楊晨雨，黃春艷，江浩俠

（廣州市奔流電力科技有限責(zé)任公司，廣州 510700）

0 引言

伴隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，國(guó)家對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展以及可再生能源的利用關(guān)注度逐漸提升，截至2022年底，我國(guó)共有已投運(yùn)充電樁520 萬(wàn)臺(tái)，其中，公共充電樁180 萬(wàn)臺(tái)；私人充電樁340 萬(wàn)臺(tái)。然而隨著電動(dòng)汽車(chē)的普及和可再生能源的大規(guī)模接入，傳統(tǒng)的充電站模式已經(jīng)面臨一些挑戰(zhàn)［1－2］。

電動(dòng)汽車(chē)的普及不僅減少了石油等傳統(tǒng)能源的消耗，降低環(huán)境污染，同時(shí)隨著電動(dòng)汽車(chē)保有量的增加，一些問(wèn)題也隨之出現(xiàn)；由于目前充電站主要采用傳統(tǒng)的電網(wǎng)供電方式，但受電網(wǎng)負(fù)載不穩(wěn)定和可再生能源波動(dòng)性大等因素影響，充電站的供電穩(wěn)定性和可靠性存在較大的挑戰(zhàn)，比如，當(dāng)大量電動(dòng)汽車(chē)在同一時(shí)間進(jìn)行充電時(shí)，可能會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生巨大的壓力，甚至可能導(dǎo)致電網(wǎng)的崩潰［3］。

考慮到充電站的可靠性是影響用戶體驗(yàn)和市場(chǎng)推廣的關(guān)鍵因素之一。而儲(chǔ)能系統(tǒng)同時(shí)具備能量存儲(chǔ)與釋放的功能，其在削峰填谷，平衡電網(wǎng)負(fù)荷中起到關(guān)鍵作用，同時(shí)考慮到其具備較強(qiáng)的安裝靈活性和運(yùn)行穩(wěn)定性；因此引入儲(chǔ)能系統(tǒng)作為充電站的組成部分，對(duì)于提高充電站的可靠性具有重要促進(jìn)作用。

儲(chǔ)能系統(tǒng)是指將能量轉(zhuǎn)化為其他形式存儲(chǔ)起來(lái)，以便在需要時(shí)再將其轉(zhuǎn)化為可使用的能量的系統(tǒng)。根據(jù)儲(chǔ)能機(jī)理和應(yīng)用場(chǎng)景的不同，儲(chǔ)能系統(tǒng)主要分為電化學(xué)儲(chǔ)能、機(jī)械儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、冷熱儲(chǔ)能等多種類型。

目前儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，例如電化學(xué)儲(chǔ)能廣泛應(yīng)用于新能源車(chē)輛、電力系統(tǒng)儲(chǔ)能等領(lǐng)域，機(jī)械儲(chǔ)能主要用于電力系統(tǒng)的調(diào)峰和備用電源等，電磁儲(chǔ)能適用于快速充放電和功率補(bǔ)償?shù)葓?chǎng)景，化學(xué)儲(chǔ)能和冷熱儲(chǔ)能則適用于能源儲(chǔ)備和溫度管理等場(chǎng)景。

在這種背景下，本文提出了儲(chǔ)能系統(tǒng)與充電站相結(jié)合的運(yùn)行模式，旨在利用儲(chǔ)能系統(tǒng)自身的運(yùn)行特性，提高充電站的運(yùn)行可靠性。本文首先分析了儲(chǔ)能系統(tǒng)的分類及運(yùn)行特性，隨后分析了充電站運(yùn)行可靠性的主要需求及主要影響因素，基于此分析了儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)充電站可靠運(yùn)行的提升作用。

1 充電站運(yùn)行可靠性的影響因素

充電站運(yùn)行可靠性是指充電站在規(guī)定的運(yùn)行條件下，能夠正常、穩(wěn)定地為電動(dòng)汽車(chē)提供充電服務(wù)的能力［4－6］。

