用光能和风能给汽车无线充电 —— 文章正文2017-12-27

　　汽车正在变得越来越聪明，它们可以自己停车入库，也将能够主动为自己充好电，随时等待出发。
　　天津工业大学教授杨庆新主持的一项“基于风光互补智能微电网的电动汽车无线充电系统”的研究成果，正在使得汽车充电变得更加便捷、简单、实用。日前，这项成果作为天津市科技支撑计划项目之一，正式通过鉴定。专家一致认为该项目成果取得了一大批具有自主知识产权的创新性成果，主要指标达到国际领先水平，并建议尽快推广应用。
　　电动汽车作为加快能源转型、实现低碳经济的重要途径，已经引起了越来越多国家的重视，汽车的电气化是未来发展的必然趋势。然而，充电问题一直是制约电动汽车发展的关键性问题之一。
　　对普通用户而言，电动汽车始终难以取代传统汽车，还是因为绕不开充电的痛点：充电时间长、续航里程不长、充电不便。特别是安装充电桩不便、充电线的牵绊等，使得无线充电的需求浮出水面。
　　相较于传统电动汽车的插入式充电方式，无线充电因其适应性强、安全性高、可无人管理等特点，被电动汽车界认为是极具前景的产业。
　　杨庆新课题组同时也关注到电动汽车充电问题的更深层次问题，即大规模电动汽车随机接入充电将会对电网的运行带来很大的不确定性，同时对配电网的灵活性和可靠性提出了更高的要求。
　　“预计到2030年，电动汽车的用电需求将占整个电网的1/3左右。”课题组负责人李阳解释说，对于用电负荷峰谷差日益加大的电力系统而言，电动汽车每日充电所用的庞大电量加重了发、输、配电的压力；通过电网对电动汽车充电，从根本上并没有降低对传统化石燃料的依赖，从而达到节能减排的目的；充电设备中大量电力电子装置的使用会给电网带来谐波污染。
　　针对这些问题，杨庆新教授科研团队首次提出了独立于电网运行的电动汽车无线充电工作新模式，即利用集成分布式电源比如光伏、风力等，负荷、储能系统和控制装置构成独立的微电网为电动汽车供电。简单说，这是智能微网与无线充电的完美结合，一方面通过智能微网技术建立一套独立供电系统，一方面用无线电能传输技术实现对电动汽车的无线充电，既避免了对电网的电流冲击和谐波影响，又增强了电动汽车充电的灵活性。
　　这是一种全新的电动车充电理念。首先，他们建立了考虑光伏和风电最大功率与负荷功率关系的微电网分层控制策略模型，实现了输出电压参考值跟随车载电池充电参数改变的自适应调节。也就是说，在条件合适的停车场，可以根据实际场地和需求等情况，构建一套利用太阳能或风能的智能微网。
　　当电动汽车直接驶入车库，通过设置在地面的充电线圈便可以直接为汽车充电。李阳说，课题组提出了电动汽车无线充电紧-强耦合协同工作模式，综合感应耦合与近场谐振无线充电技术优势，将线圈偏移的兼容性提升30%，大幅提高无线充电系统整体能效指标，“经过认定，这套系统的充电功率和效率都比较好，安全、快捷”。
　　该项目成果不仅能够有效减小大规模电动汽车充电对电网产生的威胁，同时能够对新能源进行就地消纳，实现真正的“零排放”，有助于提高能源系统整体运行的经济和环境效益，可广泛应用于电网系统薄弱的地区，如海岛、草原、景区等。
　　事实上，电动汽车无线充电技术是全球都在探索的前沿领域，但从国际范围来看，大规模的应用也已提上日程。据了解，国内无线充电的商业化应用和标准制定也在紧锣密鼓地推进中，国内的无线充电标准将会在2018年发布。
　　当然，从整个产业发展现状来看，无线充电依然存在电磁限值不统一、工程实践少、应用成本高等问题。
　　李阳也表示，目前无线充电的成本要高于有线充电，但成本也绝非其是否能被市场接受的唯一因素。
　　目前，项目部分研究成果已在国家电网公司、江西省电力公司、北京中海阳能源集团股份有限公司、厦门新页科技有限公司、上海万安亿创科技有限公司和保定市红日电气有限公司等公司得到应用。