電動汽車入網(wǎng)V2G技術(shù)解讀及測試方案

    電動汽車 V2G 技術(shù)是指電動汽車給電網(wǎng)送電的技術(shù)，其核心思想就是利用大量電 動汽車的儲能源作為電網(wǎng)和可再生能源的緩沖。首先，電網(wǎng)并不像一個超級大容量的UPS， 提前發(fā)電并存儲后等待用電負(fù)荷的使用。相反，電網(wǎng)的發(fā)電是根據(jù)負(fù)荷的用電需求實時 調(diào)整的。當(dāng)用電高峰來了，電網(wǎng)就開啟更多的發(fā)電機組，加大發(fā)電功率，跟上用電需求。 當(dāng)用電低谷時，就關(guān)閉一部分發(fā)電集組，降低功率，緊跟用電需求的變化。倘若電網(wǎng)的 負(fù)荷調(diào)節(jié)跟隨不上，就會導(dǎo)致頻率波動，甚至?xí)?dǎo)致停電故障。因此電網(wǎng)希望全社會的 用電量是穩(wěn)定的。

     然而，隨著電動汽車銷量的增長，當(dāng)達(dá)到一定規(guī)模的時候，必然會對現(xiàn)有電網(wǎng)帶來 重大的影響。目前，電動汽車的充電功率多為 60kW~120kW，隨著電池技術(shù)的成熟以及 ChaoJi 標(biāo)準(zhǔn)的推廣，電動車的充電功率會增長到 200kW 以上。如果一個城市 10%的汽車 換成電動汽車，并且均是下班后充電，則將會使電網(wǎng)的峰值負(fù)荷增加 20%，這意味著需 要投入建設(shè)更多的發(fā)電機組，才能滿足電動車**替代燃油車之后的龐大用電需求，否 則會導(dǎo)致電網(wǎng)波動甚至癱瘓。但一味擴大發(fā)電機組容量顯然是不現(xiàn)實的。因此，全球都 在開發(fā)太陽能和風(fēng)能，利用綠色能源發(fā)電并進(jìn)行電量存儲，同時解決電動汽車對電網(wǎng)大 容量的用電需求。 

    V2G 的技術(shù)就是在這種情況下應(yīng)運而生的。當(dāng)電動車更大規(guī)模化之后，電動汽車內(nèi) 部的電池將可視為一個龐大的分布式儲能裝置。V2G（Vehicle toGrid）即電能在電網(wǎng)和 車輛動力電池間的雙向流動。通過電網(wǎng)系統(tǒng)的統(tǒng)一控制，在用電低谷期有序協(xié)調(diào)車輛充 電，在用電高峰期利用電動車存儲的能量像電網(wǎng)釋放能量，將龐大基數(shù)的動力電池虛擬 成一個調(diào)峰電廠，實現(xiàn)削峰填谷，改善電能質(zhì)量，消納可再生能源等功能。

如何測試 V2G 模塊？

    BOBC 和 V2G EV charger 是實現(xiàn)電網(wǎng)與車輛能量雙向流動的關(guān)鍵功率轉(zhuǎn)換模塊。為了確 保 BOBC 以及 V2G EV charger 可靠并網(wǎng)，工程師需要對 AC-DC 以及 DC-AC 的雙向電氣性能 進(jìn)行各種并網(wǎng)擾動，相位角跳變，頻率擾動以及諧波注入等測試。 

V2G 模塊測試挑戰(zhàn)

     V2G EV charger 模塊對現(xiàn)有的測試設(shè)備技術(shù)提出了巨大的挑戰(zhàn)，特別是 DC-AC 逆變功率 轉(zhuǎn)換性能的測試。由于 V2G 模塊工作中，需要實時跟隨電網(wǎng)電壓，頻率以及相位角等信號，因 此傳統(tǒng)方案中，工程師通常采用一臺交流源，交流負(fù)載以及直流電源來完成測試。其中交流電源 用于模擬電網(wǎng)電壓和頻率，為 V2G 模塊并網(wǎng)提供參照信號，交流電子負(fù)載則模擬用電負(fù)荷吸收 動力電池釋放的能量。 

    然而這種方案，隨著測試項目的日益復(fù)雜，其弊端逐漸顯現(xiàn)。首先，交流源和交流負(fù)載是兩 套獨立的設(shè)備，因此操作中工程師需要特別考慮兩套設(shè)備之間開啟和關(guān)斷的順序，特別是關(guān)斷的 時候，若誤將交流負(fù)載先關(guān)閉，后關(guān)閉交流電源，則逆變的能量將全部灌入交流電源，導(dǎo)致電源 設(shè)備損壞，因為交流源不具備吸收功率的能力。

    ITECH V2G 功率模塊測試

    真實的電網(wǎng)同時具備吸收和輸出電能的能力，一套真正的電網(wǎng)模擬器也應(yīng)如此。ITECH 的 IT7900 系列產(chǎn)品是一款可以工作在全四象限區(qū)域的電網(wǎng)模擬器，提供 100%電流 source 和 sink 能力，滿足 V2G EV charger 和 BOBC（V2G）雙向電氣性能以及 V2G 技術(shù)的驗證。用戶 只需設(shè)定電網(wǎng)電壓和頻率參數(shù)，IT7900 將根據(jù) DUT 的電流流向，自動吸收或者輸出電能，同 時將吸收的能量回饋給電網(wǎng)，回饋效率高達(dá) 88%。而無需像傳統(tǒng)方案一樣，需要協(xié)調(diào)和控制兩 套獨立的設(shè)備。

    V2G 并網(wǎng)的應(yīng)用同樣需要滿足孤島保護(hù)效應(yīng)測試，即當(dāng)電網(wǎng)斷電的情況下，動力電池禁止 向電網(wǎng)回饋電能，并在小于 2s 的時間內(nèi)切斷輸出。IT7900 內(nèi)置專業(yè)的孤島測試模式，進(jìn)入孤島 模式后，用戶可以設(shè)定每相的 RLC 參數(shù)或有功/無功功率，仿真非線性電力負(fù)荷。該模式的研發(fā) 幫助測試工程師節(jié)省了額外的 RLC 負(fù)載箱成本，用戶僅通過 IT7900 一臺設(shè)備即可實現(xiàn) RLC 負(fù) 載箱，功率表及電網(wǎng)模擬器多重功能，簡化測試平臺的同時，節(jié)約測試成本。