影響充電站運(yùn)行可靠性的因素較多，主要可分為內(nèi)部因素及外部因素2 類。

1.1 外部影響因素

外部影響因素主要為電網(wǎng)及外部環(huán)境等。主要包括以下方面。

（1）電力供應(yīng)。充電站需要穩(wěn)定的電力供應(yīng)來(lái)為電動(dòng)汽車(chē)充電。如果電力供應(yīng)不穩(wěn)定，充電站可能會(huì)出現(xiàn)充電中斷、充電速度慢等問(wèn)題。

（2）天氣和環(huán)境。天氣和環(huán)境因素也會(huì)影響充電站的可靠運(yùn)行。例如，高溫、低溫、潮濕、干燥等環(huán)境條件可能會(huì)對(duì)充電設(shè)備和電力供應(yīng)產(chǎn)生影響。

1.2 內(nèi)部影響因素

內(nèi)部影響因素主要為充電站自身設(shè)備、運(yùn)維人員及運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)以及用戶等。主要包括以下方面。

（1）充電設(shè)備。充電站的充電設(shè)備，如充電樁、充電槍等，需要定期維護(hù)和檢查，以確保其正常運(yùn)行。如果充電設(shè)備出現(xiàn)故障，充電站可能會(huì)無(wú)法正常工作。

（2）充電網(wǎng)絡(luò)。充電站需要與電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)進(jìn)行通信，以確保充電過(guò)程的順利進(jìn)行。如果充電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，充電站可能會(huì)無(wú)法正常工作。

（3）安全管理。充電站需要進(jìn)行安全管理，以確保用戶的安全。如果安全管理不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致充電站出現(xiàn)安全問(wèn)題，如火災(zāi)、觸電等。

（4）維護(hù)和維修。充電站需要定期維護(hù)和維修，以確保其正常運(yùn)行。如果維護(hù)和維修不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致充電站出現(xiàn)故障，影響其可靠運(yùn)行。

（5）人員素質(zhì)。充電站的工作人員需要具備一定的專業(yè)知識(shí)和技能，以確保充電站的正常運(yùn)行。如果人員素質(zhì)不高，可能會(huì)導(dǎo)致充電站出現(xiàn)問(wèn)題，影響其可靠運(yùn)行。

綜上所述，為了確保充電站的可靠運(yùn)行，需要對(duì)多種不同因素進(jìn)行綜合考慮和管理。

2 儲(chǔ)能系統(tǒng)適配性分析

2.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)分析

儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)自身可實(shí)現(xiàn)能量延遲釋放的特性，可以根據(jù)需求進(jìn)行靈活的能量存儲(chǔ)和釋放，以滿足用戶的用電需求［7］。當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)用于充電站中時(shí)，其具備以下運(yùn)行特點(diǎn)。

（1）提高電力可靠性：儲(chǔ)能系統(tǒng)可以作為備用電源，當(dāng)電網(wǎng)故障或停電時(shí)，可以迅速切換到儲(chǔ)能系統(tǒng)供電，提高充電站的電力可靠性。

（2）減少電力系統(tǒng)的峰值負(fù)荷：通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)的峰谷電價(jià)機(jī)制，充電站可以在電價(jià)較低的谷時(shí)段儲(chǔ)存電能，從而減少電力系統(tǒng)的峰值負(fù)荷。這對(duì)于降低電力系統(tǒng)對(duì)充電站的影響具有有益影響，同時(shí)可以減少用戶的電費(fèi)支出。

（3）提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率：儲(chǔ)能系統(tǒng)可以快速響應(yīng)負(fù)荷需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電負(fù)荷的快速調(diào)整，從而提高充電站的運(yùn)行效率［8－9］。

總之，儲(chǔ)能系統(tǒng)在、提高電力可靠性、減少電力系統(tǒng)、峰值負(fù)荷降低電費(fèi)等方面對(duì)用戶具有積極影響。但同樣的，在實(shí)際應(yīng)用中，儲(chǔ)能系統(tǒng)往往存在一定的投資運(yùn)維方面的成本需求。

2.2 適用于充電站的儲(chǔ)能系統(tǒng)分析

考慮到目前充電站多位于現(xiàn)有停車(chē)場(chǎng)內(nèi)，且在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，充電站多以類似于停車(chē)場(chǎng)的型式存在，因此在選擇儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)，在考慮其可靠性以外，還需考慮充電站對(duì)于空間的限制［10－12］。

