智能用电技术ppt课件

电动汽车
V2G条件
足够的车载储能 满足驾驶需求
有参与电网调节的 意愿
有与电网良性互动 的能力
利用电动汽车现有储能装置 峰谷电价-实时电价-辅助服务电价 智能控制
三、案例分析
电动汽车通过代理商参与V2G
情景描述
上班途中(8:00—8:30)
李先生的家 （18:30—8:00）
回家途中(18:00—18:30)
量测数据 管理系统
用电 交互 终端
智能电表 （网关）
用电 交互 终端
智能电表 （网关）
Smart Home
传感器节点 （智能电器）
传感器节点 （智能电器）
传感器节点 （智能电器）
Smart Home
传感器节点 （智能电器）
传感器节点 （智能电器）
传感器节点 （智能电器）
技术基础 • 双向计量 • 双向实时通信 • 需求响应 • 用电信息采集 支持功能 • 分布式电源与电
动汽车接入 • 智能电网与电力
用户双向互动
用电信息采集
用电信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的 系统，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量检测、用电分 析和管理等功能。 用电信息采集系统是智能用电管理、服务的技术支持系统，为管理信息系 统提供及时、完整、准确的基础用电数据。
V
vehicle
0 无序 G 1 有序充电 grid 2 有序充放电
电能
电能
实现在受控状态下电动汽车的能量与电网之间的双向互动和交换。
V2G的概念（Vehicle to Grid）
V2G在中国的发展
2001
“863” 电动汽车重大专项
2009
“十城千辆”电动汽车示范应用工程。
2010
上海/深圳等5城市: 购买电动汽车补贴
李先生上班的大楼 （8:30—18:00）
签订V2G 合同
注册的V2G代理商
签订V2G 合同
RAV4 EV
注册的V2G代理商
V2G例子分析
图1 电动汽车并网例子分析 图2 日负荷曲线
时间
8:00AM
8:00AM
~
8:30AM 8:30AM
~
18:00PM 18:00PM
~
18:30PM 18:30PM
智能电表
智能电表是智能电网建设的重要基础设备，也是目前众多智能电网建设的起动项目。
传统的电表是“单向”通讯的电表
只反映平均价格 不反应边际成本 不能激励用户按照电力系统的特点节省电能
10
智能电表
电力科学家提出的“智能电表”
能够及时反映最新的电力市场信息——电价、供应的电量和需求的电量 在消费者和电力公司之间实现实时通讯，使人们能够基于环境和价格的考虑， 最大程度地优化能源用量；能够在用电高峰提供激励手段，鼓励人们减少用电 可以让用户将屋顶风电、屋顶光电装置所生产的电能卖给电网，将有利于改 进能源预测，加强网络管理。
利用电动汽车现有储能装置
不用另外增加设备 研究控制策略：
同时满足汽车行驶和电网需求
经济评估
从经济角度考虑V2G的可行性
？ 成本 收益
V2G条件
电动汽车
足够的车载储能 满足驾驶需求
有参与电网调节的 意愿
有与电网良性互动 的能力
单一电价机制
面对两个电价：购电价，售电价 二者价差不大，互动效益有限 参与电网互动的意愿不大
可中断负荷，IL（Interruptible Load），类似于DLC，不过需要得 到用户同意方能控制设备开、关；
需求侧竞价，DSB（Demand Side Bidding），改变用电模式，以竞 价的形式主动参与市场竞争并获得经济利益，鼓励用户在其提议 的价格下自愿减少电力需求，或在被公布的补偿价格下明示自愿 减少多少负荷。
紧急需求响应，EDR（Emergence Demand Response），为电力系 统稳定收到威胁时设计。供电方为用户减少负荷提供补偿，用户 自愿选择参与或放弃。
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预期数量：为1000万
2020
全球最大的电动汽车市场之一
电动汽车的发展——大量电动汽车接入电网
电动汽车对电网的影响 ——大量电动汽车接入
挑战
• 供给能力 • 电网安全可靠性 • 电能质量
电动汽车
机遇
• 增加售电量 • 削峰填谷 • 应急电源 • 分布式电源单元 • 辅助服务
电动汽车对电网的影响 取决于电网与电动汽车 之间的互动方式与水平
峰谷电价-实时电价-调峰调频电价
不同时段电价相差大，辅助服务高价 互动效益明显 参与电网互动的意愿大
V2G条件
电动汽车
车辆管理
足够的车载储能 满足驾驶需求
有参与电网调节的 意愿
有与电网良性互动 的能力
对电动汽车的行驶、充放电进行统 一的安排、管理 行驶时间规律：公共汽车
