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于德翔:17项要害技能撑起电动汽车"充电网"

2018/6/22 16:17:40  http://www.ditan360.com/   中国电力旧事网  人气:1841

青岛特锐德电气株式会社董事长 于德翔

  新动力汽车凭仗其环保等劣势,遭到不少市民的喜爱。在国度鼎力支持新动力汽车开展,以及环保理念越来越不得人心确当下,新动力汽车的开展远景好像一片黑暗,但其充电题目则是临时以来广阔用户最关怀的题目之一。

  占有关数据统计,到2030年,我国电动汽车范围无望到达1亿辆,届时电动汽车充电负荷将占到都会住民负荷的30%以上,仅仅依托小区和企奇迹单元电网的才能完全无法接受云云大范围充电桩的无序充电!树立满意范围化电动汽车每天充电的“充电网”成为破解这一困难的要害。

  与充电桩单一的充放电功用差别,充电网实在是一个小型庞大的微电网:对上衔接着配电网,和电网间经过微调理构成智能互动;对下和电动汽车间构成平安智能充电和汽车大数据使用;对客户经过互联网链接需求和特性体验,在动力端完成低谷充电、顶峰卖电,完成新动力车充新动力电。

  现在,环球业界尚未树立对充电网完好技能体系的看法,其缘由是充电网触及技能的多学科、控制的多零碎、题目的多维度、使用的多场景,构成了高度庞大的汽车、动力、人之间的技能和使用的新链接、新交融。

  只要真正掌握了支持电动汽车充电网的17项要害技能,即新型高效电力电子器件使用技能;充放电双向灵敏变更和控制技能;充电网和汽车间的自动平安防护及毛病断绝技能;大功率柔性充电及电池寿命提拔技能;基于大数据的群管群控有序充电及车主、电网智能互动技能;车、充、网、平台的高牢靠通讯及控制技能;充电网和新动力微电网的直流柔性交融和能量路由技能;充电网的毛病剖析、断绝与疾速规复技能;面向无人驾驶的人工智能充电弓和无线充电技能;范围化电动汽车充电的电网互动协同技能;跨平台的互联互通及信息平安防护技能;超大范围云平台高并发与高可用技能;基于充电网的汽车产业大数据剖析诊断技能;基于海量传感器和人工智能的通明充电网在线诊断与智能运维技能;基于大数据云平台的动力零碎和充电体系的深度交融技能;基于杏彩娱乐的计量、计费和散布式买卖结算技能;变电、配电、充电、放电、光伏、储能一体化集成技能,才无望实在处理“充电难”这一天下级困难。

  新型高效电力电子器件使用技能。电力电子器件是汽车充电网中完成电能变更和控制的中心,是影响充电网的服从、牢靠性、平安性及性价比的要害根底,范围化充电网的建立需求不时探究和充沛使用电力电子器件的开展效果。以碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)为代表的第三代宽禁带新型电力电子器件的设计及使用技能,带来了充电网功率模块在更高电压品级(1000V+)、更高功率密度(60W/in3)和更高服从(98%)等诸多方面的打破,需求以新型高效电力电子器件为根底继续改良充电用电力电子模块的根本拓扑、构造封装以及综合集成技能。

  充放电双向灵敏变更和控制技能。将来的范围化电动汽车除了作为便捷的交通东西外,还将成为支持电网运转的散布式挪动储能资源,低谷充电、顶峰买电,车和电网之间的双向能量交互式是必定趋向,充电模块必需支持能量的双向变更及智能控制。相比于传统的单向变更技能,双向充放电技能在零碎拓扑构造和控制技能上变得愈加庞大,设计中的界限束缚条件更多。双向LLC,CLLC及DAB等双向拓扑及四象限控制技能逐渐代替现有的单向拓扑控制技能。双向变更的充电模块需求提供更宽的功率变更范畴,可以支持对端口电压、电流及其变革速率等停止更灵敏的调解,可以顺应并改进电池侧的不平衡性,顺应并改进电网侧的电能质量。

