能源安全視角下新能源汽車雙向峰穀充放電技術與應用研究

hth下载地址 陳聰

摘要:本文從(cong) 能源安全的視角出發，探討了新能源汽車雙向峰穀充放電技術的研究與(yu) 應用。首先分析了新能源汽車的發展現狀和能源安全問題。接著，詳細描述了雙向峰穀充放電技術的概念和特點、原理及模式，以及各自的優(you) 缺點。同時，本文還闡述了政策環境和市場需求、充放電策略設計與(yu) 實現、各種新能源汽車的雙向峰穀充放電技術應用研究，以及雙向峰穀充放電技術應用案例分析，探討了其對新能源汽車充電設施和電網的影響。最後，展望了技術挑戰和難點、雙向峰穀充放電技術的未來發展方向以及未來發展趨勢。

關(guan) 鍵詞:能源安全;雙向峰穀;新能源汽車

一、引言

隨著全球經濟的快速發展和人民生活水平的提高，對能源的需求量越來越大。然而，傳(chuan) 統化石能源的供給受到了各種因素的製約，如資源枯竭、環境汙染等問題。根據《國民經濟和社會(hui) 發展第十二個(ge) 五年規劃綱要》和國家發展改革委和國家能源局的《關(guan) 於(yu) 促進新時代新能源高質量發展的實施方案》，新能源技術的發展成為(wei) 當前全球關(guan) 注的焦點。

新能源汽車作為(wei) 新能源技術領域中的一個(ge) 重要分支，在減少傳(chuan) 統汽車尾氣排放、改善空氣質量、緩解能源壓力等方麵具有不可替代的作用。在新能源汽車中，電動汽車因為(wei) 具有*排放、低噪聲、高效節能等特點，逐漸成為(wei) 市場主流。其推廣和發展對於(yu) 能源的可持續利用和環境的保護具有重要意義(yi) 。然而，新能源汽車的發展也遇到了許多難題，其中之一就是儲(chu) 能和充電問題。新能源汽車的電池壽命和續航裏程直接影響著用戶的使用效果和體(ti) 驗，這也成為(wei) 製約電動汽車進一步普及的主要瓶頸之一。

針對電動汽車的充電問題，目前已經出現了很多解決(jue) 方案，其中雙向峰穀充放電技術被認為(wei) 是一種可行且有效的解決(jue) 方案。這項技術是利用電網峰穀價(jia) 差，將電動汽車電池作為(wei) 儲(chu) 能裝置，在低穀時段進行充電，在高峰時段進行放電，以此達到平衡電網供需的目的。實現這項技術對於(yu) 提高電力係統運行效率、緩解電網負荷壓力、穩定能源係統和促進新能源汽車的普及等方麵都具有重要意義(yi) 。本文將從(cong) 能源安全的視角出發，研究新能源汽車中雙向峰穀充放電技術的實現與(yu) 應用。

二、能源安全視角下的新能源汽車

2.1 新能源汽車發展現狀

隨著環保意識的不斷提高和政策的支持，新能源汽車已經成為(wei) 中國汽車行業(ye) 乃至全球的重要發展方向。根據國家統計局發布的數據顯示，2022 年我國新能源汽車銷量688.7萬(wan) 輛，同比增長93.4%，銷量占全年汽車總銷量的25.6%，占到全球銷量的61.2%。同時，據中國汽車工業(ye) 協會(hui) 預測，到2035 年我國新能源汽車保有量將超過5 000 萬(wan) 輛。

在全球範圍內(nei) ，電動汽車製造商也在不斷湧現。特斯拉、比亞(ya) 迪、日產(chan) 、寶馬等*名汽車品牌都紛紛推出了各自的電動汽車產(chan) 品線，並不斷創新技術，以提高電池續航能力和充電速度。

2.2 能源安全問題分析

盡管新能源汽車市場正在蓬勃發展，但能源安全問題仍然是一個(ge) 需要重視的問題。首先，新能源汽車的普及程度還不夠，依賴於(yu) 傳(chuan) 統化石燃料的汽車仍然占據主導地位。這就意味著，如果新能源汽車的供應受到某些因素的限製，如政策、技術等方麵，將會(hui) 給能源供應帶來巨大的壓力。

其次，新能源汽車需要耗費大量電力進行充電。電力係統自身就存在著負荷不平衡的問題，如果在高峰期間大量充電將會(hui) 對電網造成很大的衝(chong) 擊，從(cong) 而導致電力係統的不穩定和安全隱患增加。

最後，新能源汽車所配備的電池儲(chu) 能裝置是一項關(guan) 鍵技術。目前，電池儲(chu) 能裝置的生產(chan) 還存在成本高、資源缺乏、回收利用等問題，這些問題同樣會(hui) 製約新能源汽車的發展和普及。

