含电池储能的电动汽车大功率快充站效益分析研究.docx

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含电池储能的电动汽车大功率快充站效益分析研究

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车长明

摘要：为满足电动汽车大容量动力电池的快速充电需求，电动汽车大功率直流快充站应运而生，本研究的目的是确定大功率快充站的优化设计，并降低其对电网的影响，根据安装成本、电池寿命和电价，完成含电池储能的快充站成本效益分析与评价。最后，通过实例验证了本研究效益分析研究的有效性和适应性，为大规模电动汽车快充站引入电池储能提供投资建设依据。

关键词：电池储能;电动汽车;成本效益分析;快速充电站

Abstract：Inordertomeettherapidchargingneedsoflarge-capacitypowerbatteriesforelectricvehicles，highpowerDCfastchargingstationsforelectricvehicleshaveemerged.Accordingtotheinstallationcost，batterylifeandelectricityprice，itcompletesthecost-benefitanalysisandevaluationofthefastchargingstationwithbatteryenergystorage.Finally，anexampleisusedtoverifytheeffectivenessandadaptabilityofthebenefitanalysisresearchinthisstudy，whichprovidesinvestmentandconstructionbasisfortheintroductionofbatteryenergystorageinlarge-scaleelectricvehiclefastchargingstations.

Keywords：batteryenergystorage;electricvehicle;cost-benefitanalysis;fastchargingstation

0?引言

在溫室气体剧增、化石燃料紧缺及石油价格不断上涨的大背景下，电动汽车成为理想的绿色出行解决方案。为了减少二氧化碳排放量，欧洲城市正在加强对大都市地区周围汽油车辆的驾驶限制，并且将引入电动汽车及智能充电系统作为替代方案[1]，许多欧洲国家在鼓励购买混合动力和纯电动汽车[2-3]。大规模电动汽车大功率充电负荷的广泛接入可能会对电网运行造成不利影响。

目前，电动汽车的“里程焦虑”一直是用户的痛点之一。为了解决这一痛点，各大车企和电池厂商都在致力于研发更高能量密度的动力电池。但是，要想达到更高的能量密度，电池容量也会随之增加，充电时间将会延长，这不是电动汽车用户希望的理想解决方式。因此，在电池容量增加的同时，能够缩短充电时间，提升充电功率成为关键难题。目前，只有少数研究人员正在努力研究引入储能的大功率快速充电站的需求及其对电网的影响，文献[7]研究了电动汽车快充系统对配电网的影响;文献[8]提出了一种协调充电系统，结合电网负荷，实现了电动汽车最优充电曲线;文献[9]中提出了基于电网可靠性的用户动态充电价格。

但是，针对电动汽车大功率充电站引入电池储能的优化设计与效益分析研究较少，本研究的目的为提出引入电池储能的大功率快速充电站优化设计，降低其对电网的影响，并进行成本效益分析：安装成本、电池寿命和电价。基于电池储能的能量交换，将快充站的电池储能（BES）分为两部分（BES1与BES2），BES1服务于电动汽车大功率快速充电，BES2用于从电网获取电能。通过成本效益分析，本研究完成了对含电池储能的电动汽车大功率快充站的效益分析、评价。

1?效益分析方法

本节采用成本效益法对比分析充电站内有无电池储能的效益。成本效益分析通过使用储能系统在充电站通过比较没有电池。第一种场景为：配置有电池储能的电动汽车快充站连接至低压电网;第二种场景：没有配置电池储能的电动汽车快充站连接至中压电网。在电池技术不断提升及其成本持续降低的背景下，成本效益分析的主要目标：考虑基础设施成本和电池储能寿命的同时，挖掘电池储能的综合效益，尤其是在电动汽车快充站内（电池储能易于部署与集成）。电动汽车快充站及其电池储能的投资主要包括：资本成本或初始投资、利率、投资回报和投资寿命。

1.1投资回收期

在不考虑资金时间价值的条件下，回收期（PBP）是以项目的净收益回收其全部投资所需要的时间。因此，缩短投资回收期会使电动汽车快充站的电池储能项目更有吸引力。投资回收期的计算表达