  充电网和汽车间的自动平安防护及毛病断绝技能。电动汽车的充电平安是一个庞大的零碎工程,这个零碎中包括了车辆、电池、用户、电网、情况等要素。但遗憾是传统的电动汽车充电平安仅仅经过电池BMS完成,以是招致了许多的电动汽车充电变乱的发作。自动防护平安技能从零碎的角度动身,构建了互为备份,协同互动的平安维护战略,同时完成了电池平安、车辆平安、人身平安、充电设备平安及电网的平安,使得零碎平安性大幅进步。同时,毛病断绝技能完成了单一毛病的实时检测、维护和别离,避免毛病的伸张。毛病断绝技能包括了车与车之间、车与桩之间,桩与人之间及桩与电网之间的毛病断绝。

  大功率柔性充电及电池寿命提拔技能。充电平安和电池寿命在任何时分都是充电网起首要思索的两个最紧张要素,特殊是关于大功率充电,最中心的技能之一便是怎样包管充电平安和电池寿命的延伸,并防止对电网的打击,包罗智能检测技能、电池办理中心算法,大数据使用技能及自学习人工智能技能等。次要的难点在于,针对种种差别车型、差别电池范例和差别的工况,盘算出差别的充电战略和维护战略;疾速的电压电流调理;汗青充电信息提取,电池范例的自辨认,差别范例电池专家零碎的树立等。除此之外,需求处理的题目便是大电流、高电压带来的零碎发热及拉弧等本身平安题目。

  基于大数据的群管群控有序充电及车主、电网智能互动技能。范围化开展的电动汽车对电网既是珍贵的资源,更是宏大的应战。电动汽车充电效劳需求应用充电负荷可调理的特性,经过有序充电错开电网中其他负荷的顶峰;在更大的范畴来看,电动汽车需求为电网的调峰、调频提供支持,特殊随着动摇性强的风、光新动力发电比例不时进步,散布式电动汽车储能需求经过和新动力发电假造组网到场调峰调频。别的完成挪动储能资源的应用,还触及到人和社会的要素,需求以市场机制为根底,基于大数据剖析,在确保车辆的根本出行需求的根底上把电网对辅佐效劳的需求和电动汽车挪动储能的供应无效的衔接起来,充沛鼓励电动汽车的拥有者开释出挪动储能资源。

  车、充、网、平台的高牢靠通讯及控制技能。电动汽车在短工夫内完成一次方便快捷的充电体验的面前,是一个庞大牢靠的广域互联充电网支持体系。交融小微传感器的智能检测配备,借力物联网技能,完成电动汽车、充电设置装备摆设、挪动通讯、散布衰落网、配电网的全维度形态准确感知。同时基于高并发通讯处置框架与负载平衡的物联网数据桥接器,为海量传感数据接入提供了波动牢靠的通讯效劳。大功率充电时的电流电压疾速、精准、平安及时控制、大功率充电弓的精准定位,无效支持了柔性充电、电网互动的牢靠实行。辅以车、充、网、平台的通讯全进程监控诊断技能,能在充电非常呈现的第临时间主动推送运维工单排查处理。

  充电网和新动力微电网的直流柔性交融和能量路由技能。电动汽车充电网是新动力车与新动力微网的无效衔接载体,新动力微电网接纳柔性交互的交直流设计方案,完成种种源和负载之间疾速的交互和呼应,大幅进步零碎的柔性和牢靠性。基于直流母线零碎和高效的电力电子变更器,完成电动汽车、储能及光伏等动力与负载间的高效交互,经过增加光伏逆变再整流等关键提拔动力综合应用率10%~15%。初级微网控制器完成微网的控制、维护、在线平安剖析、智能传感器接入、电能质量监测、云端互动等功用,运用双向直流计量、智能传感等技能等完成新动力微电网各载体间能量、信息的双向、通明、敌对交互,完成多端口灵敏变更的能量路由器。

