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国网电动汽车公司刘永相等:基于充电网络与车联网平台的能源互联网生态体系研究

本文受国家电网公司科技项目资助(SGJS0000YXJS1800187)。


原文发表在《全球能源互联网》2019年第5期,欢迎品读。(点击查看)


作者:刘永相1,徐华池2,江冰1,程青2,徐庆强3,冯义1

单位:1. 国网电动汽车服务有限公司;2. 清华四川能源互联网研究院;3. 国网江苏省电力有限公司


研究背景

将电动汽车充电网络融合到车联网平台中,一方面为电网提高新能源消纳空间提供一种新途径,另一方面可以提升用户体验与收益,可以同时促进清洁能源替代和电能替代。本文提出的基于充电网络与车联网平台的能源互联网体系架构,将充电网络、能源实体和车联网平台在信息层面与能量层面进行深度融合,为实现创新模式下的能源运营保驾护航。

文章导读

1.基于能源互联网的物理层、信息层和应用层的3层典型架构,设计基于充电网络与车联网平台的能源互联网体系架构。

2.基于该能源互联网生态体系,分析了交易主体和交易类型。介绍了充电权交易机制、分布式能源交易机制和碳积分交易机制,在此基础上搭建了交易系统和支撑生态体系的技术方案。

3.遵循“大平台+微服务”设计思路,车联网平台构建了多个共享能力中心,为快速构建面向各业务线的应用功能提供通用数据接口。

重点内容

能源互联网生态体系的发展方兴未艾,不断推陈出新,其中电动汽车技术和物联网技术的融合催生了智慧车联网技术的诞生,这一领域可以看作能源互联网概念在传统车联网定义基础上的外延。

本文针对基于充电网络与车联网平台的能源互联网生态体系进行了系统性的梳理,主要包括4点:

  多种基础设施网络综合的体系架构;

  多方参与主体在体系架构下的运行方式;

  围绕电动汽车业务领域构建的能量信息市场中的交易机制和类型;

 支撑基于充电网络与车联网平台的生态体系高效运行所需的技术方案。

研究充分考虑了该生态体系中信息和能源的互通与融合,面向多角色的高效便捷的电能调度,面向多场景的能源优化配置和精准控制。

对应于能源互联网的典型架构,物理层为电动汽车充电网络,信息层是车联网平台,应用层为云服务,如图1所示。

⬆ 图1 基于充电网络与车联网平台的能源互联网体系架构

从能量流和资金流的角度看,基于充电网络与车联网平台参与电能及服务交易的主体包括:电动汽车公司、电动汽车用户、电力用户、投资方、场地业主、政府以及电网公司,其关系如图2所示。

图2 参与主体关系示意图

采用“充电权”交易的方式,实现用户充电需求优先级自发排序,并依据优先级进行充电桩集群控制。由接入充电桩的电动汽车用户确定“充电权”售卖价格,报价越高的用户拥有越高的充电优先权。车联网平台根据充电设施总的充电能力,按照充电优先级决定可充电的电动汽车。其交易机制如图3所示。

⬆ 图3 充电权交易机制

现有分布式能源交易机制,是将分布式能源的自发电量以统一的上网电价出售给电网公司,电网公司再通过峰谷平电价销售给电力用户。这种模式下投资方获取上网电价与政府补贴,电力用户按常规模式从电网公司购电。其交易模式如图4所示。

⬆ 图4 分布式能源交易机制

碳积分是指车联网平台依据电动汽车用户消费的可再生能源充电电量颁发的具有唯一代码标识的电子凭证。车联网平台负责核对用户的合规性及充电结算电量,按照1个积分对应1kWh结算电量标准,在平台上向用户核发相应的碳积分,不足1kWh结算电量部分,结转至下次充电核发。交易机制如图5所示。

⬆ 图5 碳积分交易机制

遵循“大平台+微服务”设计思路,车联网平台构建了多个共享能力中心,为快速构建面向各业务线的应用功能提供通用数据接口。总体技术架构如图6所示:

⬆ 图6 总体技术架构图

本文引文信息

刘永相,徐华池,江冰,等. 基于充电网络与车联网平台的能源互联网生态体系研究[J]. 全球能源互联网,2019,2(5):492-501.


Liu Yongxiang, Xu Huachi, Jiang Bing, et al. Energy internet ecosystem based on charging and vehicular network platforms[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2019, 2(5): 492-501(in Chinese).

作者简介

刘永相


高级工程师


主要研究方向为电子科学与技术,电动汽车关键技术,区块链技术应用

E-mail:liuyongxiang@evs.sgcc.com.cn

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编辑张鹏

审核:白恺


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