车网融合模式下的电动汽车智能充放电互动协调控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于智能电网及电动汽车与电网互动技术领域，具体涉及车网融合模式下的电动汽车智能充放电互动协调控制系统。
【背景技术】
[0002]在国际社会倡导低碳经济和国家节能减排的战略环境下，电动汽车已经成为我国低碳经济转型、新能源利用的重点发展方向。大力推广电动汽车、实现交通能源全面转型，是落实国家节能减排政策、解决大气污染、治理大范围雾霾天气的有效途径，是实施电能替代、推进以电代油、构建能源互联网、推动能源生产与消费革命的重要举措。
[0003 ]国家部委和各地政府近期均陆续出台了一系列推动电动汽车推广的政策措施，如国务院出台的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》指出，到2015年，电动汽车累计产销量达到50万辆，到2020年，电动汽车累计产销量达到500万辆。
[0004]随着电动汽车的逐步规模化推广，其大规模充电势必会增加电力系统负荷水平，特别是随机和无序充电，将大大增加特殊时段电力系统的负荷水平，还会加重局部电网存在的电压降落、支路容量不匹配等，同时带来注入谐波、功率因数降低、三相不平衡等电能质量问题，严重影响电网的安全稳定运行。
[0005]发展和应用电动汽车智能充放电互动协调控制技术，实现车网融合，是降低规模化电动汽车充放电对电网多样性影响的有效调控手段，是提高电网运行可靠性、经济性、兼容性的重要基础，是实现电动汽车主动参与广域电网互动优化运行、构建电动汽车与电网综合智能调度及共赢机制的基础环节。
[0006]然而，目前国内外对电动汽车智能充放电互动协调控制技术的研究和实践还处于起步阶段:
[0007]国外电动汽车与电网互动方面的研究重点集中在利用电动汽车实现对电网削峰填谷、频率调节及消纳新能源的控制策略等方面，其中美国和德国等发达国家处于领先地位。1997年，美国特拉华大学首先提出电动汽车与电网互动的概念，开展了容量计算和净收益研究，并在2007年10月成功利用单台汽车进行电动汽车与电网互动运行的试验。2009年，德国的Dirk Uwe SAUER等人发表研究成果，表明由电动汽车与控制系统相结合形成的移动存储系统能够部分替代静止存储系统，负荷周期可控制在一秒到一天的范围内。
[0008]国内主要侧重于电动汽车智能充放电互动协调控制可行性分析、整体结构的描述及各组成部分功能分析等，集中在电动汽车参与电网调峰的应用问题、数学模型构建、电动汽车充放电控制策略的总体思路、电动汽车充放电控制策略的理论算法等方面，而对其具体的实现技术则涉及较少。国网上海市电力公司技术与发展中心是较早开展此项研究的机构之一，于2010年依托上海世博园智能电网综合示范工程，展示了单辆电动汽车与电网互动。国家电网公司、南方电网公司、北京交通大学、北京理工大学也开展了电动汽车智能充放储一体化的系列研究和试验。
[0009]总之，在电动汽车智能充放电互动协调控制方面，国内外目前对电动汽车智能充放电互动协调控制技术的研究还处于起步阶段，尚未形成成熟的互动协调控制系统及方法，电动汽车智能充放电与广义智能用电体系的融合程度不高，缺乏有效的规模化电动汽车充放电调控手段，未实现电动汽车同时作为可控负荷和储能单元参与广域电网互动运行，与车联网、能源互联网、云计算、大数据、超高功率密度充放电、电气化交通智能调度、主动配电网、非接触式充放电等先进技术的结合不足。
【发明内容】
[0010]为了弥补上述不足，本发明提供了车网融合模式下的电动汽车智能充放电互动协调控制系统，具备结构划分清晰、运行性能卓越、业务扩展性强、运行维护风险低、可靠程度高、响应速度快、配置模块化、功能智能化等显著有益效果。
[0011 ]为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案:
[0012]车网融合模式下的电动汽车智能充放电互动协调控制系统，所述系统包括:依次连接的供电设备、互动协调控制设备、充放电设备和电动汽车;其中，
[0013]所述供电设备，用于为互动协调控制设备、充放电设备和电动汽车提供供电电源，包括电网、新能源和可再生能源发电模块；
