用光能和風(fēng)能給汽車無(wú)線充電

汽車正在變得越來(lái)越聰明，它們可以自己停車入庫(kù)，也將能夠主動(dòng)為自己充好電，隨時(shí)等待出發(fā)。

天津工業(yè)大學(xué)教授楊慶新主持的一項(xiàng)“基于風(fēng)光互補(bǔ)智能微電網(wǎng)的電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)”的研究成果，正在使得汽車充電變得更加便捷、簡(jiǎn)單、實(shí)用。日前，這項(xiàng)成果作為天津市科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目之一，正式通過(guò)鑒定。專家一致認(rèn)為該項(xiàng)目成果取得了一大批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性成果，主要指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，并建議盡快推廣應(yīng)用。

電動(dòng)汽車作為加快能源轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的重要途徑，已經(jīng)引起了越來(lái)越多國(guó)家的重視，汽車的電氣化是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。然而，充電問(wèn)題一直是制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵性問(wèn)題之一。

對(duì)普通用戶而言，電動(dòng)汽車始終難以取代傳統(tǒng)汽車，還是因?yàn)槔@不開(kāi)充電的痛點(diǎn)充電時(shí)間長(zhǎng)、續(xù)航里程不長(zhǎng)、充電不便。特別是安裝充電樁不便、充電線的牽絆等，使得無(wú)線充電的需求浮出水面。

相較于傳統(tǒng)電動(dòng)汽車的插入式充電方式，無(wú)線充電因其適應(yīng)性強(qiáng)、安全性高、可無(wú)人管理等特點(diǎn)，被電動(dòng)汽車界認(rèn)為是極具前景的產(chǎn)業(yè)。

楊慶新課題組同時(shí)也關(guān)注到電動(dòng)汽車充電問(wèn)題的更深層次問(wèn)題，即大規(guī)模電動(dòng)汽車隨機(jī)接入充電將會(huì)對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行帶來(lái)很大的不確定性，同時(shí)對(duì)配電網(wǎng)的靈活性和可靠性提出了更高的要求。

“預(yù)計(jì)到2030年，電動(dòng)汽車的用電需求將占整個(gè)電網(wǎng)的1/3左右?！闭n題組負(fù)責(zé)人李陽(yáng)解釋說(shuō)，對(duì)于用電負(fù)荷峰谷差日益加大的電力系統(tǒng)而言，電動(dòng)汽車每日充電所用的龐大電量加重了發(fā)、輸、配電的壓力；通過(guò)電網(wǎng)對(duì)電動(dòng)汽車充電，從根本上并沒(méi)有降低對(duì)傳統(tǒng)化石燃料的依賴，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的；充電設(shè)備中大量電力電子裝置的使用會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)諧波污染。

針對(duì)這些問(wèn)題，楊慶新教授科研團(tuán)隊(duì)首次提出了獨(dú)立于電網(wǎng)運(yùn)行的電動(dòng)汽車無(wú)線充電工作新模式，即利用集成分布式電源比如光伏、風(fēng)力等，負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成獨(dú)立的微電網(wǎng)為電動(dòng)汽車供電。簡(jiǎn)單說(shuō)，這是智能微網(wǎng)與無(wú)線充電的完美結(jié)合，一方面通過(guò)智能微網(wǎng)技術(shù)建立一套獨(dú)立供電系統(tǒng)，一方面用無(wú)線電能傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車的無(wú)線充電，既避免了對(duì)電網(wǎng)的電流沖擊和諧波影響，又增強(qiáng)了電動(dòng)汽車充電的靈活性。

這是一種全新的電動(dòng)車充電理念。首先，他們建立了考慮光伏和風(fēng)電最大功率與負(fù)荷功率關(guān)系的微電網(wǎng)分層控制策略模型，實(shí)現(xiàn)了輸出電壓參考值跟隨車載電池充電參數(shù)改變的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。也就是說(shuō)，在條件合適的停車場(chǎng)，可以根據(jù)實(shí)際場(chǎng)地和需求等情況，構(gòu)建一套利用太陽(yáng)能或風(fēng)能的智能微網(wǎng)。

當(dāng)電動(dòng)汽車直接駛?cè)胲噹?kù)，通過(guò)設(shè)置在地面的充電線圈便可以直接為汽車充電。李陽(yáng)說(shuō)，課題組提出了電動(dòng)汽車無(wú)線充電緊-強(qiáng)耦合協(xié)同工作模式，綜合感應(yīng)耦合與近場(chǎng)諧振無(wú)線充電技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將線圈偏移的兼容性提升30%，大幅提高無(wú)線充電系統(tǒng)整體能效指標(biāo)，“經(jīng)過(guò)認(rèn)定，這套系統(tǒng)的充電功率和效率都比較好，安全、快捷”。

該項(xiàng)目成果不僅能夠有效減小大規(guī)模電動(dòng)汽車充電對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的威脅，同時(shí)能夠?qū)?a href="http://www.msthinker.com/news/" target="_blank">新能源進(jìn)行就地消納，實(shí)現(xiàn)真正的“零排放”，有助于提高能源系統(tǒng)整體運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，可廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)系統(tǒng)薄弱的地區(qū)，如海島、草原、景區(qū)等。

事實(shí)上，電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)是全球都在探索的前沿領(lǐng)域，但從國(guó)際范圍來(lái)看，大規(guī)模的應(yīng)用也已提上日程。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)無(wú)線充電的商業(yè)化應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)制定也在緊鑼密鼓地推進(jìn)中，國(guó)內(nèi)的無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)在2018年發(fā)布。

當(dāng)然，從整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，無(wú)線充電依然存在電磁限值不統(tǒng)一、工程實(shí)踐少、應(yīng)用成本高等問(wèn)題。

李陽(yáng)也表示，目前無(wú)線充電的成本要高于有線充電，但成本也絕非其是否能被市場(chǎng)接受的唯一因素。

目前，項(xiàng)目部分研究成果已在國(guó)家電網(wǎng)公司、江西省電力公司、北京中海陽(yáng)能源集團(tuán)股份有限公司、廈門新頁(yè)科技有限公司、上海萬(wàn)安億創(chuàng)科技有限公司和保定市紅日電氣有限公司等公司得到應(yīng)用。

來(lái)源中國(guó)青年報(bào)