计及电动汽车充放电静态频率特性的负荷频率控制_张谦
ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１３１２１０００５
计及电动汽车充放电静态频率特性的负荷频率控制
张 谦１，周 林１，周雒维１，刘 超１，史乐峰２
（１．输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学），重庆市４０００４４；
２．国网重庆市电力公司电力科学研究院，重庆市４０１１２３
）摘要：目前对电动汽车参与电力系统调频的研究，主要集中在电动汽车作为分布式电源参与系统
调频，而对电动汽车作为可控负荷参与系统调频的研究较少。但是，电动汽车作为分布式电源和可控负荷对其参与系统调频具有同等重要的作用。基于此，文中计及了电动汽车的充放电静态频率特性模型，在电力系统负荷扰动发生时，实现了对电动汽车充放电的协调控制，使其在分布式电源和可控负荷两个角色间合理转换。在此基础上，建立了计及电动汽车充放电的单区域系统负荷频
率控制模型，并将该模型扩展为两区域互联系统。在ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建模并进行仿真分
析。算例结果表明，电动汽车作为分布式电源和可控负荷参与系统调频，不仅可以使系统频率调整速度更快，有效减小系统频率偏差，而且能减小传统调频机组的备用容量。关键词：电动汽车；分布式电源；可控负荷；负荷频率控制；电力系统调频；电动汽车入网
收稿日期：２０１３－１２－１０；修回日期：２０１４－０４－
１８。国家高技术研究发展计划（８６３计划）资助项目（２０１１ＡＡ０５Ａ１１０）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（ＣＤＪＰＹ１２１５０００１）；输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室资助项目（２００７ＤＡ１０５１２７１１２０２
）。０ 引言
随着全球温室效应的加剧和石油资源的不断消耗，低碳经济的受重视程度越来越高。电动汽车（ｅｌｅｃｔｒｉｃ
ｖｅｈｉｃｌｅ，ＥＶ）的大量使用将是解决环境污染问题、
实现低碳经济的有效途径之一。大力发展电动汽车是国内“节能减排”基本国策的要求之一。国家科技部牵头实施了“十城千辆”计划，以推动电动汽车及其相关技术在中国的使用和
发展［１］
。根据国家新能源汽车产业发展规划，预计
到２０１５年，电动汽车规模将达到１００万辆左右［２］
。
文献［３］指出到２０３０年，中国的电动汽车将达到２
０００万辆左右。对汽车行驶行为模式的研究表明，
大多数家用汽车平均每天仅行驶约１ｈ，全年大约９６％的时间处于停驶状态［４］
。这表明电动汽车可以有充分的时间与电网实现互动。大量电动汽车
聚集并利用电动汽车入网（ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－ｇｒｉｄ，Ｖ２Ｇ）技术，可以向电网提供多种辅助服务，如削峰填谷、频
率调整、
旋转备用等［５－
８］。文献［９
］以美国加州电力市场为背景，研究结果表明电动汽车参与频率调整是可行且实用的。在多数情况下，提供调频服务的用户所得到的收益大于
损耗。文献［１０
］通过对两区域互联系统的仿真，分析了电动汽车参与电力系统负荷频率控制（ｌｏａｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
ｃｏｎｔｒｏｌ，ＬＦＣ）的作用，指出电动汽车作为热备用能快速响应系统扰动，将成为未来低碳电力系统频率调整的有效方法。文献［１１－１３］利用负荷频率控制仿真分析了电动汽车作为储能单元参与电厂调频的结果，表明这将有利于平抑由于电网大量接入新能源所造成的频率波动。文献［１４］考虑了电动汽车用户使用的便利性，建立了电动汽车群的集中Ｖ２Ｇ模型，
研究了在此种情况下，电动汽车参与调频的效果。文献［１５］提出了集中Ｖ２Ｇ参与系统频率调整的优化控制方法，并对计及电动汽车电池能量约束的收益最大化问题进行了分析，
得出了电池最后的荷电状态控制与收益之间的联动机理。文献［１６
］建立了电动汽车的电池模型和电动汽车参与负荷频率控制的模型，研究了其控制作用和效果。但是，上述研究主要集中在电动汽车利用Ｖ２Ｇ技术作为分布式电源参与系统调频上，而电动汽车作为可控负荷参与系统调频的研究较少，对协调控制电动汽车在上述两种角色间合理转换的研究则更
少。事实上，
电动汽车作为分布式电源和可控负荷参与负荷频率控制，对系统调频所起到的作用同等
重要。基于此，本文计及电动汽车作为可控负荷和分布式电源，参与系统调频的充放电静态频率特性模型，并在系统负荷先增加后减少的过程中，实现对电动汽车充放电的协调控制，从而建立了计及Ｖ２Ｇ单区域和两区域互联系统的负荷频率控制模型。
—
４７—第３８卷 第１６期２０１４年８月２５
日Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．１６
Ａｕｇ
．２５，２０１４
１ 传统的负荷频率控制模型
电力系统频率保持基本恒定是电网可靠、稳定
运行的必然要求。电力系统电能质量的主要指标就包括系统频率。电力系统通过对频率的一次调整和
二次调整，
使频率基本保持在允许的偏差范围内。负荷频率控制是调整系统频率稳定于额定值，保证
电力系统安全、经济、稳定运行的有效控制方法［１７］
。目前，传统的单区域系统负荷频率控制模型如图１
所示
。
图１ 传统的单区域电力系统模型
Ｆｉｇ．１ Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａ ｓｉｎｇｌｅ ａｒｅａ ｐｏｗｅｒ ｓｙ
ｓｔｅｍ图１中：Ｋ为积分控制增益；Ｒ为调速器速度调
节；Ｔｇ和Ｔｃｈ分别为调速器时间常数和汽轮机时间常数；Δ
Ｐｍ和ΔＰＬ分别为发电机机械功率输出偏差和负荷扰动量；Ｍ为发电机惯性常数；Ｄ为负荷阻尼系数；Δω为频率偏差。
２ 计及电动汽车充放电的负荷频率控制模型
２．１ 单区域电力系统
在传统的单区域系统负荷频率控制模型基础上，研究电动汽车充放电参与系统调频，必须先建立电动汽车的充放电静态频率特性模型，并对电动汽车的充放电过程进行协调控制，使其在分布式电源和可控负荷两个角色间合理转换，从而得到计及电动汽车充放电的单区域电力系统模型。
２．１．１ 电动汽车的充放电静态频率特性模型
在分析电力系统的负荷频率控制时，关心的是
电力系统所有发电机的整体性能。因此，
并不考虑机间振荡和输电系统性能。故假定所有的传统发电机对系统负荷变化同调响应，并将其等值于一台机组［
１７］
。发电机—负荷模型如下式所示：
ΔＰｍ－ΔＰＬ＝（Ｍｓ＋Ｄ）Δω
（１）大量电动汽车参与调频时，其电池整体作为可控负荷和分布式电源的充放电静态频率特性模型，分别如式（２）和式（３）
所示，其中一阶惯性环节表示控制和通信的延迟效应。需要指出的是，该特性模型是为了使电动汽车充放电有效参与系统频率的下调和上调，根据系统频率控制要求而设计，并非是电动汽车智能充放电机本身的静态频率特性模型。
ΔＰｄ＝Ｋｄ
１＋ｓＴｄ
Δω
（２
）ΔＰｃ＝Ｄｃ
１＋ｓＴｃ
Δω
（３）式中：Δ
Ｐｄ为电动汽车放电功率变化量；Ｋｄ为电动汽车放电的频率响应系数；Ｔｄ为电动汽车电池放电时间常数；Δ
Ｐｃ为电动汽车充电功率变化量；Ｄｃ为电动汽车充电的负荷阻尼系数；Ｔｃ为电动汽车电池充电时间常数。
因此，电动汽车作为分布式电源和可控负荷参与负荷频率控制的发电机—负荷模型如下式所示：
ΔＰｍ＋ΔＰｄ－ΔＰＬ－ΔＰｃ＝（Ｍｓ＋Ｄ）Δω（
４）将式（２）、式（３）代入式（４
）得： ΔＰｍ＋Ｋｄ
１＋ｓＴｄ
Δω－Δ
ＰＬ＝ （Ｍｓ＋Ｄ）Δω＋Ｄｃ
１＋ｓＴｃ
Δω
（５）由式（５
）可得，计及电动汽车充放电静态频率特性的发电机—负荷模型系统框图，如图２所示
。
图２ 计及电动汽车充放电静态频率特性的
发电机－负荷模型系统框图
Ｆｉｇ．２ Ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ－ｌｏａｄ ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈｃｈａｒｇｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｔａｔｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ
ｖｅｈｉｃｌｅｓ２．１．２ 电动汽车充放电的协调控制
电力系统中，负荷侧的有功功率时常变化，导致
系统的有功功率不平衡，
使频率偏离额定值，发生波动，影响电力系统的可靠稳定运行。大量电动汽车
聚集在调度控制中心管辖区域内，其总的充放电容量相当可观。利用Ｖ２Ｇ技术，
电动汽车可以向电网提供频率调整服务。对电动汽车的充放电过程进行协调控制，使其在分布式电源和可控负荷两个角色间合理转换，配合传统调频机组，参与调整系统的有功平衡，从而使系统频率更加稳定。通过以下控制方法，可以使电动汽车实现同步充放电。如图３所示，分级调度控制中心分为一级和二级调度控制中心。二级调控中心与其辖区内电动汽车的信息交互如下所述。连接上电网的电动汽车向二级调控中心发送车辆的基本信息，包括车辆是否处于可控状态，车辆电池的即时荷电状态（ｓｔａｔｅ
ｏｆｃｈａｒｇｅ，ＳＯＣ）。从而，二级调控中心便可得到辖区内的可控电动汽车数量和即时的可利用电量。此
—
５７—·学术研究· 张 谦，等 计及电动汽车充放电静态频率特性的负荷频率控制
外，二级调控中心根据从一级调控中心接收到的
ＬＦＣ调度信号，将调度信号发送给辖区内的可控电动汽车
。
图３ 分级调度控制中心框图
Ｆｉｇ．３ Ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ
ｃｏｎｔｒｏｌ
ｃｅｎｔｅｒ为避免电动汽车电池发生过充放电现象，假定电动汽车参与调频的ＳＯＣ上限ＳＯＣｍａｘ和下限
ＳＯＣｍｉｎ分别为０
．９和０．１。当系统频率下降，需要电动汽车放电时，只有电动汽车电池的ＳＯＣ高于ＳＯＣｍｉｎ，
该电动汽车才可以作为分布式电源放电；当系统频率上升，需要电动汽车充电时，只有电动汽车
电池的ＳＯＣ低于ＳＯＣｍａｘ，该电动汽车才能作为可控负荷充电。
当确定可以充放电的可控电动汽车后，应当根据电动汽车电池的ＳＯＣ来决定充放电的优先权。要求电动汽车放电时，ＳＯＣ较高的电动汽车，
拥有较高的优先权；要求电动汽车充电时，ＳＯＣ较低的
电动汽车，优先权更高。
二级调控中心与一级调控中心之间的信息交互与上述过程类似。一级调控中心将ＬＦＣ调度信号发送给二级调控中心，二级调控中心将本区域内总的电量信息发送给一级调控中心。
通过上述的调度控制过程，大量电动汽车便可等效为一个虚拟的电池能量存储系统，实现可控电动汽车充放电的同步控制。
计及上述模型和电动汽车充放电的协调控制后，根据负荷频率控制的基本原理，可得到计及电动汽车充放电的单区域电力系统模型，如图４所示。
