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中国电力浩:充换电技术与充换电设施标准

2013-01-12 08:35
铁马老言
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  2012全球新能源汽车大会1月10日在海南博鳌隆重开幕,中国电力科学院用电与能效研究所总工程师张浩发表了主题演讲。

  以下为其演讲全文实录:

  大家上午好,我演讲的主题是电动汽车充电技术,根据我们对电动汽车充换电技术方面以及标准方面做一个交流。主要分两个方面,电动汽车充换电技术和充换电设施标准。刚才林主任讲了充换电设施对电动汽车发展的设施有一个关键的问题要解决,另外充换电池的标准是规范充换电池和电动车之间结合的非常重要的方面,所以要从这两个方面进行交流。

  首先是电动汽车充换电技术。在电网公司的领导下进行了充换电主网络的设计相关技术的研究以及相关产品的开发。我们的构想主要是,首先是全面支持充电、换电技术路线,满足电动汽车用户的充换电需求,积极推动我国电动汽车发展和普及。为电动汽车发展提供一个全面的基础设施。以插电为主、插充为辅,通过智能电网、物联网、交通网融合,实施信息化、自动化、网络化管理,实现同网、同质、同价服务的智能充换电服务网络。中能充换电房屋网络首先满足电动汽车崇光应用的需求,对电池更换方面,既对于用户而言可以只买车不买电池可以降低成本。可以直流或交流戳虫,满足不同车型、不同用户的使用需求。通过网络化服务,提高水平。通过智能充换电服务网络满足电动汽车用户自由行驶的需需求。是充换电服务专业化、规范化、标准化的有效作在太,通过跨城际、跨区域的充换电服务网络一体化、电动汽车可以网络覆盖范围内获得标准、规范的充换电服务,满足用户的需求。也可以满足电动汽车规模化发展的需求,通过标准化智能网络服务,可以显著降低备用设备容量,这是电力方面来讲的,提高充电设施利用效率,实现社会资源综合利用效益最大化,有利于充换电网络服务为电动汽车网络化提供基础。这是一个业务的构想,在这个服务里包括交、直流和电池更换,还有运营管理系统。这为电动汽车提供完善服务的网络化的功能。

  前面讲了电动汽车的发展充换电的发展是和电网相关的,还有和电网相关的理论研究,通过对电动汽车充换电设施相关基础理论和关键技术的研究,为电动汽车充换电设施开发和应用奠定基础。在充换电设施与电网相应机理及方面的研究,对运营管理有什么样的影响,怎么样去安装和运营需要很多的研究。同时与新能源互补的新理论和新方法方面的研究也是一个重点,和光伏、光能方面的补充和利用,可以提高新能源的效率,可以充分发挥新能源的作用,在这方面如何实施、如何管理达到效益的最大化也是目目前的研究重点。通过直流、交流充电方面的研究提升产品的服务、提供快捷的服务。第四个方面是基于需求侧响应的充换电设施行为和控制方面的研究,通过客户行为的引导,实现电网之间的互动。第五个方面是电动汽车智能充换电服务网络的商业运营方面的服务。交流充电桩主要是采用标准的充电为车载充电机提供交流充电的设备,它的电压是220V,电流是32A。车与桩之间的标准的充电连接器和通信协议是目前遇到的问题,同时对收费服务的支持和网络运营协调的工作也是需要解决的问题。同时工业和民用设施之间的运行设备,如何满足户外的温度、湿度、风沙的要求,满足民用设施的按安全、稳定和可靠要求也是需要解决的问题。交流充电桩的使用范围适用于乘用车辆、电动出租车、私人轿车、其他性电动车辆、可以安装在小区、停车场、办公场所,也可以露天、室内安装、分散、集中安装。交流充电桩可以很方便快捷地建设,为车辆提供交流电能的补充。但是它在交流材料设备的管理和安全性也是比较高的。

  直流充电站主要是采用非车载充电机,为纯电动商用车、乘用车进行电能补给。在我们直流充电机的性能上,有几个方面,它的电压范围是300-750v,电流最大250A,负载>50%时,效率>93%,具备过流、过压、漏电、短路等完善保护功能,自动根据BSM系统指令,实现对电池的最佳充电,保障充电效率和电池寿命,改善直流充电机的技术。直流充电站主要用于乘用车辆,如私人轿车等,也适用于大型商用车辆、也可以安装在专用的停车上,直流充电的功率一般是比较大的。