  充电网的毛病剖析、断绝和疾速规复技能。相较于传统的电气设置装备摆设,充电网把车、动力、人、数据、领取均交错与一同,其物理构造更庞大,少量的电力电子模块既添加了毛病的概率,又为部分毛病的疾速断绝提供了能够。充电设置装备摆设中,起首需求基于模块本身的防护控制和零碎级的剖析判别,精确定位毛病的地位,精准疾速断绝和切除毛病的单位,保证零碎级的运转不受部分毛病的影响;还要可以智能剖析毛病的属性,关于能够是瞬时性毛病的,实验重新投入,关于确以为永世性毛病的,要实时切入备用的模块,确保车辆可以实时充电。

  面向无人驾驶的人工智能充电弓和无线充电技能。明天的充电技能必需充沛思索将来无人驾驶技能的需求。关于公交车和大型物流车等无人驾驶车的大功率充电需求,人工智能充电弓技能是一个最适宜的方案。该方案需求处理车辆定位、充电弓对位曾经相应的防误闭锁等题目,需求进步人工智能的办法继续监测触头压力、打仗电阻、温度等目标,确保牢靠打仗并处理除尘、除雪等困难。关于乘用车和局部场所的商用车,无线充电技能可提供最便捷的无人化充电方案,需求处理充电进程中的活物和异物检测,无线充电的电磁兼容,无线充电的互操纵性等困难,继续提拔无线充放电服从,寻觅和优化综合的无线充电处理方案。

  范围化大功率汽车充放电的电网互动协同技能。少量接纳电力电子器件的电动汽车充电根底设备,在群管群控、有序充电的同时,需求无效控制谐波、纹波等无害身分,最大限制增加对电能质量的侵害并自动管理。充电进程中,可以公道布置充电启停和功率调解,控制和电网交互总功率的变革速率,克制浪涌和下陷发生,减小对电网运转的打击;自动感知所衔接交换电网的电压,为电网提供适宜的无功电压支持;感知交换电网的频率变革,在大电网毛病进程时可以为减缓毛病的开展以及毛病之后的规复提供支持;在充电进程中具有充足的高电压穿越才能,放电进程中具有充足的低电压穿越才能。

  跨平台的互联互通及信息平安防护技能。经过与当局羁系机构、主机厂、车辆运营商、电网公司、新动力发电企业等内部监控和运营零碎以及舆图、领取等互联网平台停止互联互通,完成充电平安羁系、充电站信息共享以及电网辅佐效劳和动力买卖。提拔充电客户充电体验,进步充电站应用率,发扬充电网对智能电网的紧张支持作用。互联互通的施行进程中,需树立零碎化、规范化的平安技能和办理体系,无缝掩盖认证鉴权、信息加密、平安审计等各个关键,确保大众根底设备运转平安、用户领取、隐私信息等数据平安。

  超大范围云平台高并发与高可用技能。在充电网络上有范围化的动力数据、汽车产业数据、人的举动数据等,云平台零碎需求具有高并发、易扩展、海量数据处置的互联网技能特性,同时又需求具有及时性强、牢靠性高的产业控制零碎特性。底层大众技能平台要满意零碎的可用性、高功能、牢靠性、平安性、易用性等多个维度的需求,支持微效劳、散布式、平台化的理念设计,可以疾速构建创新型互联网使用。平台需求支持包罗充电数据、汽车产业数据、智能硬件数据、订双数据、动力买卖和结算数据等异构多源海量数据的收罗、洗濯与剖析,为智能充电、动力办理和精密化运营、设置装备摆设智能运维等范畴提供保证。

  基于充电网的汽车产业大数据剖析诊断技能。充电网、互联网、物联网、动力网和交通网相交融而积聚的海量数据,需求应用数据发掘、呆板学习、聚类剖析等处置技能使得数据不时“通明”,将显性化的数据进一步转化为直观、可了解的信息,应用使用建模、仿真测试、验证等技能树立模子。经过将相干的多源信息停止交融,打破传统的阈值报警和穷举式专家知识库运维形式。同时要将运转决议计划和维护发起反应到控制零碎,构建 “数据—知识—使用—数据”的良性循环,不时提拔模子的自主认知、学习、影象和重构的才能。