三、能源安全視角下新能源汽車的雙向峰穀充放電技術研究

在能源越來越緊張的現實情況下，尋求新能源的替代成為(wei) 緩解能源短缺問題的有效途徑，而提高能源利用效率也成為(wei) 當今能源領域的熱點。作為(wei) 新能源領域的重要一環，新能源汽車已經引起廣泛關(guan) 注，並成為(wei) 各國政策的主導方向之一。與(yu) 傳(chuan) 統汽車相比，新能源汽車更加依賴於(yu) 穩定、可靠的電力源供應和可靠的充電基礎設施。如何提高新能源汽車在發電、儲(chu) 能和充電等方麵的效率，已經成為(wei) 當前能源領域研究的核心問題之一。

*所周知，新能源汽車所使用的電池一般都是鋰離子電池，其性能在不同溫度和電荷水平下有所變化。傳(chuan) 統的充電模式隻關(guan) 注在一個(ge) 固定的時間內(nei) 為(wei) 電動汽車充電，並不考慮最佳的充電溫度和時間，因此在充電效率和電池壽命等方麵存在很大局限。而雙向峰穀充放電技術則能夠解決(jue) 這一問題，提高新能源汽車的充電效率和減少能源浪費。在新能源汽車不使用的時候，把車上的動力電池當成一個(ge) 小型儲(chu) 能係統接入電網，為(wei) 局部電力穩定做貢獻。

3.1 雙向峰穀充放電技術的概念和特點

雙向峰穀充放電技術是在雙向直流快速充放電技術的基礎上發展而來的。它利用電網電價(jia) 波峰波穀變化進行新能源汽車的充放電控製。通過預測未來的電能價(jia) 格波峰和波穀，該技術利用電動汽車電池的儲(chu) 能功能，在波穀期間充電，在波峰期間放電，從(cong) 而實現對電池的高效管理。由於(yu) 該技術能夠充分利用電池資源，保障用電安全，因此受到了廣泛關(guan) 注，並在多個(ge) 地區得到了廣泛應用。

雙向峰穀充放電技術的特點包括3點:首先，該技術能夠減少電池的虧(kui) 電狀態次數，提高電池壽命;其次，該技術使充電的溫度和時間得到合理控製，從(cong) 而提高充電效率;第三，該技術應用非常廣泛，涵蓋家庭儲(chu) 能、公用儲(chu) 能、新能源汽車充電等多個(ge) 領域。

3.3 雙向峰穀充放電技術的優(you) 缺點

雙向峰穀充放電技術在提高新能源汽車效率和電能利用效率方麵優(you) 點明顯，其具體(ti) 優(you) 缺點如下:

優(you) 點:

(1)合理控製電池的溫度和充電時間，從(cong) 而提高充電效率和延長電池壽命;

(2)有效利用電池容量，實現較好的儲(chu) 能管理,

(3)可通過遠程控製對新能源汽車的充放電進行管理和優(you) 化;

(4)可以緩解電網峰穀負荷不平衡的問題;

(5) 降低充電成本，同時提高充電效率。

缺點:

(1)雙向峰穀充放電技術需要高精度的充放電控製，並對電池狀態進行較為(wei) 細致的監測，因此需要投入較多的人力、物力和財力;

(2) 電池的充放電特性意味著會(hui) 有一定的損耗，因此需要研究如何降低這種損耗;

(3)充電設施的建設需考慮電池的可充放性，並解決(jue) 充放峰穀值等問題,

綜上所述，雙向峰穀充放電技術是一種基於(yu) 電網電價(jia) 波峰波穀特點的充放技術。它通過控製新能源汽車電池的充放電，使得充電時長和充電溫度得到合理控製，進而提高了電池壽命和充電效率，並降低了充電成本。隨著新能源汽車產(chan) 業(ye) 的不斷發展，雙向峰穀充放電技術將展現出廣闊的應用前景。

四、應用方案

圖1 平台結構圖

充電運營管理平台是基於(yu) 物聯網和大數據技術的充電設施管理係統，可以實現對充電樁的監控、調度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體(ti) 驗和服務質量。用戶可以通過APP或小程序提前預約充電，避免在充電站排隊等待的情況，同時也能為(wei) 充電站提供更準確的充電需求數據，方便後續的調度和管理。通過平台可對充電樁的功率、電壓、電流等參數進行實時監控，及時發現和處理充電樁故障和異常情況對充電樁的功率進行控製和管理，確保充電樁在合理的功率範圍內(nei) 充電，避免對電網造成過大的負荷。

五、hth下载地址充電樁雲(yun) 平台具體(ti) 的功能

平台除了對充電樁的監控外，還對充電站的光伏發電係統、儲(chu) 能係統以及供電係統進行集中監控和統一協調管理，提高充電站的運行可靠性，降低運營成本，平台係統架構如圖2所示。

