FACTS)技这项技术。通过配置移相器、电力电子器件等装备,以便灵活适应电网潮流的不稳定性。举个例子来说,对于离岸风力发电来说,由于受到输电距离、输送容量等因素的制约,利用传统的交流电缆无法实现远距离、大规模的风电输送。针对这一问题,我们能够通过应用深海电缆、基于电压源换流器(Voltage Source Converter,简称VSC)的高压直流输电线和绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,简称IGBT)等前沿科技成果加以解决。 

     截止今日,电动汽车的充电模式主要分为以下四类:  1.  VOG模式(One-way Random Power Supply):电动汽车一旦接入电网,就能迅速得到充电;  2.  TC—Time Charging mode(One-way Scheduled Power Supply):在该模式下,电动汽车可以根据设定时间开始充电;  3.  V1G模式(Electric Vehicle Charges under Network Control Mode):在这一模式下,电动汽车具备与电网实时通讯的能力,从而优化充电安排,提升电网的运转效率。然而缺点在于无法将用电数据反馈至电网;  4.  V2G模式(Two-way Scheduled Power Supply):在这一模式下,电动汽车不仅成为了电能储存设备,而且还能作为备用电源为人所用,同时也可以与电网的能量管理系统进行沟通联系,并由此接受其操控,最终实现电动汽车与电网之间的能量置换(充、放电)。

     无论是从理论层次还是实际操作角度来看,智能电网技术在促进可再生能源融入电网运作中所起到的作用都是至关重要的。而如今,对于如何使可再生能源技术进一步融入到现有电网体系中,业界已提出众多的解决方案。然而,其中并不乏一些具有较高技术难度且较为新颖的方法,例如,智能电网技术中的储能技术便是一个典型例子。

     众所周知,可再生能源的发电特性具有波动性强、随机性突出以及控制难度高等特点。因此,为了更好地匹配能源利用的供需关系,我们引入了各种类型的储能技术来弥补这一短板,诸如抽水蓄能、电池储能、超导、压缩空气乃至飞轮等。值得一提的是,虽然上述部分储能技术目前仍处在研发实验阶段,但也有一些已经取得了初步应用成果,甚至已经正式进入商业化运行阶段。然而,不同的储能技术在成熟程度上仍然存在着差异,这就是问题所在一。

     另一方面,需求侧管理(DSM)或需求侧响应(DR)也是实现供求平衡的关键环节。通过运用先进的通信与信息科技手段,辅以技术、经济以及行政手段的配合,有望达到维持发电侧与需求侧能量平衡的目标。当发电总量无法满足实际需求时,系统能够及时向用户发出降减能耗或调整用电方式的指示,同时通过价格变动来实现动态调控。

      然而,由于可再生能源接入电网必然会对现有的电网体系产生冲击,我国已经成功利用了柔性交流输电系统(FACTS)技术,通过移相器、电力电子技术等手段来适应用户的多样化需求。例如,海上风电的建设过程中,由于受到输电距离以及输送能力等因素的限制,传统的交流电缆往往无法满足大规模、远距离输电的要求。为此,引入了如海底电缆、基于VSC的高压直流输电以及IGBT等尖端技术,从而有效解决了此类挑战。

      截至目前,市面上的电动汽车充电模式主要分为以下四类:1)VOG模式(单向无序电能供给),在此模式下,电动汽车仅需接入电网即可进行快速充电;(2)TC--Timed Charging模式(单向有序电能供给),通过设定具体时间来启动充电作业;(3)V1G模式(电动汽车充电由电网进行控制),该模式下,电动汽车可通过与电网保持实时数据通信,优化充电计划,提高电网运行效率,但不具备向电网回馈电量的功能;(4)V2G模式(双向有序电能供给),在此模式下,电动汽车被视为一种储能设备以及备用电源组件,可以实现与电网能量管理系统之间的通信互联及能量转换(充放电)操作。

     总之,智能电网技术的发展无疑将在推动可再生能源普及以及提升电网稳定性方面发挥积极地作用,从而促进整个社会的绿色发展。


 
 
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