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V2G技術與電力電子無源器件

新能源汽車在我國已經開始爆發性增長，大量車輛充電將帶來新一輪的用電負荷急速增長，這對用電負荷峰谷差日益加大的電力系統而言，輸配電的壓力空前巨大，電網甚至面臨重新改造的局面。如何利用電動汽車作為移動式分布儲能單元來縮小日益增長的電力峰谷負荷差，以提高輸配電設備負荷利用率？研究表明：90％以上的乘用車輛平均每天行駛時間1h左右，95％的時間處于閑置狀態。將處于停止狀態的電動汽車接入電網，數量足夠多時，電動汽車就可以作為可移動的分布式儲能電站，在滿足電動汽車用戶行駛需求的前提下，將剩余電能可控回饋到電網，這就是一舉多得的V2G技術（示意圖1和拓撲圖2）。

 

 

圖1：汽車與汽車，汽車與住宅、汽車與電網能量交互示意圖

 

 

 

 

 

圖二：V2G雙向能量拓撲結構

 

目前電動汽車的充電方式為：1.交流慢充，2.直流快充，3.交流快充（目前國家標準不支持，但卻是V2G未來的方向）。

 

1.交流慢充由車載AC/DC充電機完成，功率較小，汽車增加一個充電機的成本但不支持快充。

 

2.直流快充則由地面充電樁完成APF/AC/DC，通訊接口控制復雜，只有汽車最了解電池狀態，而充電電流卻由地面控制，所以很難支持未來新電池，新技術的升級。

 

V0G： EV和電網只有單向充電能量流，沒有信息流交互參與控制，很快會遇到小麻煩，如私家車庫在充電，室內要啟動空調，等家用大負荷時，是繼續充電呢還是跳閘？這就引出了V1G概念，V1G是單相可控能量流，依據電網負荷，電池狀態自動調整充電功率，微觀V1G就可以采集電表的負荷信息，自動調整EV充電電流，實現微網無跳閘穿越。V2G是電動汽車的終極歸宿，V2G就是能量雙向、實時、可控、高速地在車輛和電網之間流動，充放電控制裝置既有與電網的交互，又有與車輛的交互，交互的內容包括能量轉換、客戶需求信息、電網狀態、車輛信息、計量計費信息等。它對智能電網的好處太多了，此處暫不深入討論，只談消費者微觀利處。EV車的電機驅動器逆向工作（添加少許附件APF電感）就可以工作為PWM整流器模式，作為電池的快充AC/DC單元，EV車無需再配置AC/DC充電機，且為大功率快充機，也可以兼容交流慢充，并不增加太多硬件成本。V2G另一個車主微觀益處是當一臺EV車沒電拋錨了，不需要拖車，只要再開一輛EV，兩個EV車可以采用交流快充口直接對充，15分鐘可充足行駛50km的電量。此外，在郊野，地震等突發災害時，一個滿電狀態具有V2G功能的EV車可以提供一個家庭一個星期的用電量。

 

本文只在微觀角度講V2G是EV的方向，同時也相信交流快充會更有影響力。