基于現(xiàn)有發(fā)展較為成熟的儲(chǔ)能系統(tǒng)分析，目前具有較高可靠性，且滿足小型化需求的儲(chǔ)能系統(tǒng)主要包含電池儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能及超級(jí)電容器儲(chǔ)能。

2.2.1 電池儲(chǔ)能適配性分析

電池儲(chǔ)能是一種通過(guò)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并在需要時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化回電能的儲(chǔ)能技術(shù)。由于鋰離子電池自身具有較高的能量密度及相對(duì)較高的運(yùn)行穩(wěn)定性，目前是應(yīng)用最為廣泛的一款電池類型［13］。

鋰離子電池儲(chǔ)能優(yōu)點(diǎn)如下。

（1）能量密度高。鋰離子電池的能量密度高，其體積能量密度和質(zhì)量能量密度分別可達(dá)450 W／dm3和150 W／hg，可滿足充電站負(fù)荷波動(dòng)性較大需求。

（2）平均輸出電壓高。鋰離子電池的平均輸出電壓約為3.6 V，是Ni－Cd、Ni－l電池的3 倍，可滿足充電站對(duì)于充電電壓穩(wěn)定性的需求。

（3）可快速充放電。鋰離子電池可以快速充放電，1 C充電時(shí)容量可達(dá)標(biāo)稱容量的80%以上?？蓾M足充電站瞬時(shí)負(fù)荷激增的需求。

（4）容量衰減慢。鋰離子電池的使用壽命長(zhǎng)，100% DOD 充放電可達(dá)900 次以上；當(dāng)采用淺深度（30%DOD）充放電時(shí)，循環(huán)次數(shù)可超過(guò)了5 000 次；且鋰離子電池的自放電小，每月自放電在10%以下，不到Ni－Cd、Ni－Mh電池的一半，且不存在相同的記憶效應(yīng)，循環(huán)性能優(yōu)越。

（5）工作環(huán)境適配性高。鋰離子電池的工作溫度范圍寬，為－30 ℃～45 ℃。適配絕大多數(shù)充電樁運(yùn)行環(huán)境條件。

鋰離子電池儲(chǔ)能缺點(diǎn)如下。

（1）運(yùn)維成本高。鋰離子電池的成本相對(duì)較高，主要原因?yàn)檎龢O材料LiC002 的價(jià)格較高，但隨著正極技術(shù)的不斷發(fā)展，有望采用LiMn204、LiFeP04 等為正極，從而大大降低鋰離子電池的成本。

（2）保護(hù)電路要求較高。鋰離子電池必須有特殊的保護(hù)電路，以防止過(guò)充或過(guò)放。

（3）環(huán)境污染問(wèn)題。鋰離子電池退役后存在一定的環(huán)境污染問(wèn)題，需采取針對(duì)性回收處理手段。

綜上可知，鋰離子儲(chǔ)能可滿足充電站對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)低衰減、高能量密度、適應(yīng)性強(qiáng)等要求，但同時(shí)存在一定的運(yùn)維成本及環(huán)境污染問(wèn)題。

2.2.2 飛輪儲(chǔ)能適配性分析

飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)是一種通過(guò)將飛輪加速到非常高的速度并將系統(tǒng)中的能量保存為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)能量的能量存儲(chǔ)技術(shù)［14］。

飛輪儲(chǔ)能優(yōu)點(diǎn)如下。

（1）長(zhǎng)壽命：飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)使用壽命通常在15～30年之間，是目前所有儲(chǔ)能技術(shù)中壽命最長(zhǎng)的技術(shù)之一，可減少系統(tǒng)維護(hù)對(duì)充電站使用效率的影響。

（2）輸入／輸出功率高：飛輪儲(chǔ)能可承受數(shù)十甚至數(shù)百千瓦的輸入／輸出功率，且其能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)90%；能夠快速充放電，響應(yīng)速度同樣在毫秒級(jí)?？蓪?shí)現(xiàn)充電站的快速充放電需求。

（3）功率密度相對(duì)較高：飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率密度在數(shù)十千瓦／千克（kW／kg）及以上。滿足充電站對(duì)于占用空間限制的條件。