智能控制
通过车载仪表自动控制 开发相应的自动控制程序 有电动汽车代理机构 提供相应服务
第六章智能用电技术智能家居与智能楼宇小区需求响应发电侧与用电侧同等重要498502发电用电智能用电概述500hz用电侧大有可为采用高效设备减少能源消耗采用控制设备自动关闭电气设备实现市场响应迅速计量公正准确数据采集实时收费方式多样服务高效便捷构建电网与客户能量流信息流业务流实时互动的新型供用电关系智能用电的概念智能用电的技术架构电力流业务流信息流供应侧高级控可靠的电力灵活的电价智能电表供应侧与需求侧的双向互动电能互动电源与用户能量管理系统电网友好型设备灵活的负荷信息互动高级量测体系量测数据管理系统smarhome传感器节点智能电器传感器节点智能电器传感器节点智能电器smarhome传感器节点智能电器传感器节点智能电器传感器节点智能电器用电交互终端智能电表网关用电交互终端智能电表网关技术基础用电信息采集支持功能分布式电源与电动汽车接入智能电网与电力用户双向互动高级量测体系ami是用来测量收集储存分析用户用电信息的完整的网络和系统主要包括智能电能表通信网络量测数据管理系统
智能电表使智能电网具有多层智能，能够实时分析、决策、计划并作出积极 行为；
智能电表
美国电力科学家将电表分为三个等级
智能电表
自动电表
• 单向功能 • 每月读一次用电量 • 间隔性数据 机械电表 • 基本防窃电保护 • 需要人工读表 • 停电数据恢复保护功能
• 能反映电力需求量 • 能对用电负荷进行编程 • 具有双向和网表等功能 • 能实现智能需求侧响应 • 具有水表气表计量功能
DR模式下的关系
供应方
企业大客户
需求方
家庭小客户
DR供需关系：制定与电力使用现状相关的价格或激励政策，促进 需求方 合理用电，产生消峰、错峰的效果
电力需求增长 -> 建立用电高峰期激励措施 -> 用户错峰用电-> 推迟电力设施升级、电网稳定
DR分类
1、基于价格的DR（price based DR）
DR分类
2、基于激励的DR（incentive based DR）
指DR实施机构根据电力系统供需状况制定相应政策，用户 在系统需要或电力紧张时减少电力需求，一次获得直接补 偿或其他时段的优惠电价。
直接负荷控制，DLC（Direct Load Control），DLC执行机构直接 远程控制用户设备避开用电高峰，提前通知；
美国正积极开发的是第三级电表
2、智能家居与智能楼宇/小区 智能家居与智能小区的概念
智能家居：
通过光纤复合电缆入户等先进技术，将与家居生活有关的各种子系统有机 地结合到一起，既可以在家庭内部实现资源共享和通信，又可以通过家庭 智能网关与家庭外部网络进行信息交换。其主要目标是为人们提供一个集 系统、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。
~
21:00PM 21:00PM
~
8:00AM
EV 状态
准备 上班
上班 用车
SOC
电网负 V2G状
荷
态
80%及以上
中
充电
下降
中
未接入
公司 停驶
代理商智能 调度（﹥60%）
午间 峰荷
先充 后放
下班 用车
下降
中
未接入
小区 停驶
代理商智能 调度（﹥40%）
晚间 峰荷
放电
小区 停驶
代理商智能 调度
夜间 谷荷
尖峰电价：CPP（Critical Peak Pricing），RTP对于量测基础设施和 营销系统有较高要求，初期可以结合TOU以及动态的CPP，CPP价 格预先设定，提前一定时间通知用户，可以起到抵御突发用电高 峰的效果；
阶梯电价：不是真正意义的DR措施，无法达到准确调整需求的目的 只能起到一定的降低能耗的目标
分时电价：TOU（Time of Use Pricing），固定电价转变为不同时 段的不同价格机制，用电低谷价格下降，用电高峰价格上升，如 峰谷电价、季节电价等；
实时电价：RTP（Real Time Pricing），更快的电价更新周期，周期 为一小时或更短，TOU无法应对短期容量短缺等，因此RTP更为 合理；
与高级量测体系的区别： • 支撑业务： 用电信息采集——采集电量信息 高级量测体系——除采集电量信息外，还包括用电设备运行信息采集与监控、
分布式能源控制、电动汽车有序充放电、自助用电服务等。 • 实现控制的方式和范围： 用电信息采集——预付费和直接负荷控制（强制性）。 高级量测体系——需求侧响应技术，支持智能电器的控制和供用电设备监控。
气表
智能插座
通过电力 线窄带通 冰箱 信向交互 终端传递 空调 用电信息， 接送通断 热水器 电控制命 令
洗衣机
增值业务 物
业
管
理
中 心 查看社区服务信息、公共信
息、折扣信息及生活资讯
供
电
公