  基于海量传感器和人工智能的通明充电网在线诊断与智能运维技能。充电根底设备具有高度疏散散布及户外运转的特点,若不克不及完成近程运维,将会带来昂扬的现场运维本钱。十分有须要完成充电设置装备摆设的在线检测、近程监控和智能运维等。因而充电网络需求基于形态监测及人工智能的战略,运用海量智能传感技能,完成信息收罗、数据获取、毛病预警、趋向预测、自动运维等功用,做到全景信息通明。在设置装备摆设端智能微传感器也会少量使用,除了收罗传统的电宇量以外,还可以收罗温湿度、压力、磁场等多范例的情况形态以及绝缘、气体身分等设置装备摆设形态信息。基于微传感的原始信息和产业大数据平台,联合因果干系的建模和人工智能办法,反上演传感数据面前所代表的设置装备摆设和零碎运转形态,间接用于进一步的设置装备摆设安康形态诊断和毛病预警等功用。呆板学习算法树立设置装备摆设毛病预测模子,基于积聚的海量数据,针对十分规信息预测零碎及部件在将来工夫段能够呈现毛病的工夫和发作毛病范例,提早做出维护作业方案,完成由毛病惹起的主动维护向设置装备摆设智能化自动运维晋级;联合社会化运维零碎,进步运维服从、设置装备摆设可用率,低落运维本钱。

  基于大数据云平台的动力零碎和充电体系的深度交融技能。范围化的充电网将和动力零碎构成互相支持、互相依赖的干系,动力零碎作为充电网的能量泉源,范围化充电网为动力零碎提供宏大的调理资源,两者将深度交融,构成物理上别离散布、运转上协同互动的无机全体。需求大数据云平台为电动汽车的出行需求和放电才能提供精准预测,将此中的可调理才能和动力网的方案及买卖零碎相衔接,停止结合优化,完成无效平抑动力网中多工夫标准的动摇,进攻和应对动力网中种种范围的扰动。

  基于杏彩娱乐的计量、计费和散布式买卖结算技能。电动汽车充电网是衔接散布式挪动储能资源和电网的智能关隘,需求对动力活动的偏向、巨细、工夫、价钱以及各主体之间的买卖合约等信息停止精确、完好、延续且可追溯的记载,为买卖各方提供牢靠的结算和买卖根据。发达开展的杏彩娱乐技能具有平安、通明、高效和去中央化的特点,为散布式的计量、计费、结算流程提供了全新的散布式记账支持,电动汽车充放电相干的动力买卖或共享以及碳脚印标定和买卖是顺应杏彩娱乐技能的典范使用场景,随着杏彩娱乐技能的不时深化,将在充电网的中涌现出越来越灵敏丰厚的买卖形式。

  变电、配电、充电、放电、光伏、储能一体化集成技能。上述各项要害技能决议了充电根底设备高度庞大,需求将变电、配电、充放电、光伏、储能停止户外一体化箱式构造设计,外部接纳模块化设计,进步零碎的的集成度和能量转换服从,减小设置装备摆设占地空间并完成工场预装。需求交直流双母线零碎对差别源荷停止无效组合,高压侧接入交换配电网,高压侧经过交换母线接传统交换负荷,交直流母线间经过四象限变更器耦合,散布式光伏、电池储能及电动汽车充放电衔接直流母线零碎,整个零碎组成交直流混联微网零碎。模块化的功率分派单位(PDU)接纳矩阵式衔接,大大进步了电力电子模块的应用率,并使功率输入和分派更具柔性,并能对每个功用模块完成智能运维;功率模块需求精良的散热,同时又需求洁净枯燥的运转情况,这对充电箱变的环控设计提出了更高的要求,以进步充电零碎运转的牢靠性。

  可见,充电网是电动汽车赖以生活的根底设备新网络,是链接车联网、互联网构成的“三网交融”新动力互联网,是智能制造+充电运营+数据效劳的代价闭环重生态,是新动力和新交通双向深度交融的新财产;这个新网络、新动力、重生态、新财产的“四新”需求这17项要害技能来支持。


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