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向月:探究电动汽车与智能电网交互难题

来源:  发布时间:2019-02-19

  □ 李 刚
  
    

  
  随着电动汽车关键技术及充电基础设施建设的不断发展,电动汽车将越来越多地服务于人们的日常生活。电动汽车的正常行驶,需要从电网中获得电能补给,在智能电网的全版图设计中,电动汽车是重要的组成部分。这使得电动汽车与电网之间的相辅相成,受到越来越多研究人员的关注,也促进了电动汽车与电网交互研究的开展。其中,四川大学特聘副研究员、硕士生导师向月多年来就醉心于这一领域的研究。
  

为电动汽车与电网交互研究提供理论支撑


  众所周知,电动汽车的运行是依靠车载电池提供动力,从而通过电机驱动车轮行驶,所以“喂饱”电是电动汽车运行的前提。在国家政策的大力支持下,国内各大电网公司和能源公司正大力开展电动汽车充电基础设施及其充电服务网络的建设。充电服务网络和配电网在物理上渐进耦合,共同受到市场、价格、政策等外部因素的影响,并以双网的规划与建设特点“反馈”影响着充电负荷的构成与规模,形成了各自发展又交互缠绕、相互促进又彼此制约的复杂技术经济动力学演进系统。
  在研究生阶段,依托国家自然科学基金面上项目“推动电动汽车发展的充换电服务网络演变类比研究及其与配电网协同规划理论”,向月在刘俊勇教授指导下,围绕电动汽车充电服务网络演变及配电网协同规划领域展开研究,在历史数据缺乏情况下对电动汽车规模推演、充电服务网络多维评价与优化配置、充电服务网与配电网匹配测度与联动规划等科学问题上实现了理论突破。考虑到电动汽车对充电基础设施的需求在电网层面表现为一类新型的用电负荷,其与普通电力用户需求有所不同,电动汽车可能停靠在多个不同位置,其用电需求在不同停靠位置间移动。随之而来的充电负荷输出,势必对城市电网电力供给的质量和可靠性带来挑战。向月在四川大学任职后,作为负责人承担了国家自然科学基金青年项目“集成电动汽车全轨迹空间的城市电网可靠性评估理论及提升策略”。电动汽车规模化的接入给城市电网可靠性带来了深远影响,因为传统评估难以准确量化,客观上要求评估模型与计算方法的突破。结合已有研究基础,向月创新性地提出“车—路—网”耦合下全轨迹空间建模思路,实现电动汽车“时间—空间—行为—能量”全过程动力学特征描述。由此研究集成电动汽车全轨迹空间的城市电网可靠性,构建新型可靠性指标体系。这一理论研究将对引导未来城市充电设施合理规划、配电网科学协同改造具有积极影响。
  

为配电网投资规划出谋划策


  随着高渗透率清洁能源、高参与度主动负荷如电动汽车等多类分布式能源接入配电网,传统粗放式投资方式已经无法满足未来配电网发展需求,如何依据不同投资需求下差异化改造模式制定投资规划策略,如何在面对庞大投资方案与候选措施时实现快速优选,成为智能电网规划的一大难题,而且在这方面也缺乏理论与技术支撑。当前向月的另一研究重点在于配电网投资规划建模与优化决策。他提出以改造方案与投资效益间的直接数据关联关系取代传统方法繁琐的物理建模解析过程,以配电网改造措施下多主体协同运行仿真为突破口,通过机器学习等技术构建起投资方案评估“快速通道”。目前,在国网公司科技项目资助下向月所在的课题组正在进行配电网投资决策的理论研究及系统开发,以期实际工程的落地应用。
  对于未来的研究方向,向月提到,四川水电资源丰富但弃水严重,在电改不断深化的背景下,是否可以通过科学设计区域电动汽车充电价格响应与市场交易机制,消纳多余清洁水电,减少区域弃水,实现多方共赢?向月所在课题组目前正在开展相关调研与研究探索工作。可以预见,未来融合多主体市场机制与新能源规模化接入的智能电网,正等着像向月这样的年轻一代研究人员去开拓和创新。

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