电动汽车与智能电网从V2G到B2G的全新结合模式

有序充电这一概念本身是站在电网的角度来审视电动汽车动力电池的大规模充电问题，而对于电动汽车及其用户而言，并不存在“有序”或“无序”的区别。如果动力电池的充电负荷按照电网调度的期望实现有序管理，达到可预测、可调度和可控制，不仅可以大大减少投入，甚至还可以优化电网运行效率。此外，动力电池作为储能装置在必要时向电网提供电能支撑，还可以进一步优化电网的运行效率以及安全保障。但是在整车充电和V2G模式之下，因为电池的所有权和充电的决策权在用户手中，用户基于其自身的未来行驶需求各自分散进行充电决策，预测这种充电负荷时间和地点的分布势必会面临巨大的不确定性。而要引导用户按照电网运行所期望的方式(时间、地点)进行充电，需要借助一系列的政策和服务作为手段，借助于需求侧管理的方式实现对于充电负荷的调度，但这种调度无论是在精度还是有效性上都难以获得保障。在引入V2G 之后，要实现对大规模分散的电动汽车及其动力电池进行精确放电控制，所需要的通信网络建设和技术的难度与成本都将是巨大的。

　　然而，基于电池更换和B2G 的模式，由于电池被集中充电，其充电的容量和时间等因素完全由调度直接指定，其作为充电负荷或放电电源的容量对于电网调度而言是完全明确的，其预测的精度将是其他传统负荷无法比拟的。而电动汽车运营服务公司作为电力公司的下属企业，电网调度可以拥有对于所有电池运行的直接调度和管理权限，这种调度不需要其他任何附加的管理和技术成本，而且高效可靠。此外，要实现电网调度对于电池充放电的直接控制，在集中充电的模式下，可以集中建设通信网络，其控制的成本和控制算法的复杂性都要远低于V2G 模式。具体的，在B2G 模式下的有序充放电管理，要特别关注以下几点问题：

　　1)负荷预测。与以往研究相比[15]，集中充电的动力电池是一种特殊的负荷。对于电网调度而言，不仅其规模和容量可以精确预测，其充电的时间地点在相当程度上也可进行决策和调度。运营服务公司根据预测的未来周期内动力服务所需要的动力电池总量，结合系统电池配置的数量和冗余情况，制定未来周期内的动力电池充电的总量规划并上报电网。这些动力电池充电负荷作为未来负荷预测的一部分供电网调度进行调度规划使用，但是电网调度在满足时间和总量的前提之下，可以制定和调整这些动力电池充电的时间和地点，具体可以将这些负荷看作出力为负数的机组来参与调度。

　　2)机组组合。在考虑电池作为电源可向电网放电的模式之下，电网调度在制定机组组合计划时将不得不将其纳入规划体系之内。但是在V2G 模式之下，由于各电动汽车的分散和自主决策，如果将每一台电动汽车都作为独立电源，那么机组组合问题的变量维度将空前庞大，从而使问题难以求解[16]。在B2G 模式之下，集中充电站可以被看作一座发电厂，根据其内部的结构和最小控制规模与范围，将所有电池看作有限数量的机组，可以在传统的机组组合算法的支撑下便捷地完成新的机组组合计划。

　　3)潮流分析。动力电池无论是作为充电负荷还是放电电源，都会对电网潮流产生巨大的冲击。在整车充电和V2G 模式下，大规模的充放电将带来配电网潮流的复杂变化。而同时由于电动汽车充放电的分散决策，其接入电网的时间地点的不确定性，会造成配电网潮流变化分析和应对的一系列困难。因此，在这种模式下，配电网为适应未来潮流的冲击所需要的改造和建设压力将是巨大的。但是在B2G 的模式之下，一座电池集中充电站可以依托于大容量的变电站建设，其并网点明确，而相应的充放电操作对于电网潮流的影响完全可以通过传统的潮流计算和分析方法进行，不仅降低技术难度，也可以节约配电网建设和改造的成本。

　　4 结语

智能电网的建设正在蓬勃兴起和发展，而与此同时，电动汽车的大规模推广和运行与其不期而遇。如何将电动汽车的服务和运营与智能电网的建设与运行完美地结合起来，实现其一体化的无缝连接，是一个关键问题。如何回避V2G 固有的障碍又完美的发挥动力电池对于电网运行的优势，成为电动汽车与智能电网技术相结合的关键所在。本文通过对电动汽车与动力电池进行资产、时间和地点几个方面的解耦之后，建立网络化的服务系统并与电网调度运行相结合，通过电池向电网集中供电的B2G 模式应运而生。B2G 在诸多方面相对于V2G具有不可比拟的优势，而其所依赖的诸多调度和运行的基础技术恰恰是传统的电网运行和调度技术优势所在，而相应的运营和服务又恰恰可以通过集中式的建设和管理来解决，尤其适用于我国国情。B2G 可以克服V2G