图中使用比例—积分（ＰＩ
）控制器参与负荷频率控制。负荷扰动波形为方波，以此来模拟系统负荷的突然增加和减少。通过电动汽车放电控制器（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ １）和电动汽车充电控制器（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ２
），对电动汽车的充放电过程进行协调控制，具体过程如下
。
图４ 计及电动汽车充放电的单区域电力系统模型
Ｆｉｇ．４ Ｓｉｎｇｌｅ ａｒｅａ ｐｏｗｅｒ ｓｙ
ｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈ Ｖ２Ｇ 若检测到负荷扰动增加，Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
１发出放电控制信号，Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ２不动作。电动汽车储能的输入是频率偏差信号和Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ １的放电控制信号。电动汽车作为分布式电源，配合传统调频机组提供出力ΔＰｄ。此时，电动汽车充电功率ΔＰｃ＝０。若检测到负荷扰动减少，Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ １不再动作，Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
２发出充电控制信号。电动汽车储能的输入是频率偏差信号和Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
２的充电控制信号。电动汽车作为可控负荷参与频率调整，可控充电功率为ΔＰｃ。此时，电动汽车放电功率ΔＰｄ＝０。从而实现了电动汽车在分布式电源和可控负荷两个角色间的合理转换。
２．２ 两区域互联电力系统
文献［１８］指出，两区域互联电力系统中，从区域１传输到区域２的联络线功率Ｐ１２为：
Ｐ１２＝Ｅ１Ｅ２ＸＴ
ｓｉｎ（δ１－δ２）
（６
）ＸＴ＝Ｘ１＋Ｘｔｉｅ＋Ｘ２
（７）式中：Ｅ１和δ１分别为区域１等效电压源的幅值和相位；Ｅ２和δ２分别为区域２等效电压源的幅值和相位；Ｘ１和Ｘ２分别为区域１和区域２的等值电抗；
Ｘｔｉｅ为两区域间联络线的等值电抗。
—
６７—２０１４，３８（１６
）
将式（６）在初始点线性化。令初始值δ１０，δ２０为δ１＝δ１０，δ２＝δ２０，
则有ΔＰ１２＝ＴΔδ１２
（８
）其中
Ｔ＝Ｅ１Ｅ２ＸＴ
ｃｏｓ（δ１０－δ２０）
（９）Δδ１２＝Δδ１－Δδ２
（１０）式中：ΔＰ１２为正时，表示从区域１传输到区域２的功率增加量；Ｔ为同步系数。
两区域互联系统，辅助控制的目标是使每个区域的发电和负荷恢复平衡。在理想情况下，辅助控制应只校正所在区域的负荷变化。因此，引入区域控制偏差（ＡＣＥ）作为控制信号。ＡＣＥ由联络线功率偏差加上用偏差因子加权的频率偏差所组成。一个区域的偏差因子通常是该区域的复合频率响应特
性系数。因此，区域１和区域２的ＡＣＥ分别为［１８］
：εＡＣＥ１＝Δ
Ｐ１２＋Ｂ１Δω（１１）εＡＣＥ２＝Δ
Ｐ２１＋Ｂ２Δω（１２）其中，ΔＰ２１为正时，表示从区域２传输到区域１的功率增加量；Ｂ１和Ｂ２分别为区域１和区域２的
频率偏差因子，
有Ｂ１＝β１＝１Ｒ１
＋Ｄ１（１３）Ｂ２＝β２＝１Ｒ２
＋Ｄ２（１４）式中：β
１和β２分别为区域１和区域２的复合频率响应特性系数；Ｒ１和Ｒ２分别为区域１和区域２的调速器速度调节；Ｄ１和Ｄ２分别为区域１和区域２的负荷阻尼系数。
在计及电动汽车充放电的单区域电力系统模型基础上，考虑两区域间联络线的影响，得到计及电动汽车充放电的两区域互联电力系统模型，如图５所示。图中，联络线上方为区域Ａ，下方为区域Ｂ。由联络线频率偏差控制（ＴＢＣ）调节两区域的ＡＣＥ。假设负荷扰动只发生在区域Ａ。通过区域Ａ的电动汽车放电控制器（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
Ａ１）和电动汽车充电控制器（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａ２），以及区域Ｂ的电动汽车放电控制器（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
Ｂ１）和电动汽车充电控制器（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｂ２），对两区域的电动汽车充放电过程进行协调控制
。
图５ 计及电动汽车充放电的两区域互联电力系统模型
Ｆｉｇ．５ Ｔｗｏ－ａｒｅａ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｐｏｗｅｒ ｓｙ
ｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈ Ｖ２Ｇ 充放电控制器的具体控制过程和每个区域内电
动汽车的充放电过程，与单区域系统情况类似。但电动汽车放电时，电动汽车储能的输入是频率偏差信号、ＡＣＥ信号和放电控制器输出的控制信号，电动汽车根据这３种信号来确定其放电功率ΔＰｄ。
３ 算例仿真
假设与电网连接的电动汽车数量足够多，其电
池总储能可以满足功率和容量的约束条件，并假定电池的充放电情况相类似，不考虑电池老化及环境温度对充放电的影响。ＰＩ控制器中比例常数Ｋｐ和
—
７７—·学术研究· 张 谦，等 计及电动汽车充放电静态频率特性的负荷频率控制
积分常数Ｋｉ如表１所示。系统仿真参数如表２所
示，其中Ｂ为频率偏差因子。
表１ ＰＩ控制器参数
Ｔａｂｌｅ １ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ＰＩ
ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ区域不计Ｖ２Ｇ
计及Ｖ２Ｇ
Ｋｐ
Ｋｉ
Ｋｐ
Ｋｉ
单区域０．５０ ６．００ ０．２００ ２．５０区域Ａ ０．１０ ０．１８ ０．００５ ０．０７区域Ｂ
０．０５
０．０６
０．０２０
０．０５
表２ 仿真模型参数Ｔａｂｌｅ ２ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｍｏｄｅｌ区域
Ｍ Ｄ Ｔ Ｒ
Ｔｇ／ｓＴｃｈ
／ｓＢ ＫｄＤｃ
Ｔｃ／ｓＴｄ／ｓ
单区域５ ０．６ ０．０５０ ０ ０．２ ０．５ １０ ５ １ １
区域Ａ ５ ０．６ ２ ０．０５０ ０ ０．２ ０．５ ２０．６ １０ ５ １ １区域Ｂ ４ ０．９ ２ ０．０６２ ５ ０．３ ０．６ １６．９ １０ ５ １ １
假设电力系统中增加和减少的负荷扰动量
Δ
ＰＬ＝０．２（标幺值），在ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立模型。当负荷扰动发生时，单区域系统在有无
Ｖ２Ｇ的条件下，系统频率偏差的对比情况如图６所示；单区域系统中，参与系统调频的电动汽车充放电功率如图７所示；
负荷扰动发生时，两区域互联电力系统中，区域Ａ在有无Ｖ２Ｇ的条件下，
系统频率偏差对比情况如图８所示，传统调频机组出力的对比情况如图９所示
。
图６ 单区域系统的频率偏差
Ｆｉｇ．６ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ ａｒｅａ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅ
ｍ图７ 单区域系统的电动汽车充放电功率
Ｆｉｇ．７ Ｃｈａｒｇｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ
ｐｏｗｅｒ ｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ ａｒｅａ ｓｙ
ｓｔｅ
ｍ图８ 两区域互联系统中区域Ａ的频率偏差
Ｆｉｇ．８ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｉｎ ａｒｅａ Ａ ｏｆ ｔｗｏ－ａｒｅａｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｐ
ｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅ
ｍ图９ 两区域互联系统中区域Ａ传统调频机组出力
Ｆｉｇ．９ Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ ｏｕｔｐｕｔ ｉｎａｒｅａ Ａ ｏｆ ｔｗｏ－ａｒｅａ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｐ
ｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ图６的结果表明，单区域系统发生负荷扰动，在
负荷增加阶段，系统频率偏差不计Ｖ２Ｇ时超调量为０．０２０ ３，计及Ｖ２Ｇ时超调量为０．０１７
１，相对前者减少了１５．７６％，系统调节时间不计Ｖ２Ｇ时为５．９４ｓ，计及Ｖ２Ｇ时为５．３４ｓ，相对前者减少了１０．１％；在负荷减少阶段，系统频率偏差不计Ｖ２Ｇ时超调量为０．０２０ ３，计及Ｖ２Ｇ时超调量为０．００９
４，相比前者减少５３．６９％，系统调节时间不计Ｖ２Ｇ时为６ｓ
，计及Ｖ２Ｇ时为１．１ｓ，相比前者减少８１．６７％。因此，
当负荷扰动使负荷增大或减小，引起频率下降或上升时，电动汽车利用Ｖ２Ｇ技术作为分布式电源或可控负荷，参与电力系统调频，能有效减小系统频率偏差的超调量，缩短系统的调节时间，不仅使系统调频的速度更快，而且系统频率更加稳定，提高了电能质量。
假定单区域系统的基准容量为１
０００ＭＶＡ，每辆电动汽车参与调频的充放电功率为７ｋＷ［
１９］
。图７中，单区域的电动汽车充放电总功率最小标幺
值为－０．０２５ ３，即－２５．３ＭＷ，最大标幺值为０．１０２ ９，即１０２．９ＭＷ，此时，至少需要１４
７００辆电动汽车同时参与系统调频。该模型所得到的电动
—
８７—２０１４，３８（１６
）
汽车充放电功率曲线，可以对未来电动汽车参与系统调频的数量规模起到一定的指导作用。
从图７可知，系统负荷增加时，电动汽车作为分布式电源，配合传统调频机组，最大放电总功率达到１０２．９ＭＷ。系统稳定后，电动汽车放电总功率稳定在０．１（标幺值），即１００ＭＷ。随后，系统负荷减少，电动汽车由放电转为充电，由分布式电源转换成可控负荷参与系统调频，最大充电总功率为２５．３ＭＷ，最终电动汽车充电总功率稳定在０（标幺值）。可见，负荷扰动发生后，电动汽车经历了先放电再充电的过程，实现了其在分布式电源和可控负荷两个角色间的顺利转换。此外，电动汽车充放电功率曲线的变化趋势，也对实际的系统调频具有一定的参考价值。