[0014]所述互动协调控制设备，用于协调控制供电设备与电动汽车的双向能量信息互动;并与配网自动化设备、新能源和可再生能源发电在线监测设备、智能交通设备和电动汽车智能充换电服务网络运营监控设备之间进行信息交互；
[0015]所述充放电设备，用于实现电动汽车充放电；其包括传导式超高功率密度充放电模块和非接触式充放电设备；
[0016]所述电动汽车用于消纳电网与新能源和可再生能源发电模块电能，并通过传导式超高功率密度充放电模块和非接触式充放电设备向电网回馈电能。
[0017]优选的，所述互动协调控制设备通过光纤、以太网或者微功率无线通信链路分别与配网自动化设备、新能源和可再生能源发电在线监测设备和智能交通设备连接，以实现信息交互;其中，
[0018]配网自动化设备为互动协调控制设备提供配电网数据；
[0019]新能源和可再生能源发电在线监测设备为互动协调控制设备提供新能源和可再生能源发电数据；
[0020]智能交通设备为互动协调控制设备提供交通信息数据和地图增量更新数据；
[0021]电动汽车智能充换电服务网络运营监控设备为互动协调控制设备提供电动汽车充换电服务网络运行数据。
[0022]优选的，所述供电设备通过阻燃型三芯金属铜芯电缆、阻燃型四芯金属铜芯电缆、聚氯乙烯绝缘单屏蔽四芯铜芯电缆、真空断路器、氧化锌避雷器、热镀锌扁钢不等距接地网格与互动协调控制设备、传导式超高功率密度充放电模块、非接触式充放电设备连接，为所述互动协调控制设备、传导式超高功率密度充放电模块、非接触式充放电设备和电动汽车提供电源。
[0023]优选的，所述电网采用双回路供电，10kV侧采用单母线分段接线方式，10kV配电装置采用环网柜，内置真空断路器。
[0024]优选的，所述电网采用双回路供电，0.4kV侧采用单母线分段接线方式，0.4kV配电装置采用低压抽屉式开关柜，进线采用合资智能框架断路器，出线采用电子式脱扣器的塑壳断路器。
[0025]优选的，所述电网所用配电变压器容量Sn根据单台传导式超高功率密度充放电模块的输入容量&、非接触式充放电设备的输入容量&、传导式超高功率密度充放电模块的数量见、单台非接触式充放电设备的数量N2、传导式超高功率密度充放电模块的同时系数Kn、非接触式充放电设备的同时系数Κχ2及变压器最佳负荷率β?、功率因数COSO确定;其中，
[0026]传导式超高功率密度充放电模块、非接触式充放电设备均仅考虑充电模式，所有用电设备均按24小时满负荷运转考虑。
[0027]优选的，所述单台传导式超高功率密度充放电模块的输入容量据单台传导式超高功率密度充放电模块的输出功率?工进行折算:
[0028]Si = Pi/(C0S<i) xm)
[0029]其中，ru为传导式超高功率密度充放电模块的平均工作效率。
[0030]优选的，所述单台非接触式充放电设备的输入容量&根据单台非接触式充放电设备的输出功率P2进行折算:
[0031]s2 = P2/(COS<i) Xq2)
[0032]其中，n2为非接触式充放电设备的平均工作效率。
[0033]进一步地，获取电网所用配电变压器容量Sn包括:首先分别叠加所述单台传导式超高功率密度充放电模块的输入容量51和所述单台非接触式充放电设备的输入容量32，获得仅考虑充电模式的充放电设备总容量S:
[0034]S= ISi+IS2
[0035]其次，得到变压器总容量Sn
[0036]SN=max{Kxi，Kx2} X (S+Se)/fin;
[0037]其中，βω为变压器最佳负荷率，Se为除去传导式超高功率密度充放电模块、非接触式充放电设备外其他用电设备总负荷容量。
[0038]优选的，所述电网，包括有源滤波模块和无功补偿模块。
[0039]进一步地，所述有源滤波模块，用于补偿2?50次内任意次数谐波;其中，有源滤波模块补偿容量根据传导式超高功率密度充放电模块的同时系数Kn、传导式超高功率密度充放电模块的数量见、单台传导式超高功率密度充放电模块的输出功率?!、传导式超高功率密度充放电模块在交流电源输入端产生的谐波电流含有率ξ确定:
[0040]Ι#=ΚχιΧΝιΧΡι/(3Χ0.22) Χξο
[0041]进一步地，所述无功补偿模块采用三相共补与单相分补相结合的综合补偿方式；
[0042]其中，无功补偿模块补偿容量根据三相线电压U、频率f和电容器电容C确定，其表达式为:
[0043]补偿容量Q = U2X2Jif XC。
[0044]优选的，所述新能源和可再生能源