司 查看三表数据、家电用电信
息、缴费情况
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交互机顶盒首页
18
阜成路试点—功能介绍
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阜成路试点—功能介绍
北京智能家居试点小区
丰台区莲香园小区
海淀区阜成路95号院
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安防服务
内置无线 烟雾探测器
通信模块，
安保系统 可主动向 红外探测器
交互终端 发出报警 紧急求助按钮
信号
燃气泄露探测器
丰台区莲香园小区
433MHz
可视对讲 门禁系统
通过无 线接收水 气表数据
良好互动下V2G可以取得的效果
用户 方面
效
果
节省费用：单位电能比单位汽油便宜，行驶相 同距离，电动汽车花费少。
获得收益：给电网供电时，可获得电价补偿。
电网 方面
移峰填谷：谷荷充电，峰荷放电。
旋转备用：作为分布式储能单元（风电、太阳 能发电等）。
电压支持：高负荷时放电抑制电压的下降等。
V2G互动手段
充电
4 需求响应（DR）
需求响应与需求侧管理
需求响应（Demand Response, DR）
电力用户根据电力价格、电力政策的动态改变而暂 时改变其固有的习惯用电模式，达到减少或推移某 时段的用电负荷而响应电力供应，从而保证电网系 统的稳定性
需求侧管理（Demand Side Management, DSM）
5
智能用电的技术架构
业务流
信息流
电力流
供应侧与需求侧的双向互动
高级控 制
资金投 入
供应侧
可靠的 电力
灵活的 电价
信息互动
智能
双 电表
向高
互级
动量 支测
需求侧
持系
平统
台
灵活的 负荷
电网友好 型设备
电源与 储能
电能互动
用户能量 管理系统
高级量测体系
高级量测体系（AMI）是用来测量、收集、储存、分析用户用电信息的完 整的网络和系统，主要包括智能电能表、通信网络、量测数据管理系统。
用电高峰
供电公司发布电价 提高通知！
用电负荷降低！
用户调整用电策略 目的：推迟电力设施升级，提高电网稳定性和电能质量！
传统供需关系
供应方
企业大客户
需求方
家庭小客户
传统供需关系：缺乏价格或者政策激励，需求方没有动力去安排错峰 使用，因此供应方只能不断调整生产以满足需求
电力需求增长 -> 建立新的电力生产设备 -> 电力需求增长 -> 建立新的电力生产设备
智能小区：
采用光纤复合电缆或电力线载波通信等先进技术，构造覆盖小区的通信网络， 通过用电信息采集、双向互动服务、小区配电自动化、电动汽车有序充电、 分布式电源运行控制、智能家居等技术，对用户供用电设备、分布式电源、 公用用电设施等进行检测、分析、控制，提高能源的终端利用效率，为用户 提供优质便捷的双向互动服务和“三网融合”服务，同时可以对小区安防等 设备和系统进行协调控制。
–增值服务 –IP视频点播 –在线订购 –商情快报 –医疗社保 –生活服务 –社区物业
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阜成路试点—功能介绍
–通过光纤入户连接电脑实现上网，连接电 话实现IP电话，连接机顶盒实现视频点播。
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3.电动汽车与电网互动
V2G 概述 V2G 商业模式
案例分析
一、电动汽车与电网互动概述
V2G基本概念
第六章 智能用电技术
1
内容纲要
1、智能用电概述 2、智能家居与智能楼宇/小区
3、电动汽车充放电技术 4、需求响应
2
1 智能用电概述
发电侧与用电侧同等重要
50.0Hz
50.2
49.8
发电
用电 ？？？
用电侧大有可为
采用高效设备，减少能源消耗 采用控制设备，自动关闭电气设备
智能用电的概念
依托坚强电网和现代管理理念 利用高级量测、高效控制、高速通信、快速储能等技术 实现市场响应迅速、计量公正准确、数据采集实时、收费方式多样、 服务高效便捷 构建电网与客户能量流、信息流、业务流实时互动的新型供用电关 系。
充电方式
常规充电 快速充电 更换电池组
充电时间
夜间 白天 峰荷时段 谷荷时段
充电地点
居住地点 办公地点
充电站
V2G互动的实现方式
？
强制，被动
激励，主动
二、 V2G的商业模式
V2G条件
电动汽车
足够的车载储能 满足驾驶需求
有参与电网调节的 意愿
有与电网良性互动 的能力
电动汽车上增加额外的储能装置
增加了成本和汽车重量 成本由电网公司承担。与电力公司 直接拥有储能装置相比无经济优势