圖2 充電樁運營管理平台係統架構

大屏顯示：展示充電站設備統計、使用率排行、運營統計圖表、節碳量統計等數據。

圖3 大屏展示界麵

站點監控：顯示設備實時狀態、設備列表、設備日誌、設備狀態統計等功能。

圖4 站點監控界麵

設備監控：顯示設備實時信息、配套設備狀態、設備實時曲線、關(guan) 聯訂單信息、充電功率曲線等。

圖5 設備監控界麵

運營趨勢統計：顯示運營信息查詢、站點對比曲線、日月年報表、站點對比列表等功能。

圖6 運營趨勢界麵

收益查詢：提供收益匯總、實際收益報表、收益變化曲線、支付方式占比等功能。

圖7 收益查詢界麵

故障分析：提供故障匯總、故障狀態餅圖、故障趨勢分析、故障類型餅圖等功能。

圖8 故障分析界麵

訂單記錄：提供實時/曆史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導出、運營商應收信息、充電明細、交易流水查詢、充值餘(yu) 額明細等功能。

圖9 訂單查詢界麵

六、產(chan) 品選型

hth下载地址為(wei) 廣大用戶提供慢充和快充兩(liang) 種充電方式，便攜式、壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kw/21kw交流充電樁，30kw直流充電樁，60kw/80kw/120kw/180kw直流一體(ti) 式充電樁來滿足新能源汽車行業(ye) 快速、經濟、智能運營管理的市場需求。實現對動力電池快速、高效、安全、合理的電量補給，同時為(wei) 提高公共充電樁的效率和實用性，具有有智能監測：充電樁智能控製器對充電樁具備測量、控製與(yu) 保護的功能；智能計量：輸出配置智能電能表，進行充電計量，具備完善的通信功能；雲(yun) 平台：具備連接雲(yun) 平台的功能，可以實現實時監控，財務報表分析等等；遠程升級：具備完善的通訊功能，可遠程對設備軟件進行升級；保護功能：具備防雷保護、過載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能；適配車型：滿足國標充電接口，適配所有符合國標的電動汽車，適應不同車型的不同功率。下麵是具體(ti) 產(chan) 品的型號和技術參數。

七、現場圖片

八、結論

新能源汽車雙向峰穀充放電技術具有廣闊的發展前景，以下是筆者對於(yu) 未來發展方向和趨勢的幾點思考:

(1)智能化管理係統的進一步完善

隨著人工智能和物聯網等技術的不斷發展，智能化管理係統將能夠更加精準地分析用戶用電需求和電力市場變化，從(cong) 而提升充放電效率和利用率。未來，智能化管理係統將成為(wei) 新能源汽車雙向峰穀充放電技術發展的重要方向。

(2)多種能量儲(chu) 存技術的應用

日前，鋰離子電池是新能源汽車雙向峰穀充放電技術*常用的能量儲(chu) 存設備，但其體(ti) 積，重量較大，儲(chu) 能密度也有限未來，固態電池、超級電容器和氫燃料電池等新型能量儲(chu) 存技術將得到進一步推廣和應用。

(3) 共亨經濟的發展

共亨經濟的發展為(wei) 新能源汽車雙向峰穀充放電技術提供了廣闊的應用場景。通過將多餘(yu) 的電量回饋給電網或者輸送到家庭、企業(ye) 用電設備中，可以實現電力資源的共享和優(you) 化利用。

(4)國際合作的加強

新能源汽車雙向峰穀充放電技術是一項全球性的技術挑戰，需要各國在技術研發、政策製定、標準規範等方麵進行緊密合作與(yu) 交流。未來，國際合作將成為(wei) 新能源汽車雙向峰穀充放電技術發展的重要趨勢之一。

總而言之，雙向峰穀充放電技術尚處於(yu) 起步階段，但其潛力巨大，未來發展前景十分廣闊。在未來的發展中，需要持續加強技術創新，提高技術成熟度，並不斷擴大應用範圍。同時，製定相關(guan) 的政策和法規也至關(guan) 重要，以推動雙向充電樁的普及。作為(wei) 起點，可以先在小範圍內(nei) 推廣不接入國家電網的雙向充電樁，例如企事業(ye) 單位內(nei) 部，從(cong) 而加快雙向峰穀充放電技術的推廣步伐。在政府的大力推動下，預計在未來的數年內(nei) ，雙向峰穀充放電技術將廣泛應用於(yu) 多個(ge) 領域，並與(yu) 光伏和風能等可再生能源相結合，為(wei) 我國能源清潔低碳轉型、電力安全穩定供應、促進技術和模式創新，以及推動電力工業(ye) 高質量發展方麵做出重要貢獻。

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