从图８的结果可以得到，两区域互联电力系统中区域Ａ出现负荷扰动后，在负荷增加阶段，区域Ａ频率偏差不计Ｖ２Ｇ的超调量为０．０１９，计及Ｖ２Ｇ的超调量为０．０１６ ７，相对前者减少了１２．１１％，系统调节时间不计Ｖ２Ｇ时为５．６３ｓ，计及Ｖ２Ｇ时为５．１３ｓ，相对前者减少了８．８８％；在负荷减少阶段，区域Ａ频率偏差不计Ｖ２Ｇ的超调量为０．０１９，计及Ｖ２Ｇ的超调量为０．００９，相比前者减少了５２．６３％，系统调节时间不计Ｖ２Ｇ时为５．６ｓ，计及Ｖ２Ｇ时为１．１ｓ，相比前者减少了８０．３６％。此外，图８的曲线与图６相似，进一步说明了所建模型的正确性和有效性。
由图９的结果可知，两区域互联系统中区域Ａ的传统调频机组，在不计Ｖ２Ｇ时，其出力的最小值为－０．１２２ ２，最大值为０．３２２ １；负荷增加后，机组出力最终稳定在０．２（标幺值）；负荷减少后，机组出力逐渐趋于零。但是，该机组在计及Ｖ２Ｇ时，其出力的最小值为－０．０２９ ８，相对前者增加了７５．６１％，最大值为０．２２８ ８，相比前者减少了２８．９７％；而在系统负荷增加后，机组出力最终稳定在０．１（标幺值）；系统负荷减少后，机组出力同样逐渐趋于零。因此，计及Ｖ２Ｇ时，传统调频机组出力的最小值显著增大，最大值明显减小，机组出力曲线变得更加平缓，表明电动汽车充放电参与系统调频后，可以减小传统调频机组的备用容量，使其运行更加平稳，机组的启停损耗更小，从而延长机组寿命。
４ 结语
本文计及了电动汽车作为可控负荷和分布式电源参与系统调频的充放电静态频率特性模型，并且在系统负荷先增加后减少的过程中，实现了对电动汽车充放电的协调控制，使其在分布式电源和可控负荷两个角色间合理转换。在此基础上，建立了计及电动汽车充放电的单区域系统负荷频率控制模型，并进一步扩展为计及电动汽车充放电的两区域互联系统负荷频率控制模型。
通过算例仿真可得到以下结论：①电动汽车利用Ｖ２Ｇ技术作为分布式电源和可控负荷，参与系统调频，不仅可以使系统频率调整的速度更快，而且能有效减小系统频率偏差，提高电能质量；②算例仿真得到的电动汽车充放电功率曲线，可以对未来电动汽车参与系统调频的数量规模起到一定的指导作用，该曲线的变化趋势，也对实际的系统调频调度具有参考价值；③电动汽车充放电参与系统调频，可以减小传统调频机组的备用容量，并使其运行更加平稳。
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［５］ＫＥＭＰＴＯＮ Ｗ，ＴＯＭＩ Ｃ
＇Ｊ．Ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－ｇｒｉｄ ｐｏｗｅｒｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ：ｆｒｏｍ ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｇｒｉｄ ｔｏ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ｅｎｅｒｇｙ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｅｓ，２００５，１４４（１）：２８０－２９４．
［６］ＫＥＭＰＴＯＮ Ｗ，ＴＯＭＩ Ｃ
＇Ｊ．Ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－ｇｒｉｄ ｐｏｗｅｒｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ：ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｎｅｔ ｒｅｖｅｎｕｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｅｓ，２００５，１４４（１）：２６８－２７９．
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ＺＨＡＮＧ Ｑｉａｎ，ＳＨＩ Ｌｅｆｅｎｇ，ＲＥＮ Ｙｕｌｏｎｇ，ｅｔ ａｌ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅｒｖｅｔｒａｄｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－ｇｒｉｄ ｒｅｓｅｒｖｅ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＥＥ，２０１２，３２（３１）：５９－６８．
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—
９
７
—
·学术研究· 张 谦，等 计及电动汽车充放电静态频率特性的负荷频率控制
学报，２０１２，２７（２）：１２１－
１２７．ＬＩＵ Ｘｉａｏｆｅｉ，ＺＨＡＮＧ Ｑｉａｎｆａｎ，ＣＵＩ Ｓｈｕｍｅｉ．Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ Ｖ２Ｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ
，２０１２，２７（２）：１２１－１２７．［９］ＢＲＯＯＫＳ Ａ Ｎ．Ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－ｇｒｉｄ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｊ
ｅｃｔ：ｇｒｉｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ａｎｃｉｌｌａｒｙ ｓｅｒｖｉｃｅ ｗｉｔｈ ａ ｂａｔｔｅｒｙ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ［Ｍ］．Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ａｇｅｎｃｙ：Ａｉｒ ＲｅｓｏｕｒｃｅｓＢｏａｒｄ，２００２．
［１０］ＯＴＡ Ｙ，ＴＡＮＩＧＵＣＨＩ Ｈ，ＮＡＫＡＪＩＭＡ Ｔ，ｅｔ ａｌ．Ｅｆｆｅｃｔ
ｏｆａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－ｇｒｉｄ（Ｖ２Ｇ）ｏｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｃ］／／Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＩＣＩＩＳ），Ｊｕｌｙ ２９－Ａｕｇｕｓｔ １，２０１０，Ｍａｎｇ
ａｌｏｒｅ，Ｉｎｄｉａ：４８１－４８５．［１１］ＪＡＮＧ Ｓ，ＨＡＮ Ｓ，ＨＡＮ Ｓ Ｈ，ｅｔ ａｌ．Ｏｐ
ｔｉｍａｌ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｏｎｃｏｎｔｒａｃｔ ｓｉｚｅ ｆｏｒ Ｖ２Ｇａｇｇｒｅｇａｔｏｒ ｒｅｇａｒｄｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ［Ｃ］／／Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ（ＯＰＴＩＭ），Ｍａｙ ２０－２２，２０１０，Ｂａｓｏｖ，ＵＳＡ：５４－
６２．［１２］ＡＬＭＥＩＤＡ Ｐ Ｍ Ｒ，ＬＯＰＥＳ Ｊ Ａ Ｐ，ＳＯＡＲＥＳ Ｆ Ｊ，ｅｔ
ａｌ．Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ［Ｃ］／／２０１０ｉＲＥＰ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｂｕｌｋ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ａｕｇｕｓｔ １－６，２０１０，Ｒｉｏ ｄｅ Ｊａｎｅｉｒｏ，Ｂｒａｚｉｌ：７ｐ．［１３］ＬＯＰＥＳ Ｊ Ａ Ｐ，ＳＯＡＲＥＳ Ｆ Ｊ，ＡＬＭＥＩＤＡ Ｐ Ｍ Ｒ．Ｉｎｔｅｇ
ｒａｔｉｏｎｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ
ｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ，２０１１，９９（１）：１６８－１８３．［１４］ＳＨＩＭＩＺＵ Ｋ，ＭＡＳＵＴＡ Ｔ，ＯＴＡ Ｙ，ｅｔ ａｌ．Ｌｏａｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－ｇｒｉｄ ｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｕｓｔｏｍｅｒ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ［Ｃ］／／Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＰＯＷＥＲＣＯＮ），Ｏｃｔｏｂｅｒ ２４－２８，２０１０，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ：８ｐ
．［１５］ＨＡＮ Ｓ，ＨＡＮ Ｓ，ＳＥＺＡＫＩ Ｋ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｎ ｏｐ
ｔｉｍａｌｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－ｇｒｉｄ ａｇｇｒｅｇａｔｏｒ ｆｏｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ ｏｎ Ｓｍａｒｔ Ｇｒｉｄ，２０１０，１（１）：６５－
７２．［１６
］黄媛，刘俊勇，陈井锐，等．计及电动汽车入网的负荷频率控制［Ｊ］．电力系统自动化，２０１２，３６（９）：２４－
２８．ＨＵＡＮＧ Ｙｕａｎ，ＬＩＵ Ｊｕｎｙｏｎｇ，ＣＨＥＮ Ｊｉｎｇｒｕｉ，ｅｔ ａｌ．Ｌｏａｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ ｇｒｉｄ［Ｊ］．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙ
ｓｔｅｍｓ，２０１２，３６（９）：２４－２８．［１７］ＫＵＮＤＵＲ Ｐ．Ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ
ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｍ］．Ｉｎｄｉａ：Ｔａｔａ ＭｃＧｒａｗ－Ｈｉｌｌ
Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，１９９４．［１８］ＵＳＭＡＮ Ａ，ＤＩＶＡＫＡＲ Ｂ Ｐ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙ ｏ
ｆ ｌｏａｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ａｎｄ ｔｗｏ ａｒｅａ ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｃ］／／ＧｌｏｂａｌＨｕｍａｎｉｔａｒｉａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＧＨＴＣ），Ｏｃｔｏｂｅｒ ２１－２４，２０１２，Ｓｅａｔｔｌｅ，ＷＡ，ＵＳＡ：２１４－
２１９．［１９］罗卓伟，胡泽春，宋永华，等．电动汽车充电负荷计算方法［Ｊ］．
电力系统自动化，２０１１，３５（１４）：３６－
４２．ＬＵＯ Ｚｈｕｏｗｅｉ，ＨＵ Ｚｅｃｈｕｎ，ＳＯＮＧ Ｙｏｎｇｈｕａ，ｅｔ ａｌ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎｐｌｕｇ－ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｌｏａｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ［Ｊ］．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙ
ｓｔｅｍｓ，２０１１，３５（１４）：３６－４２．张 谦（１９８０—），女，通信作者，博士，副教授，主要研究方向：电力市场与电力系统安全经济运行、电动汽车与电网互动技术。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｑｉａｎ＠ｃｑ
ｕ．ｅｄｕ．ｃｎ周 林（１９８６—），男，硕士研究生，主要研究方向：电动汽车与电网互动技术。
周雒维（１９５４—），男，博士，教授，主要研究方向：电力谐波治理、电动汽车与电网互动技术。
（编辑 章黎）
Ｌｏａｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ Ｃｈａｒｇｉｎｇ ａｎｄ Ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ Ｓｔａｔｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃ
ＶｅｈｉｃｌｅｓＺＨＡＮＧ Ｑｉａｎ１，ＺＨＯＵ Ｌｉｎ１，ＺＨＯＵ Ｌｕｏｗｅｉ１，ＬＩＵ Ｃｈａｏ１，ＳＨＩ Ｌｅｆｅｎｇ
２
（１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ＆Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ
ａｎｄ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００４４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ
４０１１２３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｆｏｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ，ｍａｉｎｌｙ
ｒｅｇａｒｄ ｔｈｅｍ ａｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｗｈｉｌｅ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｆｅｗ ｔａｋｅ ｔｈｅｍ ａｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｌｏａｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ａｒｅ ｅｑｕａｌｌｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｅｉｔｈｅｒ ａｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｒ ａｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｌｏａｄ ｉｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａ ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈ ｃｈａｒｇｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ
ｓｔａｔｉｃｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆｉｒｓｔ．Ｔｈｅｎ，ａ ｃｈａｒｇｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅｉｒ ｒｏｌｅ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇ
ｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｌｏａｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｃｈａｒｇｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ，ａ ｌｏａｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｅｌ ｅａｃｈ ｆｏｒ ｓｉｎｇｌｅ ａｎｄ ｔｗｏ－ａｒｅａ ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ａ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈａｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｆｏｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ａｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｌｏａｄ，ｃａｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｎｅｓｓ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｅｖｉａｔｉｏｎ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｒｅｍａｒｋａｂｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｒｅｓｅｒｖｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｕｎｉｔｓ．Ｔｈｉｓ ｗｏｒｋ ｉｓ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（８６３Ｐｒｏｇｒａｍ）（Ｎｏ．２０１１ＡＡ０５Ａ１１０）ａｎｄ ｔｈｅ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｆｕｎｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｃｅｎｔｒａｌ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ（Ｎｏ．ＣＤＪＰＹ１２１５０００１）．Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｌｏａｄ；ｌｏａｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｇ
ｕｌａｔｉｏｎ；ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－ｇｒｉｄ（Ｖ２Ｇ）—
０８—２０１４，３８（１６
）
电动汽车传导式充电接口(QCT841—2010).(DOC)
本标准规定了电动汽车传导式充电接口的术语与定义、技术参数、充电模式、分类及功能定义、结构尺寸、性能要求、试验方法和检验规则。2010-11-22发布,2011-03-01 本标准的附录A和附录B为资料性附录，附录C为规范性附录。 本标准由全国汽车标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：天津清源电动车辆有限责任公司、中国电力科学研究院、中国汽车技术研究中心、深圳市比亚迪汽车有限公司、奇瑞汽车股份有限公司、安费诺精密连接器（深圳）有限公司、苏州工业园区多思达科技有限公司、北京交通大学、北京理工大学、河南天海电器有限公司。 本标准主要起草人：赵春明、吴志新、贾俊国、孟祥峰、张建华、李庆、李磊、周光荣、王震坡、姜久春、尹家彤、辛明华、方运舟、刘桂彬、武斌、吴尚洁、左海清。 电动汽车传导式充电接口 Electric vehicle conductive Charge coupler 1 范围 本标准规定了电动汽车传导式充电接口的术语与定义、技术参数、充电模式、分类及功能定义、结构尺寸、性能要求、试验方法和检验规则。 本标准规定了两种充电接口，一种是为车载充电机提供交流电能的接口，另一种是为电动汽车提供直流电能的接口。 本标准适用于电动汽车用的交流额定电压为220V和直流额定电压不超过750V 的充电电缆和电动汽车连接侧的传导式充电接口，充电电缆与非车载充电设备或交流供电设备之间的传导式充电接口可参照执行。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款，通过在本标准中引用而成为本标准的部分条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然
纯电动汽车新技术
研究生课程考核论文 （适用于课程论文、提交报告） 科目：发动机现代技术概论教师：周恩序 姓名：尤敏学号： 221 专业：车辆工程领域类别：（专业硕士） 上课时间： 2014 年 9 月至2014 年 11 月 考生成 阅卷评语： 阅卷教师 (签名) 重庆大学研究生院制 电动汽车轮毂电机技术 【摘要】随着社会的快速发展，汽车领域所面临的能源紧缺和环境污染两大问题受到了高度重 视，电动汽车的开发和应用已经成为研究热点。由于布局更为灵活，不需要复杂的机械传动系
