電動汽車入網V2G技術解讀及測試方案

電動汽車入網V2G技術解讀及測試方案

    電動汽車 V2G 技術是指電動汽車給電網送電的技術，其核心思想就是利用大量電 動汽車的儲能源作為電網和可再生能源的緩沖。首先，電網并不像一個超級大容量的UPS， 提前發電并存儲后等待用電負荷的使用。相反，電網的發電是根據負荷的用電需求實時 調整的。當用電高峰來了，電網就開啟更多的發電機組，加大發電功率，跟上用電需求。 當用電低谷時，就關閉一部分發電集組，降低功率，緊跟用電需求的變化。倘若電網的 負荷調節跟隨不上，就會導致頻率波動，甚至會導致停電故障。因此電網希望全社會的 用電量是穩定的。

     然而，隨著電動汽車銷量的增長，當達到一定規模的時候，必然會對現有電網帶來 重大的影響。目前，電動汽車的充電功率多為 60kW~120kW，隨著電池技術的成熟以及 ChaoJi 標準的推廣，電動車的充電功率會增長到 200kW 以上。如果一個城市 10%的汽車 換成電動汽車，并且均是下班后充電，則將會使電網的峰值負荷增加 20%，這意味著需 要投入建設更多的發電機組，才能滿足電動車**替代燃油車之后的龐大用電需求，否 則會導致電網波動甚至癱瘓。但一味擴大發電機組容量顯然是不現實的。因此，全球都 在開發太陽能和風能，利用綠色能源發電并進行電量存儲，同時解決電動汽車對電網大 容量的用電需求。 

    V2G 的技術就是在這種情況下應運而生的。當電動車更大規模化之后，電動汽車內 部的電池將可視為一個龐大的分布式儲能裝置。V2G（Vehicle toGrid）即電能在電網和 車輛動力電池間的雙向流動。通過電網系統的統一控制，在用電低谷期有序協調車輛充 電，在用電高峰期利用電動車存儲的能量像電網釋放能量，將龐大基數的動力電池虛擬 成一個調峰電廠，實現削峰填谷，改善電能質量，消納可再生能源等功能。

如何測試 V2G 模塊？

    BOBC 和 V2G EV charger 是實現電網與車輛能量雙向流動的關鍵功率轉換模塊。為了確 保 BOBC 以及 V2G EV charger 可靠并網，工程師需要對 AC-DC 以及 DC-AC 的雙向電氣性能 進行各種并網擾動，相位角跳變，頻率擾動以及諧波注入等測試。 

V2G 模塊測試挑戰

     V2G EV charger 模塊對現有的測試設備技術提出了巨大的挑戰，特別是 DC-AC 逆變功率 轉換性能的測試。由于 V2G 模塊工作中，需要實時跟隨電網電壓，頻率以及相位角等信號，因 此傳統方案中，工程師通常采用一臺交流源，交流負載以及直流電源來完成測試。其中交流電源 用于模擬電網電壓和頻率，為 V2G 模塊并網提供參照信號，交流電子負載則模擬用電負荷吸收 動力電池釋放的能量。 

    然而這種方案，隨著測試項目的日益復雜，其弊端逐漸顯現。首先，交流源和交流負載是兩 套獨立的設備，因此操作中工程師需要特別考慮兩套設備之間開啟和關斷的順序，特別是關斷的 時候，若誤將交流負載先關閉，后關閉交流電源，則逆變的能量將全部灌入交流電源，導致電源 設備損壞，因為交流源不具備吸收功率的能力。

    ITECH V2G 功率模塊測試

    真實的電網同時具備吸收和輸出電能的能力，一套真正的電網模擬器也應如此。ITECH 的 IT7900 系列產品是一款可以工作在全四象限區域的電網模擬器，提供 100%電流 source 和 sink 能力，滿足 V2G EV charger 和 BOBC（V2G）雙向電氣性能以及 V2G 技術的驗證。用戶 只需設定電網電壓和頻率參數，IT7900 將根據 DUT 的電流流向，自動吸收或者輸出電能，同 時將吸收的能量回饋給電網，回饋效率高達 88%。而無需像傳統方案一樣，需要協調和控制兩 套獨立的設備。

    V2G 并網的應用同樣需要滿足孤島保護效應測試，即當電網斷電的情況下，動力電池禁止 向電網回饋電能，并在小于 2s 的時間內切斷輸出。IT7900 內置專業的孤島測試模式，進入孤島 模式后，用戶可以設定每相的 RLC 參數或有功/無功功率，仿真非線性電力負荷。該模式的研發 幫助測試工程師節省了額外的 RLC 負載箱成本，用戶僅通過 IT7900 一臺設備即可實現 RLC 負 載箱，功率表及電網模擬器多重功能，簡化測試平臺的同時，節約測試成本。