飛輪儲(chǔ)能缺點(diǎn)如下。

（1）機(jī)械應(yīng)力較大。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的機(jī)械應(yīng)力，且可能導(dǎo)致機(jī)械疲勞損傷和破裂。

（2）放電時(shí)間短。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電時(shí)間相對(duì)較短，目前技術(shù)水平僅可維持?jǐn)?shù)秒或數(shù)分鐘的穩(wěn)定持續(xù)放點(diǎn)。無(wú)法提供長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)電力。

綜上可知，飛輪儲(chǔ)能可滿足充電站高能量密度、快速充放電等要求，但其同樣存在放電時(shí)間短的問(wèn)題。

2.2.3 超級(jí)電容器儲(chǔ)能適配性分析

超級(jí)電容是一種具有高儲(chǔ)能密度和快速充放電能力的新型儲(chǔ)能電容器。它介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間，兼具化學(xué)電池儲(chǔ)備電荷能力和傳統(tǒng)電容器的高放電功率特點(diǎn)［15］。

超級(jí)電容器儲(chǔ)能優(yōu)點(diǎn)如下。

（1）循環(huán)次數(shù)多。超級(jí)電容器儲(chǔ)能可以進(jìn)行數(shù)百萬(wàn)次的循環(huán)充放電，壽命較長(zhǎng)。滿足充電站反復(fù)充放電需求。

（2）充放電響應(yīng)速度快。超級(jí)電容器儲(chǔ)能的充放電時(shí)間在秒級(jí)，響應(yīng)速度快，滿足充電站對(duì)于快速充放電的需求。

（3）能量轉(zhuǎn)換效率高。超級(jí)電容器儲(chǔ)能的能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)80%～90%?？蓽p少能量浪費(fèi)。

（4）維護(hù)需求低。超級(jí)電容器儲(chǔ)能內(nèi)部無(wú)旋轉(zhuǎn)部件，降低了故障率，不需要特別的維護(hù)。可有效保證充電站的使用效率。

（5）環(huán)境適應(yīng)性高。超級(jí)電容器儲(chǔ)能在－40 ℃～＋60 ℃的溫度范圍內(nèi)均可正常工作，且對(duì)環(huán)境友好。有效滿足絕大多數(shù)充電站的運(yùn)行環(huán)境要求。

超級(jí)電容器儲(chǔ)能缺點(diǎn)如下。

（1）電介質(zhì)耐壓低。超級(jí)電容器的電介質(zhì)耐壓較低，一般僅有幾伏，限制了儲(chǔ)能水平。

（2）能量密度低。超級(jí)電容器儲(chǔ)能的單位體積能量密度相對(duì)較低，在當(dāng)前技術(shù)條件下，由碳納米管石墨烯制成的超級(jí)電容電極能量密度約為155 W·h／kg。無(wú)法與鋰離子電池儲(chǔ)能等其他類型儲(chǔ)能相比。

（3）投資成本高。超級(jí)電容器儲(chǔ)能的建設(shè)成本較高，可能限制其在一些充電站中的應(yīng)用。

（4）自放電率較高。超級(jí)電容器儲(chǔ)能自放電率大概在幾毫安／小時(shí)到幾十毫安／小時(shí)不等，可能導(dǎo)致能量損失相對(duì)較高。

綜上可知，超級(jí)電容器儲(chǔ)能可滿足充電站對(duì)于頻繁充放電及充電效率的要求，但其同樣具有成本高、能量密度低且自放電率較高的缺點(diǎn)。

結(jié)合前文對(duì)現(xiàn)有可實(shí)現(xiàn)小型化的儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)的分析，結(jié)合充電站對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)能量密度高、衰減率低、安全穩(wěn)定的要求，本文建議采用鋰離子電池儲(chǔ)能作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要儲(chǔ)能方式。

3 儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)充電站運(yùn)行可靠性的影響分析

由前文分析可知，結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，其可有效提升充電站的可靠運(yùn)行。

3.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)在充電站中的應(yīng)用方式

當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)與充電站實(shí)現(xiàn)協(xié)同運(yùn)行是，其可為充電站提供多種輔助功能［16－18］。