统，轮毂电机越来越受到人们的关注。再生制动系统在电动汽车的能量利用和续航里程等方面有着重要的作用，是电动汽车领域的一项关键的节能技术，再生制动系统的研究对电动汽车的应用有着重要的意义。超级电容可以进行短时大电流充放电，而且充放电循环次数可达上万次，故能很好的解决电动汽车制动能量回收的问题。 【关键词】电动汽车；轮毂电机；再生制动；超级电容 1.研究背景 随着石油等不可再生资源的日渐减少，大气环境越来越差，电动汽车以其低污染、低能耗等优势为各个国家及各大汽车厂商所青睐。然而电动汽车现在主要面临的问题有：续驶里程短、充电时间长等。所以动力电池技术、驱动电机技术和电子控制系统技术为电动汽车目前面临的主要技术问题。轮毂电机驱动电动汽车以其结构简单、能量利用率高等优点成为汽车发展的新宠儿。汽车在制动过程中车辆的动能一直没有被很好的利用，大都被转换为热量耗散掉了。特别是在市区等复杂的城市工况下，红绿灯较多，车速较低，制动频繁，制动能量回收的意义显得尤为明显。目前车辆的制动能量回收技术主要有飞轮储能制动能量回收、液压储能制动能量回收和电化学能储能制动能量回收等。而电化学储能制动能量回收因为其能量主要以电能的形式流动，构造简单，控制方便，具有很好的发展前途。电动汽车中的蓄电池与驱动电机结构为电化学储能制动能量回收提供了方便。超级电容作为一种全新的储能元件的出现，具有十分重要的意义。超级电容有着蓄电池所不具备的优点。超级电容的充放电速率要比电池快的多，功率密度要比蓄电池大得多。利用超级电容可以迅速的回收制动过程中产生的能量。 2.轮毂电机技术 轮毂电机驱动电动汽车因为独特的特点，越来越受到人们的关注，许多汽车企业已经将其列为公司发展规划当中。由此可见，轮毂电机技术正逐步被人们所重视。有人预言：未来电动汽车的发展趋势将是轮毂电机直接驱动汽车。这主要是因为轮毂电机直接驱动技术有着以下的优点： 1) 传动效率高是轮毂电机驱动技术最大的技术优势：普通的内燃机驱动汽车，在市区路况时，平均能量利用率仅为20%，而轮毂电机直接驱动技术可使能量利用率达到90%。轮毂电机没有传统的变速器、轴或齿轮，直接将转子与车轮安装在一起。这样既提升了性能，也让电动机更为紧凑，便于安装在汽车上，同时腾出了更
电动汽车充电站充放电设备
电动汽车充电站充放电设备 许继电源有限公司 2010年1月
目录 1.概述 (2) 2.许继的技术优势 (2) 3.充放电设备 (3) 4.监控系统设备 (20) 5.谐波治理设备 (22)
1.概述 电动汽车以电代油，能够实现“零排放”与“低噪音”，是解决能源和环境问题的重要手段。随着石油资源的紧张和电池技术的发展，电动汽车在性能和经济性方面已经接近甚至优于传统燃油汽车，并开始在世界范围内逐渐推广应用。以电动汽车为代表的新一代节能与环保汽车是汽车工业发展的必然趋势已经成为普遍共识。 充电系统为电动汽车运行提供能量补给，是电动汽车的重要基础支撑系统，也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节。在充电系统中，充电站的建设需要根据电动汽车的充电需求，结合电动汽车运行模式进行相应的规划和设计。目前，以电力公司主导的电动汽车充电站的技术和建设规范已相继出台，并建成多个示范工程，为充电站的推广积累了宝贵的经验。 许继电源作为电力直流操作电源设备的主要供应商，掌握有蓄电池充放电的关键技术和制造能力，参与国家电网公司电动汽车充放电装置技术标准的制订，是电动汽车充放电设备技术开发与产品制造的先导企业。 2.许继的技术优势 许继电源是专业从事电力电子产品研发、制造与系统集成的厂商，主要产品包括电力直流操作电源、电力专用UPS、有源逆变蓄电池放电装置、大功率电力电子STATCOM（SVG）和APF设备。其中直流操作电源、电力专用UPS、有源逆变蓄电池放电装置的销量居全国第一，大功率电力电子设备的研发和制造技术国内处于领先地位。 许继电源从1988年开始研发、生产蓄电池充放电装置，充放电技术经历了从相控变换技术到高频变换技术两个时代，1998年以后完全进入高频变换时代。用于直流储能的蓄电池经历了固定式防酸电池、隔镍碱性电池、阀控式铅酸电池和锂离子电池，积累了丰富的充放电设备的研发、制造和运行经验。到目前为止，已研发、制造、交付商业运行的充放电设备涵盖了交流侧电压380V/220V，直流侧电压12V～800V、电流5A～400A、最大功率300kW的范围，先后供货12万余台充放电设备。已熟练掌握了包括单向和双向AC/DC、DC/DC，单相和三相PFC 等多种拓扑结构的高频变换控制技术和IGBT、MOSFET功率变换器件的应用技术、
考虑用户因素的电动汽车有序放电控制策略
考虑用户因素的电动汽车有序放电控制策略 作者：张纪龙 来源：《发明与创新（职业教育）》 2019年第6期 张纪龙 （四川信息职业技术学院，四川广元628017） 摘要：目前，市面上越来越多的电动汽车进入了我们的视野，相关的电网公司不仅要合理地控制好充电，而且在充电负荷的情况下，还要获取一定的收益，所以提出了考虑用户因素的电动汽车有序放电控制策略。根据一些相关的计算方法得出的结论是，在这样的策略实施的条件下，充电的高峰期和低谷期可以得到一个有效的平衡，并且运营商还能够获得一些额外的效益。 关键词：用户因素；电动汽车；有序放电；控制策略 随着我们科学技术的发展，汽油对于环境的污染过于严重，人类探索出了电动汽车这种新的汽车种类，所以电动汽车会逐渐成为出行行业的发展方向。从大数据的统计来看，用于私家车的电动汽车，在充电的时候时间的分布一般都是呈现正态分布，在给电动汽车进行充电的时候，往往会与电网的负荷高峰期进行一定的重合，并且大量的电动汽车在随意的充电情况下，会导致电网承担额外巨大的压力，严重的时候还可能造成电网瘫痪或者更加严重的安全事故。所以相关的研究学者表明，对于此类的大规模充电一定要制定合理的控制手段来加以调控[1]。 一、关于实现电动汽车有序充放电的主要方法 如果想要减轻电动汽车在充电的时候对于电网造成的负担，就要对他们的充电时间和持续性进行有效的调控。关于电动汽车有序充放电的控制方法，大概主要分为两大类。第一大类主要实施的是一种分层控制的方法，每个时间段内电动汽车的充电都会有所增加，然后通过我们的分层控制方法就会对下一个时间段的负荷进行一定的控制和预测，或者是根据每个用户自身的意愿以及电动汽车使用的状态来进行一定的充电分配，或者是采用一定的集中或者分布的方式来给电动汽车充电，以达到可以消除不利影响的效果。第二个方式就是通过电价的调控来引导用户有序进行电动汽车的充放电，对于这种方式很多大城市已经开始应用，如北京和深圳，他们对于不同的时间段，给电动汽车充电制定了不同的充电价格，这样就可以通过价格来对于他们的充电时间进行一定程度的引导，可以将所有原本在高峰时间段进行充电的电动汽车用户引导到用电低峰时期。但是这个方式也有一个缺陷，大部分的电动汽车用户都会偏向于在充电费用较低的情况下给家里的电动汽车进行充电，这个时候往往会创造另外一个充电高峰，导致电网出现其他的问题。 二、考虑用户因素的电动汽车有序充放电策略 如果我们站在用户的角度去考虑电动汽车有序充放电的策略，就可以在一定程度上保证电动汽车能够提供可靠稳定的反向供电。运营商会在对于用户综合指标的考虑和他们所用的电动车状态的考虑情况之下，来筛选出一些能够参与反向供电的电动汽车，在既满足了电网功率限制的情况下，又能够及时地实行有效的电动汽车有序放电计划。并且参与这些计划的电动车用户，他们是自愿响应反向供电计划，并且还申报了一些供电价格[2]。在参与反向供电的计划过程当中，是需要用户去主动申请加入的。如果用户申请的充电容量超过了他们所需要的充电容
电动汽车充电基础设施发展指南(2015 2020)2015109
附件 电动汽车充电基础设施发展指南 （2015-2020年）
目录 一、前言 (1) 二、发展基础 (1) 三、问题挑战 (3) 四、需求预测 (5) 五、指导思想与原则 (6) （一）指导思想 (6) （二）基本原则 (6) 六、发展目标 (8) （一）总体目标 (8) （二）分区域建设目标 (11) （三）分场所建设目标 (12) 七、重点任务 (14) （一）推动充电基础设施体系建设 (14) （二）加强配套电网保障能力 (16) （三）加快标准完善与技术创新 (17) （四）探索可持续商业模式 (18) （五）开展相关示范工作 (19) 八、保障措施 (20)
一、前言 随着我国经济社会发展水平不断提高，汽车保有量持续攀升。大力发展电动汽车，能够加快燃油替代，减少汽车尾气排放，对保障能源安全、促进节能减排、防治大气污染、推动我国从汽车大国迈向汽车强国具有重要意义。 充电基础设施主要包括各类集中式充换电站和分散式充电桩，完善的充电基础设施体系是电动汽车普及的重要保障。进一步大力推进充电基础设施建设，是当前加快电动汽车推广应用的紧迫任务，也是推进能源消费革命的一项重要战略举措。 为落实国务院关于加快新能源汽车推广应用的战略部署，根据《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》（国发〔2012〕22号），特制定本指南，期限为2015-2020年。 二、发展基础 “十二五”以来，我国充电基础设施发展取得了突破，积累了经验，为下一步发展奠定了基础。 设施建设稳步推进。为落实国家新能源汽车示范推广应用工作有关要求，各级政府和相关企业积极开展充电基础设施建设。建设主体呈现多元化发展态势，除部分大型央企外，地方国企、民营企业、外资企业也逐步参与到充电基础设施的建设。截至2014年底，全国共建成充换电站780座，交直流充电桩3.1万个，为超过12万辆电动汽车提供充换电服
电动汽车文献综述复习过程
