英飞源提供BEG系列ACDC双向模块及V2G解决方案

随着电动汽车技术的日趋完善,电动汽车逐步被广大消费者所接受,毕竟除了充电不方便,电动汽车的操控性和舒适性是传统燃油车无法比拟的。据统计,截至2019年底,全国纯电动汽车保有量为310万辆,按照当前动力电池技术的发展速度,预计5~8年,电动汽车充电速度及续航里程完全可与燃油车媲美。政策方面则预计2030年一线城市会全面禁燃,2050年全国范围内会禁止新的燃油车销售。故据此推算,至2050年,全国纯电动车保有量将超过2.3亿辆。

当前电动汽车充电主流功率多为60~120kW,随着电池技术成熟及ChaoJi标准的推广,电动汽车充电速度将会增长到200kW以上(特斯拉Model3及保时捷Taycan均超过200kW),这将对现有电网带来重大影响。去年我国电动汽车充电电量占全国整体电力消费的千分之一左右,对电网的影响基本可忽略不计,但到新能源汽车保有量差不多达到8000万至1亿辆的时候,也就是汽车用电的电量达到社会总电力消费5%的时候,车与能源网络的深度融合就十分必要。以北京为例,2019年夏季负荷峰值为26000M W,若全部车辆换成电动车,数量预计为673万辆,叠加电动汽车充电后负荷峰值提高3928MW,相当于五个800MW装机容量的发电厂满负荷出力。

一般认为电动汽车车主会避开高峰期寻求电价谷期充电,但实际统计结果却表明不同地区电动车主的充电习惯会高度一致,除了增加工商业高峰期用电峰值外,还会在夜间23~24点形成新的高峰期,无法达到错峰用电的效果。要解决电动汽车充电与电网配电的矛盾,只有采用V2G有序充电。

V2G(Vehicle to Grid)即电能在电网和车辆动力电池间的双向流动。通过电网系统的统一控制,在用电低谷期有序的协调车辆充电,用电高峰期则根据预定策略安排闲置车辆向电网释放能量,将庞大基数的动力电池虚拟成一个调峰电厂(VPP),实现削峰填谷、调整用电负荷、改善电能质量、消纳可再生能源等功能。

V2G技术应用的难点在于电池寿命及成本,当前动力电池充放电次数在1000~2000次之间,完成自身的行驶里程使命尚且捉襟见肘,很难再参与高频充放电的V2G。但是动力电池技术的发展日新月异,比亚迪最近开始批量应用的磷酸铁锂刀片电池能达到3000次充放电120万公里的寿命,已经可以实现V2G及储能的市场化应用。

V2G在国内外已经有大量的示范性项目,欧、美、日的V2G示范项目均由车企牵头(例如雷诺、福特、三菱和日产等),但V2G与电网高度融合的本质决定了V2G只能由电网公司来主导,欧美日的电网公司普遍实力弱小,难以推动V2G技术进步和落实。而我国有世界上最大的公用事业企业-国家电网,在推动V2G示范落地上具有欧美日所难以比拟的巨大优势。同时,中国新能源装机容量世界第一,具有V2G车网互动的巨大市场潜力,这也是我国在新能源领域超越欧美国家的实力。

国家电网已经在全国各地启动了多个V2G的示范性项目,国网电动也在其APP“e充电”上开放了V2G入口,供广大电动汽车车主尝试新技术,赚取峰谷价差。众多车企更是跃跃欲试,特斯拉、威马均推出了支持V2G的电动车。据威马汽车提供的数据显示,以威马EX5-Z Nex探索版(NEDC续航里程520公里,电池容量约69千瓦时)为例计算,北京用户通过V2G技术向电网充放电,在夜间波谷充电,白天波峰时使用V2G充电桩出售70%电量(电池容量约48千瓦时),减去波谷时充电成本,每天约可获得37.4元收益,一年累计收入可达13,651元。照此计算5年即可收回电池成本,10年V2G收益可达17万元,此后电池剩余80%容量尚可转入梯次利用,且此时电池技术成熟,更换新电池寿命及成本均远远优于当前。故终电动车一生甚至可以为车主带来正收益,这是燃油车难以企及的优势。

作为电能变换领域铺路石的英飞源,我们更是敢为天下先,率先推出了15kW BEG系列 AC/DC双向电能变换模块,为客户提供最佳的V2G充电桩解决方案。BEG75025T是专为满足V2G、储能充电、退役电池梯次利用和具有多个能量输入的微电网中的双向变换应用而设计的一款双向交直流变换模块。

模块具有如下优点:

  • 能量双向流动,同一模块实现AC/DC和DC/AC双向变换功能,潮流方向变化时可平滑过渡

  • 内置高频隔离变压器:保障能量双向变换的高可靠性

  • 超宽的直流输出电压范围:50Vdc-750Vdc,满足各种电动车、电池组的快速充放电需求

  • 采用高频SiC-MOSFET软开关技术,实现高效率、高功率密度、高扩展能力

  • 超宽输入电压范围:交流260Vac~530Vac,适应各种不同的电网环境,直流300Vdc-750Vdc,满足多种电池组输入的应用场景

  • BEG系列ACDC双向模块尺寸与传统的REG系列整理模块一致,可随意搭配V2G充电桩充放电功率

针对BEG75025T模块英飞源提供了从15kW~120kW全系列V2G充电桩解决方案。V2G充放电系统利用电动车动力电池作为储能装置,通过本地及远端EMS管理系统,完成电网,电车之间的电能提供和电能需求的平衡和优化,并能方便接入光伏系统,在峰谷用电,配网增容,用户侧储能,电池监测等方面带来应用价值。并可作为核心节点实现智能电网的接入和用户侧储能的补充。

该方案具有如下特点:

  • 电网、电动车及新能源接入电能之间相互完全电气隔离

  • 完全兼容普通充电桩,兼容通用电动车辆充电

  • 可灵活配置常规充电容量、V2G容量及光伏接入容量

  • 统一的EMS控制策略,支持国内主流平台V2G协议

  • 支持GBT/CHAdeMO/OCPP标准,支持车辆端BMS的V2G协议扩展

随着动力电池技术的日趋成熟,电动汽车在舒适性、操控性及使用成本上对传统燃油车是降维打击,V2G有序充电是电动汽车普及应用上重要的一环。

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