  电力更换站也是现在正在实践的一个重要类型,它是采用更换的方式为纯纯电动汽车提供电能补充,通过电池更换可以有效地克服现阶段动力电池性能限制对电动汽车运行的影响。电池的充电时间比较长,这这样的一个局限性可以。供电系统、充电系统、电池更换系统、监控系统、电池检测维修系统。对于电池更换站的类型,有商用成和乘用车辆种类型,乘用车的顶底盘更换主要是把电池箱布置在顶盘下方,从车辆地步进行更换,不占用车辆的有效空间。商用车大电池的更换在电池更换的问题,比如车辆姿态的自识别和测量,云心过程中的快速测量和定位,对不同电池箱的自适应技术,自动运行和控制技术、安全防护方面的问题都是需要解决的,需要做这些实验。对电池箱来讲,标准化的(箱体、连接器)的设计,项提的导向、固定、缩紧、电池箱的电气安全防护、电池箱的环境控制、电池箱的防火、绝缘,一般防护等级是IP54,当然类型很多,是其中的一种。电池更换设备主要是可以通过无人干预、自动更换,同时具备旋转、平移、升降、倾斜、装/卸载等多个方向的动作自由度,更换快速快,在变形、扭曲方向可以完成要求。可以一次进行单箱或多箱电池箱。

  有了这样交流充电、直流充电、电流充换这些设备如何把这样结合起来,主要是运用智能充换电管理系统。运营管理系统利用通信等技术,对具有身份标识的电动汽车、动力电池、充电设施、用户车主、智能电网等相关主体进行互联,实现基于物联网的电动汽车智能充换电服务网络的自动化运行与管理。实现电动汽车及充电设施综合检测分析,实现电动汽车充换电设施资产管理集约化、仓储管理简易化、物流调度智能化、充换电计费多样化、运营服务互动化,保证电动汽车、电池及充电设施稳定、经济、高效地运行。这些是智能充换电服务网络的功能,主要是客户服务、计费管理、收费账务、资产管理、运行管理、配送管理综合分析等等,虽然是一个运营管理系统,但是它具有多项识别的技术,也可以借助通讯手段如3G、WIFI,可为电动汽车提供可靠的运行提供有效的保障。

  电动汽车的充换电设施虽然是一个能源的服务设施,但是它和车是紧密关联的,和车之间如何有效配合,那么它的标准具有重要的作用,我们认为通过标准的建设,可以规范充换电设施的建设,保证充换电设施的有法;可以协调充电设施与电网建设规划的关系,确保电网的安全运行和电能质量。协调电动汽车和充换电设施之间的关系,为电动汽车提供可靠的电能供给。有利于为电动汽车用户提供规范、便捷、通用的服务,把这个标准作为一个重要的部分,在06年的时候做了大量的工作。

  电动汽车标准体系中,我们把充换电基础设施作为电动汽车标准体系的一部分,主要保证通用技术性、安全性、互换性要求的规范。在中国有充换电设施标准主要是国家能源局为主管单位,在2010年7月成立能源行业电动汽车充电设施标准化技术委员会,参加的单位包括南方电网、国家电网等企业。目前在创建电动汽车标准体系,已经形成了基本的框架,包括基础类、设备类、系统类、规划设计、设施管理等这几个方面。技术主要涉及充换电设施的基本概念、术语、物料编码、系统建模等基础和要求。设备类主要涉及交流充电桩、车载直流冲顶充电机等。规划设计和施工验收类主要涉及充电桩布局等。目前在国内已经发布的运营管理系统涉及充换电服务网络及充换电设备和动力电池两大类运行管理归满、维护技术规程以及安全管理要求。

  电池标准,最早是18487.1的标准,2000年已经出了,还有61851-23、24是充换电的要求。充电接口标准是比较重要的一个标准,通过充电接口它主要是通过了IEC62196,国标20234在去年已经公布。充电通信协议标准是大家在做车的时候要遵守的协议,15118我们也在参与编制,国内的标准还没有。这个是目前发布的国家标准和行业标准的情况。这是企业标准,从08年到现在大概有3个项目。在国标20234.1里主要是有三种充电模式,目前在国内用得比较多的是模式3的方式,在充电桩/机上充电。动力电池与充电汽车的连接方式主要有三种。这是目前的交流充电接口,目前只有250v的电压,这个就是充电接口的设计的实例。它规范了车与电动机之间连接的方式。连接状态判断等方面的功能。直流充电接口是在国标20234.3里规定的。它的最大的电流是250V,同时这个充电接口安全保护方案主要是连接方式的确认,以及按纽的充电有一个明确的规定。我就讲这么多,谢谢大家!
 

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