2.1概述 随着未来电动汽车的普及，电动汽车大规模接入电网充电，将对电力系统的运行与规划产生不可忽视的影响。目前，对于电动汽车接入电网的研究可归结为以下几个方面： 1）研究电动汽车充电负荷特性和负荷需求计算。 电动汽车充电负荷研究涉及动力电池的充电特性、电动汽车用户的用车行为、充电方式等多种因素，是研究电动汽车对电网的影响和进行充放电调控的基础。 2）研究电动汽车接入对电力系统的影响。 电动汽车大规模接入对电力系统的直接影响是导致负荷的增长。目前的研究，包括对电动汽车发展的不同场景，分析电动汽车接入对电源建设、配电网的影响，以及电动汽车充电设施规划和电网规划。 3）研究电动汽车作为储能单元的充放电控制与利用 电动汽车用动力电池可作为分布式储能单元，具有一定的可控性并能够向电网反向馈电[1]。文献主要包括电动汽车有序充电控制和电动汽车与电网互动（V2G，vehicle to grid）方面。其中，动汽车与电网互动（V2G，vehicle to grid）主要包括削峰填谷和调频等。 2.2电动汽车充电负荷 1)电动汽车动力电池特性 动力电池作为连接电动汽车和电网的元件，其建模是研究充电负荷的基础。对动力电池的建模，在研究不同问题时，做一定程度的近似或简化。 基于对电池比能量、效率、比功率等方面的对比得出结论，文献[2] 得出结论，锂离子电池具备最佳的综合性能。文献[3-4]研究了动力电池的几种常用的电路模型，各种模型在精确性和复杂性上各有优劣。动力电池一般采用“先恒流、再恒压”的方式进行充电，恒流充电时间相对较长，在此期间电池端电压变化幅度很小。在分析电动汽车队配网影响时，也有采用恒功率负荷模型，如文献[5]将充电负荷作为恒功率负荷。 2）电动汽车运动规律 国内对于电动汽车运动规律的研究一般结合中国电动汽车发展路线，将电动汽车分为公交车、公务车、出租车和私家车4类。不同种类电动汽车的用户用车行为和充电行为差别较大。文献[6] 结合中国国内的实际情况对上述4 类电动汽车的充电时间进行了调研，采用蒙特卡罗模拟的方法对电动汽车充电负荷分布特性进行了分析。并概括了中国电动汽车的发展规划，分为2010—2015年（公交车、出租车、公务车示范运营）、2016—2020年（公交车、出租车、公务车规模化发展，少量私家车）、2021—2030年（私家车大规模发展）三个阶段。文献[7]从充电汽车电池的初始荷电状态(initial state-of-charge ，SOC0)和车辆到达充电站时间的随机分布为出发点，提出2阶段泊松分布的电动汽车充电站集聚模型进行充电站集聚特性的模拟，并提出基于充电站的日充电负荷曲线的电动汽车充电站负荷集聚模型的建模方法。 国外对电动汽车运动规律的研究偏重于研究用户驾驶行为,一般基于用户用
纯电动车BMS与整车系统CAN通信协议
文件类型：技术类密级：保密 正宇纯电动车 电池管理系统与整车系统CAN通信协议 (GX-ZY-CAN-V1.00) 版本记录 版本制作者日期说明 V1.00 用于永康正宇纯电动车系统姓名日期签名 拟定 审查 核准
1 范围 本标准规定了电动汽车电池管理系统(Battery Management System ，以下简称BMS)与电机控制器(Vehicle Control Unit ，简称VCU)、智能充电机(Intelligent Charger Unit ，简称ICU)之间的通信协议。 本标准适用于电动汽车电池管理系统与整车系统和充电系统的数据交换。 本标准的CAN 标识符为29位，通信波特率为250kbps 。 本标准数据传输采用低位先发送的格式。 本标准应用于正宇纯电动轿车电池管理系统。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的版本适用于本文件。凡不是注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 ISO 11898-1:2006 道路车辆 控制器局域网络 第1部分：数据链路层和物理信令(Road Vehicles – Controller Area Network (CAN) Part 1：Data Link Layer and Physical Signalling). SAE J1939-11：2006 商用车控制系统局域网络(CAN)通信协议 第11部分：物理层，250Kbps ，屏蔽双绞线(Recommanded Practice for a Serial Control and Communications Vehicle Network Part 11：Physical Layer,250Kbps,Twisted shielded Pair). SAE J1939-21：2006商用车控制系统局域网络（CAN ）通信协议 第21部分：数据链路层(Recommanded Practice for a Serial Control and Communications Vehicle Network Part 21：Data Link Layer). 3 网络拓扑结构说明 电动汽车网络采用CAN 互连结构如下所示，CAN1总线为电池管理系统与电机控制器之间的数据通信总线，CAN2总线为电池管理系统与充电机之间的数据通信总线。电池管理系统内部主控单元与电池管理单元之间通过内部CAN 总线进行数据通信。电机控制器将BMS 的提供的总电压、电流及最高单体电压、最低单体电压、温度及关键状态显示在车载仪表上。 BMS-CCU BMS-BMU （1#）BMS-BMU （2#） 电池组远程监控终端(BWT) 彩色显示屏 (HMI)电机控制器（MCU ） 智能充电机 (ICU) INCAN CAN2 CAN1 RS232 RS485 图一 整车总线拓扑
国家电网公司电动汽车充电设施建设指导意见
（1）满足《国家电网公司电动汽车充电设施建设指导意见》、《电动汽车充电设施建设典型设计》中对交流充电装置技术指标的要求； （2）交流充电桩采用单桩单充式结构，每个充电接口提供AC220V/7kW的交流供电能力； （3）具备对充电桩运行状态的综合测控保护能力如运行状态监测、故障状态监测、充电计量和充电过程的联动控制、短路保护、过流保护等； （4）设置指示灯、数码管显示器或触摸屏，显示运行状态； （5）设置急停开关、操作按键等必需的操作接口； （6）预留交流三相四线电子式多功能电能表的表位，进行交流充电计量； （7）设置刷卡机，支持IC卡付费方式，并配置打印机，提供票据打印功能； （8）具备过/欠压报警、充电接口的连接状态判断、联锁等功能； （9）提供完善的通讯功能，采用GPRS及以太网接口，可根据需要上传交流充电桩的运行状态参数，接受远程控制命令。 应遵循的主要标准 电动汽车技术标准： GB/T 18487.1-2001《电动车辆传导充电系统一般要求》 GB/T 18487.2-2001《电动车辆传导充电系统电动车辆与交流/直流电源的连接要求》 GB/T 18487.3-2001《电动车辆传导充电系统电动车辆与交流/直流充电机（站）》 GB/T 20234-2006《电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求》 电气技术标准： GB/T 17215.322-2008《静止式有功电能表 0.2S 级和 0.5S 级》 GB 17625.2-2007《电磁兼容限值对每相额定电流≤16A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁的限制》 GB 17625.3-2000《电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制》 DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 DL/T 621-1997《交流电气装置的接地》 GJB 3855-1999《智能充电机通用规范》 国家电网公司标准： Q/GDW 399-2009《电动汽车交流供电装置电气接口规范》 Q/GDW 400-2009《电动汽车充放电计费装置技术规范》
GBT 24548-2009燃料电池电动汽车术语分析
GBT 24548-2009燃料电池电动汽车术语 1范围 本标准规定了与燃料电池电动汽车相关的术语及其定义。 本标准适用于使用气态氢的燃料电池电动汽车整车及部件。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 19596电动汽车术语 GB/T 20042.1质子交换膜燃料电池术语 3术语和定义 GB/T 19596和GB/T 20042.1中确立的以及下列术语和定义适用于本标准。 3.1通用术语 3.1.1 燃料电池fuel cell 将外部供应的燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能、热能和其他反应产物的发电装置。 3.1.2 燃料电池电动汽车fuel cell electdc vehicle；FCEV 以燃料电池系统作为动力源或主动力源的汽车。 3.1.3 冷启动cold start 在充分的浸车之后，在标准环境温度进行启动。 注：对于一个测试程序，一般推荐浸车时间应该是在12h到36 h之间，浸车期间车辆不应该启动，且应保持在规定的温度范围内。 3.1.4 热启动hot start 关机后启动，此时燃料电池系统的温度还在其正常工作温度范围内。 3.1.5 启动时间start-up time 在启动程序初始化后，燃料电池系统达到规定输出功率的时间。 注：包括热启动时间和冷启动时间。 3.1.6 运行压力operating pressure 系统在工作时的压力。 3.1.7 减压depressurize 将高压压力容器或管路中的压力降低至工作所需压力的过程。 3.1.8 燃料放空defuel
完整版附录电动汽车术语和缩略语
电动汽车的术语和英文缩写 一、电动汽车术语 1．电动汽车electric vehicle=EV 2．纯电动汽车battery electric vehicle=BEV 由电动机驱动的汽车。电动机的驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他能量储存装置。3．混合动力电动）汽车hybrid electric vehicle=HEV 够至少从可消耗的燃料或可再充电能（能量储存装置）下述两类车载储存的能量中获得动力的汽车 4．串联式混合动力（电动）汽车series hybrid electric vehicle=SHEV 车辆的驱。动力只来源于电动机的混合动力（电动）汽车。 5．并联式混合动力（电动）汽车parallel hybrid electric vehicle=PHEV 车辆的驱动力由电动机及发动机同时或单独供给的混合动力（电动）汽车。6．混联式合动力（电动）汽车combined hybrid electric vehicle 同时具有串联式、并联式驱动方式的混合动力（电动）汽车。 7．燃料电池电动汽车fuel cell electric vehicle=FCEV 以燃料电池作为动力电源的汽车。 8．辅助系统auxiliary system 驱动系统以外的其它用电或采用电能操纵的车载系统。例如灯具、风窗玻璃刮水电机、音响等。 9. 车载能源on-board energy soure 变换器和储能装置的组合。 10. 驱动系统propulsion system 车载能源和动力系的组合。 11. 动力系powertrain 动力单元与传动系的组合。 12. 前后方向控制器drive direction control 通过驾驶员操作，用来选择汽车行驶方向（前进或后退）的专用装置。例如操纵杆或按钮开关。 13. 电池承载装置battery carrier 为承放动力蓄电池而设置的装置。有移动式和固定式之分。 14．电平台electrical chassis 一组电气相联的可导电部分，其电位作为基准电位。 15．动力电缆power cable 构成驱动用电动机动力电路的电线。16．充电插孔charging inlet 在车身上安装充电用插座（传导式充电）或充电口（感应式充电）的装置。 17．断路器circuit breaker 当电路异常时，切断电路的装置。 18．储能装置energy storage 电动汽车上安装的能够储存电能的装置，包括所有动力蓄电池、超级电容和飞轮电池等或其组合。19．带电部分live part 正常使用时被通电的导体或导电部分。 20．可导电部分conductive part 能够使电流通过的部分。 注尽管它在正常的工作状态下不带电，但当基本绝缘失效的情况下可能成为带电部分。21．外露可导电部分exposed conductive part 按照GB4208规定，可以通过IPXXB （防护等级代码）试指触及的可导电部件。注本概念是针对特定的电路而言，一个电路中的带电部分也许是另一个电路中的外露导体。例如乘用车车身可能是辅助电路的带电部分，但对于动力电路来说它是外露的导体。 22．主开关main switch 用于开关动力蓄电池和控制其主电路的开关。 23．绝缘电阻监测系统度insulation resistance monitoring system 对动力蓄电池和车辆底盘之间的绝
