基本信息
- 项目名称：
- 电动汽车对电网的影响及有序充电系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 当前能源形势下，电动汽车的普及已然成为一种趋势。可以想象，当前汽车保有量中30%换为电动汽车时，其充电问题对电网的影响不可估量。因此，有序充电的概念便应运而生。本作品以“以人为本”“时空分段”“削峰填谷”为原则，根据课题的实际要求提出了整体设计方案和原理框图。并制作了以STC89C51及STC12C5616AD单片机为核心的硬件模型，实现了以小区为对象的有序充电。
- 详细介绍：
- 目前，国务院办公厅公布的《汽车产业调整和振兴规划》中提出，要广泛使用新能源汽车，加快建立电动汽车快速充电网络。可以想象，住宅小区电动汽车的保有量，有望在未来几年达到小区车辆的10%至20%。由此带来的电动汽车无序充电会威胁小区的用电安全，甚至损坏小区的配电设施。本文以未来几年内可能发生的情形为背景，根据课题的实际要求提出了整体设计方案和原理框图。接着从软件和硬件设计两方面对系设计进行了详细的说明。在软件方面，以对时间分区为思想，阐述了程序流程图。在硬件方面，以STC89C51及STC12C5616AD单片机为核心，综合考虑了空间分部的实际情形，用简单的微缩模型模拟小区的实际情况，并对该系统进行了整合。经过调试后，通过有序的控制达到了既保证电动汽车充电又保障小区用电安全的目标，具有重要的现实意义及实用价值。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 当前的能源发展形势下，电动汽车应运而生，而规模化的电动汽车充电如何控制是其发展推广的一个关键点。 此作品，主要是为了通过评估规模化电动汽车有序充电对电网的影响，提出电动汽车有序充电控制策略，研发出有序充电控制器。 作品的基本思路：由于电网的覆盖面极广，而我们从宏观上把握难以做到面面俱到，就选择小区这个局部单位作为研究对象。具体思路为，首先，通过长期调研和搜集信息，获取当前电动汽车未推广的条件下用户的用电信息以及电动汽车的各项参数，包括充电功率，时间，出行规律等。然后根据获取数据进行数学分析，建立模型，在兼顾电网负荷和用户需求的前提下进行排序，从中得出不同时间段最佳的允许充电额度。最后利用计算机编程，设计出一个小区有序充电的控制系统。 本套设计的创新点在于，相对现有的充电模式，我们实现了充电的有序性，改变了电动汽车充电对电网造成巨大冲击的情况。并能根据用户需求，自动进行充电时间等参数的设置。 在整套设计过程中，关键点在于： 数学分析过程；如何把用电量，充电时长、功率，出行时间，峰谷电价等兼顾，建立出数学的分析方法，求出各时间段允许充电负荷，进而提出有效方案。 系统设计过程：怎么根据已知量设计出车辆到达时的工作流程，并用单片机进行简单模拟。 主要技术指标：1.用户出行时间需求得到满足的比例 2.电网负荷的波动范围 3.峰谷电价的前提下，小区用户平均电价最低化
科学性、先进性
- 充电汽车现有的充电模式下，只是单纯的用户接入电网就开始充电，这样很容易形成局部时间段内电网负荷过大，甚至出现“峰上加峰”的现象。这样一来，对于电网的冲击是可想而知的。 而我们的设计中，相对现有的充电模式，我们实现了充电的有序性，不仅改变了电动汽车充电对电网造成巨大冲击的情况，而且能根据用户需求，峰谷电价，自动进行充电时间等参数的设置，做到既能不对电网过度冲击，又能让用户平均电价尽量低，而且还可能在现在的用电低谷将多余的发电量充分利用，减少弃电，达到节能的目的。
获奖情况及鉴定结果
- 院校评比获得通过
作品所处阶段
- 实验室模型基本完成
技术转让方式
- 非专利技术转让
作品可展示的形式
- 硬件模型展示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 电动汽车普及后，在有较为普遍充电设施的前提下。这套系统可以嵌入到充电桩中，以小区或是类似的区域为单位，实现有序充电。而若各个区域的电动汽车充电环节都能进行有序充电。对电网造成的宏观影响是很可观的。 而我相信，随着电动汽车的不断推广，有序充电系统完全符合电动汽车的发展趋势，并契合智能电网的主题，必然有着广阔的市场前景。而且，其中对电网系统带来的间接效应无论是从经济上还是从能源上都是一笔可贵的财富。
同类课题研究水平概述
- 在我们的调研过程中，通过翻阅期刊文献，网络检索等方式来了解这个课题在国内外的研究现状。然而我们得到的结论是：电动汽车这个领域是一个比较新的领域，也是比较热门的话题。虽然有序充电这个解决方案已经得到广泛认可。但是其发展状况多是只处于研究过程，鲜有成型的作品发表。现有的发表的作品中，大多是理论分析为主，通过收集的数据从理论上进行了有序充电和无序充电的对比，一定程度上说明了其对电网的影响，如：IEEE上的《Load Model for Prediction of Electric Vehicle Charging Demand》。但是我们并没有看到实际的解决方案，更不用说模型。 而我们作品的独特之处就在于，我们以小区为研究对象，减小了限制因素。并且不仅从理论上分析了有序充电的重要性，还依据“削峰填谷”“时空分段”“以人为本”等原则，通过数学模型和流程构想，设计出了解决方案，并能借助单片机构建简单模型。与当前同类课题发展情况相比较更有实用价值和先进性。当然，我们在细节参数及硬件的规模上还有着亟待完善的部分。但我相信我们最终能将作品做的更好。