（1）作為備用電源

在電網(wǎng)故障或電力中斷時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以作為備用電源為充電站提供緊急電力供應(yīng)，保障充電站的正常運(yùn)行。

（2）負(fù)荷調(diào)節(jié)

儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在充電站負(fù)荷高峰時(shí)吸收多余的電力，在負(fù)荷低谷時(shí)釋放儲(chǔ)存的電力，從而平衡充電站的負(fù)荷，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

（3）電能質(zhì)量?jī)?yōu)化

儲(chǔ)能系統(tǒng)可以通過(guò)監(jiān)測(cè)電力質(zhì)量并優(yōu)化電力調(diào)度，提高電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量。

（4）節(jié)能減排

儲(chǔ)能系統(tǒng)可以利用夜間低谷電價(jià)進(jìn)行充電，在白天高峰時(shí)段為充電站提供電力，從而降低充電站的電力成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

3.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)充電站電力供應(yīng)的穩(wěn)定性的影響

儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)充電站電力供應(yīng)穩(wěn)定性的影響是多方面的。首先，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以通過(guò)充電和放電來(lái)平衡充電站的電力需求和供應(yīng)，從而減少充電站對(duì)電網(wǎng)的依賴，提高電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。其次，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以作為備用電源，在電網(wǎng)故障或電力供應(yīng)中斷時(shí)為充電站提供緊急電力供應(yīng)，保障充電站的正常運(yùn)行。此外，儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以通過(guò)監(jiān)測(cè)電力質(zhì)量和優(yōu)化電力調(diào)度來(lái)提高電力供應(yīng)的穩(wěn)定性［19－20］。

3.3 儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)充電站負(fù)荷調(diào)節(jié)的作用

同時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)可以通過(guò)負(fù)荷調(diào)節(jié)來(lái)提高充電站的可靠性。在充電站中，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在充電高峰時(shí)段吸收多余的電力，并在低谷時(shí)段釋放儲(chǔ)存的電力，從而平衡充電站的負(fù)荷。這樣可以減少充電站對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。此外，儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以通過(guò)智能控制算法來(lái)預(yù)測(cè)負(fù)荷變化，并自動(dòng)調(diào)整儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電狀態(tài)，以更好地適應(yīng)負(fù)荷的變化。這樣可以進(jìn)一步提高充電站的可靠性［21］。

3.4 儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)充電站運(yùn)營(yíng)成本的影響

儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)充電站運(yùn)營(yíng)成本的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以利用夜間低谷電價(jià)進(jìn)行充電，在白天高峰時(shí)段為充電站提供電力，從而降低充電站的電力成本。其次，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以減少充電站對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷，降低電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)也可以減少充電站的維護(hù)成本。此外，儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以提高充電站的可靠性，減少因故障導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間和維修成本。綜合來(lái)看，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以顯著降低充電站的運(yùn)營(yíng)成本，提高充電站的經(jīng)濟(jì)效益。

3.5 儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)充電站可靠性的提升作用

儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)充電站可靠性的提升作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以作為備用電源，在電網(wǎng)故障或電力中斷時(shí)為充電站提供緊急電力供應(yīng)，保障充電站的正常運(yùn)行。其次，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以通過(guò)智能控制算法來(lái)預(yù)測(cè)負(fù)荷變化，并自動(dòng)調(diào)整儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電狀態(tài)，以更好地適應(yīng)負(fù)荷的變化，從而降低充電站的故障率。此外，儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以通過(guò)監(jiān)測(cè)電力質(zhì)量和優(yōu)化電力調(diào)度來(lái)提高電力供應(yīng)的穩(wěn)定性，從而降低充電站的故障率。綜合來(lái)看，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以顯著提高充電站的可靠性，為充電站的可靠運(yùn)行提供保障［22－25］。