电动汽车动力电池及其充电技术
第21卷第3期湖南理工学院学报(自然科学版)Vol.21 No.3 2008年9月 Journal of Hunan Institute of Science and Technology (Natural Sciences) Sep. 2008电动汽车动力电池及其充电技术 丁跃浇, 张万奎 (湖南理工学院机械与电气工程系，湖南岳阳 414006) 摘 要: 电动汽车动力电池由铅酸电池、氢镍电池、燃料电池, 发展到锂离子电池. 缩短动力电池的充电时间, 增加动力电池的充电容量是充电的关键技术. 关键词: 铅酸电池, 锂离子电池, 充电技术 中图分类号: TM912 文献标识码: A文章编号: 1672-5298(2008)03-0059-03 Power Batteries for Electric Automobiles and Their Recharging Techniques DING Yue-jiao, ZHANG Wan-kui (Department of Mechanical and Electrical Engineering, Hunan Institute of Science and Technology, Yueyang 414006, China) Abstrct: Power batteries for electric automobiles have developed greatly from lead-acid battery, Ni-MH batteries, fuel batteries, to Li-ion batteries. Reducing the recharging time of batteries and enhancing their recharging capacities have become the crucial technique. Key words: lead-acid battery; Li-ion batteries; recharging technique 动力电池是电动汽车的关键技术之一. 1881年特鲁夫(Gustave Trouve)制造出世界上第一辆电动三轮车时, 使用的是铅酸电池. 目前, 仍有不少混合动力汽车和纯电动汽车采用新一代铅酸电池. 近十多年来, 锂离子动力电池在电动汽车生产中得到应用, 越来越显示出其优越性. 美国学者麦斯J.A.Mas通过大量实验提出电池充电可接受的电流定理: 1)对于任何给定的放电电流, 电池的充电接受电流与放出容量的平方根成正比; 2)对于任何放电深度, 一个电池的充电接受比与放电电流的对数成正比, 可以通过提高放电电流来增大充电接受比; 3)一个电池经几种放电率放电, 其接受电流是各放电率接受电流之总和. 也就是说, 可以通过放电来提高蓄电池的充电可接受电流. 在蓄电池充电接受能力下降时, 可以在充电的过程中加入放电来提高接受能力. 汽车动力电池的性能和寿命与很多因素有关, 除了其自身的参数, 如电池的极板质量、电解质的浓度等外; 还有外部因素, 如电池的充放电参数, 包括充电方式、充电结束电压、充放电的电流、放电深度等等. 这给电池管理系统BMS估计蓄电池的实际容量和SOC带来很多困难, 需要考虑到很多的变量. WG6120HD混合动力电动汽车的电池管理系统是建立在SOC数值的管理上. SOC (state of charge)指的是电池内部参加反应的电荷参数的变化状态, 反映蓄电池的剩余容量状况．这在国内外都已经形成统一认识. 1 铅酸电池 铅酸蓄电池是一个很复杂的化学反应系统. 充放电电流的大小和它工作温度等外部因素都会影响蓄电池的性能. 计算电池的SOC值, 并根据汽车的运行状态以及其它的参数来确定汽车的运行模式, 是电动汽车的一项关键技术. 铅酸蓄电池的应用历史最长, 也是最成熟、成本售价最低廉的蓄电池, 已实现大批量生产. 但它比能量低, 自放电率高, 循环寿命低. 当前存在的主要问题是其一次充电的行程短. 近期开发的第三代圆柱型 收稿日期: 2008-04-15 基金项目: 湖南省自然科学基金资助项目 (06JJ5087) 作者简介: 丁跃浇(1967- ), 男, 湖南临湘人, 湖南理工学院机械与电气工程系副教授. 主要研究方向: 自动控制
电动汽车充电设备标准化设计方案-160kW分体式双充接口充电柜
电动汽车充电设备 标准化设计方案 160kW分体式双充接口充电柜
目录 1. 概述 (3) 2. 设计标准 (3) 3. 设计方案 (4) 3.1. 电气原理 (4) 3.2. 专用部件设计 (5) 3.3. 通用器件设计 (5) 3.4. 结构外形 (7) 3.5. 结构布局 (8) 3.6. 设备安装 (10)
1.概述 本设计方案充分考虑充电设施运营现状与发展趋势，通过规范直流充电设备电气原理、专用部件设计、通用器件选型、结构外形、结构布局、设备安装等，实现充电设备统一化设计和标准化管理，全面提高充电设备的兼容性、可靠性和易维护性。 2.设计标准 GB/T 4208外壳防护等级（IP代码） GB/T 13384-2008机电产品包装通用技术条件 GB/T 18487.1-2015电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求 GB/T 18487.2-2017电动汽车传导充电系统第2部分：非车载传导供电设备电磁兼容要求 GB/T 20234.1-2015电动汽车传导充电用连接装置第1部分：通用要求 GB/T 20234.3-2015电动汽车传导充电用连接装置第3部分：直流充电接口 GB/T 33708-2017静止式直流电能表 GB/T 34657.1-2017电动汽车传导充电互操作性测试规范第1部分：供电设备 GB/T 34658-2017电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议一致性测试 JJG 1149-2018电动汽车非车载充电机
JJG 842-2017电子式直流电能表检定规程 JJG 1069-2011直流分流器检定规程 NB/T 33001-2018电动汽车非车载传导式充电机技术条件 NB/T 33008.1-2018电动汽车充电设备检验试验规范第1部分：非车载充电机 DL/T 698.45-2017电能信息采集与管理系统第4?5部分：通信协议—面向对象的数据交换协议 Q/GDW 1233-2014电动汽车非车载充电机通用要求 Q/GDW 1591-2014电动汽车非车载充电机检验技术规范 Q/GDW 11709.1-2017电动汽车充电计费控制单元第1部分：技术条件 Q/GDW 11709.2-2017电动汽车充电计费控制单元第2部分：与充电桩通信协议 Q/GDW 11709.3-2017电动汽车充电计费控制单元第3部分：与车联网服务平台通信协议 Q/GDW 11709.4-2017电动汽车充电计费控制单元第4部分：检验技术规范 Q/GDW 11850-2018 直流电能表外附分流器技术规范 3.设计方案 3.1.电气原理 160kW分体式双充接口充电柜电气主电路拓扑见图3-1，提供8个充电模块安装位置，根据充电功率需求可选配5~8个20kW充电模
附录：电动汽车术语和缩略语
附录 电动汽车的术语和英文缩写 一、电动汽车术语 1．电动汽车 electric vehicle=EV 2．纯电动汽车battery electric vehicle=BEV 由电动机驱动的汽车。电动机的驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他能量储存装置。3．混合动力电动）汽车hybrid electric vehicle=HEV 够至少从可消耗的燃料或可再充电能（能量储存装置）下述两类车载储存的能量中获得动力的汽车 4．串联式混合动力（电动）汽车series hybrid electric vehicle=SHEV 车辆的驱。动力只来源于电动机的混合动力（电动）汽车。 5．并联式混合动力（电动）汽车parallel hybrid electric vehicle=PHEV 车辆的驱动力由电动机及发动机同时或单独供给的混合动力（电动）汽车。 6．混联式合动力（电动）汽车combined hybrid electric vehicle 同时具有串联式、并联式驱动方式的混合动力（电动）汽车。 7．燃料电池电动汽车fuel cell electric vehicle=FCEV 以燃料电池作为动力电源的汽车。 8．辅助系统 auxiliary system 驱动系统以外的其它用电或采用电能操纵的车载系统。例如灯具、风窗玻璃刮水电机、音响等。 9.车载能源 on-board energy soure 变换器和储能装置的组合。 10.驱动系统 propulsion system 车载能源和动力系的组合。 11.动力系 powertrain 动力单元与传动系的组合。 12.前后方向控制器drive direction control 通过驾驶员操作，用来选择汽车行驶方向（前进或后退）的专用装置。例如操纵杆或按钮开关。 13.电池承载装置 battery carrier 为承放动力蓄电池而设置的装置。有移动式和固定式之分。 14．电平台 electrical chassis 一组电气相联的可导电部分，其电位作为基准电位。 15．动力电缆 power cable 构成驱动用电动机动力电路的电线。 16．充电插孔 charging inlet 在车身上安装充电用插座（传导式充电）或充电口（感应式充电）的装置。 17．断路器 circuit breaker 当电路异常时，切断电路的装置。 18．储能装置 energy storage 电动汽车上安装的能够储存电能的装置，包括所有动力蓄电池、超级电容和飞轮电池等或其
纯电动汽车的基本构成及其关键技术.
