光伏-直流智能充电桩有序充电策略与应用效果

      一、发展背景与挑战

在双碳目标的指引下，可再生能源如风光电将得到广泛使用，建筑屋顶光伏是其中的重要组成部分。电动汽车市场蓬勃发展，预计到2030年中国将保有约8000万辆电动汽车，充电需求巨大。

大量光伏出力与电动汽车充电需求在时间上的不匹配，给电网稳定性带来较大压力。光伏电力的波动性、随机性和间歇性等不稳定特征，与电力需求侧的负荷存在较大的不匹配关系。当前电动汽车主要采用恒功率充电模式，造成大量瞬时尖峰负荷，进一步增加电网压力。

      二、有序充电策略

提出一种光伏直流智能充电桩的有序充电策略，在满足充电需求的基础上，减少外网供电，提高光伏自消纳能力和负荷满足率。




1.利用太阳能光伏发电，减少对传统化石能源的依赖，降低碳排放。




2.直流充电桩充电速度更快，能更有效地为电动汽车提供能量。




3.充电桩与电网建立通信连接，实现智能调度。根据电网负荷情况、光伏发电量以及电动汽车的充电需求，合理安排充电时间和功率。




4.根据电动汽车的电池状态和充电需求，动态调整充电功率。当电池电量较低时，采用较大功率充电；当电池电量接近充满时，降低充电功率。




5.优先使用光伏系统发电量为电动汽车充电。当光伏发电量大于充电需求时，存储多余电量或回馈电网；当光伏发电量不足时，再从电网获取电力。

      三、应用效果

       1.电网稳定性：

有序充电策略使光伏-直流智能充电桩避免在电网高峰时段充电，降低电网负荷峰值，增强电网稳定性与可靠性。




2.经济效益：




通过利用太阳能，减少电费支出，提高充电设施的利用率。光伏-直流智能充电桩的推广应用，有助于促进可再生能源的发展，增加太阳能等清洁能源在能源消费中的比重。为充电桩运营商创造更多商业契机，如参与电力市场交易、提供增值服务等。




3.用户体验：




直流充电桩的快速充电特性缩短了用户的充电时间，提升了用户体验。




4.实证研究：




以北京某办公建筑为例，构建了实验系统。该系统通过监测不同电池荷电状态（Soc）和母线电压下的指令功率与实际功率，验证了充电桩控制策略的可行性。在晴朗天气下，光伏系统能够支持多辆电动汽车充电，实现高负荷满足率和光伏消纳率。

四、结论

光伏-直流智能充电桩的有序充电策略能够在一定程度上缓解电网压力，提高电网的稳定性和可靠性。该策略还能提高光伏系统的利用率，减少对电网的依赖，降低充电成本。




随着电动汽车市场的不断发展和可再生能源技术的进步，光伏-直流智能充电桩的应用前景广阔。需要不断提升光伏系统的效率和稳定性，优化充电桩的智能控制算法，提高充电速度和安全性。探索新的储能技术，实现光伏发电的有效存储和利用。