4 案例說(shuō)明

以某商場(chǎng)充電站為例，該充電站位某于大型商業(yè)綜合體的停車(chē)場(chǎng)內(nèi)，共有快充樁10 臺(tái)，均為公共充電樁，其供電電源與商場(chǎng)采用同一專變，充電用戶以前往商場(chǎng)購(gòu)物的客戶為主，充電站充電負(fù)荷曲線如圖1 所示。由圖可知，該充電站的負(fù)荷在9：00—11：00 存在一個(gè)較快的負(fù)荷激增階段，在11：00—15：00 為負(fù)荷高峰期，15：00—18：00 存在一個(gè)較快的負(fù)荷驟降階段，后在19：00—19：30，及21：15—21：50 存在兩個(gè)較為明顯的負(fù)荷高峰期。結(jié)合該商場(chǎng)日常營(yíng)業(yè)時(shí)長(zhǎng)及客流量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可知本充電站的充電用戶主要為商場(chǎng)購(gòu)物及消費(fèi)群體，進(jìn)而使得充電站負(fù)荷高峰期與日常商場(chǎng)高峰期重疊，對(duì)電力系統(tǒng)供電穩(wěn)定性產(chǎn)生較大壓力。

圖1 充電負(fù)荷曲線

圖2 所示為該商場(chǎng)充電站在未配套儲(chǔ)能裝置時(shí)的充電站供電入口處1 天的電壓運(yùn)行曲線，由曲線可知，充電站入口處電壓在負(fù)荷高峰期時(shí)存在明顯的電壓下降現(xiàn)象，且電壓已下降至電壓運(yùn)行下限，存在較高的穩(wěn)定運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 未安裝儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電站電壓曲線

基于前文分析，在該充電站新裝儲(chǔ)能系統(tǒng)在負(fù)荷低谷時(shí)儲(chǔ)存電能，在負(fù)荷高峰時(shí)釋放電能，可有效緩解電網(wǎng)壓力，同時(shí)可有效提升充電樁的運(yùn)行可靠性。

基于該充電站的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，商場(chǎng)在該充電站旁配套了一個(gè)0.94 MW的集裝箱儲(chǔ)能項(xiàng)目；待項(xiàng)目建成投產(chǎn)后，獲取該充電站供電入口處1 天的電壓運(yùn)行曲線如圖3 所示。由圖可知，當(dāng)在原充電站系統(tǒng)中添加儲(chǔ)能系統(tǒng)后，充電站供電入口處電壓存在明顯的好轉(zhuǎn)現(xiàn)象，不僅緩解了充電負(fù)荷高峰與商場(chǎng)負(fù)荷高峰重疊帶來(lái)的供電可靠性隱患，同時(shí)有效解決了充電站電壓存在越下限危險(xiǎn)的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)了降低充電站的電壓波動(dòng)同時(shí)，提升充電站的可靠運(yùn)行的目的。

圖3 安裝儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電站電壓曲線

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上可知，將儲(chǔ)能系統(tǒng)與充電站協(xié)同運(yùn)行后，利用儲(chǔ)能系統(tǒng)延時(shí)放電的特性，實(shí)現(xiàn)了充電負(fù)荷與傳統(tǒng)負(fù)荷的錯(cuò)峰用電，在保證不同負(fù)荷正常用電的同時(shí)，提升了充電站的運(yùn)行可靠性，緩解了電網(wǎng)供電壓力的同時(shí)，仍然滿足充電用戶對(duì)于電能的需求。

本文提出了一種儲(chǔ)能系統(tǒng)與充電站協(xié)同運(yùn)行的方案，用于提升充電站的運(yùn)行可靠性。首先分析了外部環(huán)境及充電樁內(nèi)部自身設(shè)備等多種會(huì)對(duì)充電站運(yùn)行可靠性產(chǎn)生影響的因素；隨后分析了儲(chǔ)能系統(tǒng)自身的運(yùn)行特性，并針對(duì)充電站提出適配性較高的儲(chǔ)能系統(tǒng)方案；接著分析了儲(chǔ)能系統(tǒng)在充電站中起到的有益作用，并具體分析了儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)充電站可靠運(yùn)行的有益影響；最后利用具體案例說(shuō)明了儲(chǔ)能系統(tǒng)在充電站中的積極作用。

然而，儲(chǔ)能系統(tǒng)在充電站中的應(yīng)用也面臨一些挑戰(zhàn)和限制。如建設(shè)成本較高、技術(shù)不成熟以及安全風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題需要得到更好的解決。因此，進(jìn)一步研究將重點(diǎn)關(guān)注儲(chǔ)能系統(tǒng)的便捷高效接入充電站的方式方法。