如图1所示，纯电动汽车EV (Electric Vehicle是仅由动力蓄电池向电动机提供电能驱动车辆行驶的道路车辆，也称为蓄电池电动汽车。纯电动汽车具有以下特点：节能，不消耗石油；环保，无污染；噪声和振动小；能量主要是通过柔性的电线而不是通过刚性联轴器和转轴传递，各部件的布置具有很大的灵活性；驱动系统布置不同会使系统结构区别很大，采用不同类型的电动机（如直流电动机和交流电动机）会影响到纯电动汽车的质量、尺寸和形状；不同类型的储能装置会影响纯电动汽车的质量、尺寸及形状；不同的补充能源装置具有不同的硬件和机构，例如蓄电池可通过感应式和接触式的充电器充电，或者采用替换蓄电池的方式，对替换下来的蓄电池进行集中充电。 1 纯电动汽车的类型 纯电动汽车按照用途进行分类，可以分为纯电动轿车、纯电动货车和纯电动客车3种类型；按照驱动型式进行分类，可以分为直流电动机驱动的纯电动汽车、交流电动机驱动的纯电动汽车、双电动机驱动的纯电动汽车、双绕组电动机驱动的纯电动汽车和电动轮纯电动汽车等5种类型。 2纯宅动汽车的基本构成 如图2所示，纯电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统、辅助系统、控制系统、安全保护系统等组成。汽车行驶 时，由蓄电池输出电能（电流）通过控制驱动电动机运转，电动机输出的转矩经传动系统带动车轮前进或后退。图3所示为奥运纯电动客车的基本构成。 21电力驱动系统 纯电动汽车的电力驱动系统的构成简图如图4所示，主要由电子控制器、驱动电动机、电动机逆变器、各种传感器、机械传动装置和车轮等组成，其中最关键的是电动机逆变器，电动机不同，控制器也有所不同，控制器将蓄电池直流电逆变成交流电后驱动交流驱动电动机，电动机输出的转矩经传动系统驱动车轮，使电动汽车行驶。该系统的功用是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充入蓄电池。
电动汽车充电站充电设备方案
郑州85路公交电动汽车充电站 充电设备方案 河南龙源许继科技发展股份有限公司 2010-04-02
1 一．项目背景 1.1车辆概况 郑州公交公司建设一条85路纯电动公交线路，起始站设在郑东新区新客站（商都路与东风路交叉口），终点站为郑州火车站。公交车型为宇通纯电动空调客车，车长11.6米，宽2.5米，转弯半径12米。公交线路往返里程为28公里，运营车辆共20辆，每辆车一天最大行驶里程为200公里。 1.2动力电池 宇通电动客车动力电池采用磷酸铁锂锂离子电池，电池额定容量为500Ah ，单只额定电压为3.2V ，最高充电电压为3.6V 。动力电池整组180只，额定功率为288kWh ，电池额定充电电流为0.3C ，循环充放电次数为1000次。动力电池总重3吨，采用分箱安装。 1.3运营概况 表1-1 运营线路 起始站 终点站 单程里程 双向发车 平均速度 运行时间 郑东新客站 火车站 14公里 是 15km/h 1小时 表1-1 运营计划 分类 时段 发车间隔 运营车辆 峰段 6:30-8:30 17:30-19:30 平均6分钟 20辆 谷段 其它时间 平均7～10分钟 12～18辆 二．充电系统建设方案 2.1充电模式选择 该充电站设有两个充电区：站区综合楼前充电区和公交停车场专用充电区，
在站区综合楼前充电区配置交流充电桩，满足带车载充电机的电动汽车加电需求，展示电动汽车充电设施的社会示范效应；在公交停车场专用充电区配置直流充电桩，利用综合楼内的非车载充电机在电动汽车夜间停运时间进行“整车集中充电”的模式，满足85路公交纯电动大巴的加电需求。 2.2充电设备布置 充电站站址在郑东新区商都路与站南路交叉口西南角，站区面积10611m 2，合15.917亩，站区布置如图2-1所示。 图2-1 充电站布置图 充电设备的布置由三部分组成： 1、在站区综合楼前充电区布置10台交流充电桩。 2、在公交停车场专用充电区布置14台直流充电桩。 3、在站区综合楼低压配电室布置13台充电机和1台充放电机。 2
发改能源2015-1454号 -电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020 年)
电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020 年） 发改能源[2015]1454号 各省、自治区、直辖市、新疆生产建设兵团发展改革委（能源局）、工业和信息化主管部门、住房城乡建设厅（委、局），国家电网公司、南方电网公司： 为落实《国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》（国办发〔2014〕35号），科学引导电动汽车充电基础设施建设，促进电动汽车产业健康快速发展，我们组织编制了《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020年）》，现予印发，请认真贯彻执行。 附件：电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020年） 国家发展改革委 国家能源局 工业和信息化部 住房城乡建设部 2015年10月9日
一、前言 随着我国经济社会发展水平不断提高,汽车保有量持续攀升。大力发展电动汽车,能够加快燃油替代,减少汽车尾气排放,对保障能源安全、促进节能减排、防治大气污染、推动我国从汽车大国迈向汽车强国具有重要意义。 充电基础设施主要包括各类集中式充换电站和分散式充电桩,完善的充电基础设施体系是电动汽车普及的重要保障。进一步大力推进充电基础设施建设,是当前加快电动汽车推广应用的紧迫任务,也是推进能源消费革命的一项重要战略举措。 为落实国务院关于加快新能源汽车推广应用的战略部署,根据《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020 年)》 (国发〔2012〕22 号),特制定本指南,期限为 2015-2020 年。 二、发展基础 “十二五”以来,我国充电基础设施发展取得了突破,积累了经验,为下一步发展奠定了基础。 设施建设稳步推进。为落实国家新能源汽车示范推广应用工作有关要求,各级政府和相关企业积极开展充电基础设施建设。建设主体呈现多元化发展态势,除部分大型央企外, 地方国企、民营企业、外资企业也逐步参与到充电基础设施的建设。截至 2014 年底,全国共建成充换电站 780 座,交直流充电桩 3.1 万个,为超过 12 万辆电动汽车提供充换电服务。 充电网络逐步形成。结合新能源汽车示范推广,在深圳、杭州、合肥等地已建成较大规模的城市充电服务网络,在苏沪杭地区已初步建成城际充电服务网络,在京沪、京港澳、青银等高速公路沿线已基本建成省际充电服务网络。 技术水平不断提高。交直流充电桩、双向充放电机、电池快速更换系统等设备已实现国产化,无线充电、移动充电等新型充电技术已开展试点运营;充电基础设施监控、计量、计费及保护等技术日趋成熟;充电基础设施的信息化和自动化水平不断提高;充电基础设施与新能源、智能电网及智能交通等技术融合已开展试点应用。
电动汽车标准及技术规范列表
电动汽车标准及技术规范 G19596《GB/T 19596-2004 电动汽车术语》 G18388《GB/T 18388-2005 电动汽车定型试验规程》 GBT 28382-2012 纯电动乘用车技术条件 G18384《GB18384.1~3-2001 电动汽车安全要求》 1)GBT 18384.1-2001 电动汽车安全要求第1部分：车载储能装置 2)GB T 18384.2-2001 电动汽车安全要求第2部分：功能安全和故障防护 3)GBT 18384.3-2001 电动汽车安全要求第3部分：人员触电防护 G18385《GB/T 18385-2005 电动汽车动力性能试验方法》 G18386《GB/T 18386-2005 电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》 G18387《GB/T 18387-2008 电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法,宽带,9kHz～30MHz》 GBT 18488.1-2006 电动汽车用电机及其控制器第1部分技术条件 GBT 18488.2-2006 电动汽车用电机及其控制器第2部分试验条件 QC 743-2006-T 《QC 743-2006-T 电动道路车辆用锂离子蓄电池》 G18487.2《GB/T18487.2-2001 电动车辆与交流/直流电源的连接要求》 GBT 24347-2009 电动汽车DC∕DC变换器 G19836《GB/T 19836-2005 电动汽车用仪表》 G4094.2《GB/T4094.2-2005 电动汽车操纵件、指示器及信号装置的标志》 G18332.1《GB/T 18332.1-2009 电动道路车辆用铅酸蓄电池》 G18332.2《GB/T 18332.2-2001 电动道路车辆用金属氢化物镍蓄电池》 G18333.2《GB/T 18333.2-2001 电动道路车辆用锌空气蓄电池》 G18487.1《GB/T18487.1-2001 电动车辆传导充电系统：一般要求》 G18487.3《GB/T18487.3-2001 电动车辆交流/直流充电机（站）》 G18488.1《GB/T 18488.1-2006 电动汽车用电机及其控制器第1部分:技术条件》 G18488.2《GB/T 18488.2-2006 电动汽车用电机及其控制器第2部分:试验方法》 G19750《GB/T 19750-2005 混合动力电动汽车定型试验规程》 G19751《GB/T 19751-2005 混合动力电动汽车安全要求》