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电子系蹇林旎课题组连续发表电能变换与处理领域最新科研成果

2019-09-27


        近日,南方科技大学电子与电气工程系副教授蹇林旎课题组在大规模电动汽车与未来智能电网融合、电动汽车无线充电等新兴、前沿技术方面取得重要学术进展,相关成果在电气、能源类顶尖期刊Renewable and Sustainable Energy Reviews(IF=10.556)在线发表。蹇林旎课题组近年专注于先进电磁能量转换技术、电动汽车与智能电网能量交互技术、新能源产业政策等方面的研究。


大规模电动汽车与智能电网融合

        随着能源危机和环境污染问题的日益严峻,电气化逐渐成为全球汽车工业竞相发力的新焦点。世界主要汽车生产国纷纷将发展电动汽车作为国家战略。可以预见的是,在产业政策的大力扶持和引导下,全球电动汽车销量将在未来十年继续保持高速增长态势。

        随着电动汽车的普及,电动汽车大规模入网充电将极大地增加电力系统负荷,进而给发、输、配、变、用各个环节造成压力,具体表现在:1)抬高负荷峰值;2)造成电压跌落;3)影响频率稳定;4)增加线路损耗;5)缩短设备寿命等。大量研究表明,对电动汽车进行智能充放电是一种可行的、经济的、有效的方法,能够缓解电动汽车充电对电网的压力,甚至可以为电网提供调频调压等辅助服务。而V2G(Vehicle-to-grid)技术则是实现电动汽车与电网友好能量交互的技术手段。

电动汽车智能充放电的实施框架图


        V2G技术,简单的来说,就是将电动汽车的动力电池,作为电网中的分布式电源,在用电高峰时通过逆变技术向电网回馈能量,而在用电低谷时电网通过整流,对电动汽车充电,从而实现电动汽车和电网的友好能量交互。

        目前,大部分研究工作主要集中在电动汽车智能充放电优化模型的建立上,很少关注到提出优化方法的求解算法。另外,鲜有文章检验其方法对于大规模电动汽车入网调度的可行性。在此背景下,蹇林旎课题组首先对电动汽车与电网的交互模式和实施调度方法进行了综述,具体讨论了不同的车网能量交互模式对技术的要求、对电网的影响及对电池的损耗,对两种主流的V2G实施调度方法进行了详细地介绍和比较。课题组着重阐述了现有优化方法的数学基础,并且从数学的角度对现有的优化模型进行评估。


 

集中式电动汽车智能充放电示意图


        南科大为该论文的第一通讯单位,蹇林旎为唯一通讯作者。文章第一作者是蹇林旎课题组科研助理郑言冲。我校2019级港理工-南科大联培博士牛松岩、2017级哈工大-南科大联培博士尚一通等对该文也有重要贡献。

 

电动汽车无线充电

        电动化已成为全球汽车工业演进的重要方向。随着电动汽车的规模不断扩大,解决充电桩供给不足、充电位置分布不合理等问题刻不容缓。无线充电技术摆脱了线缆拔插的思维定式。它借助电磁场为媒介,无电气接触地实现了供电侧和用电侧之间的能量传输,是一种安全可靠、使用友好的创新技术,在近年来引起了国内外的广泛关注。


供GM EV1使用的世界首台无接触式电动汽车充电系统


        课题组聚焦于电动汽车无线充电这一应用场景,全面梳理了该领域的研究现状。课题组充分考虑了充电场景的现实需要,跟进报道了停车对准、磁场屏蔽、异物检测等配套技术的最新进展。联系工程实际,课题组还对比研究了数份电动汽车无线充电技术的国内外主流标准,挖掘其在性能指标、技术路线和安装环境等问题上的异同。基于以上,课题组最终对电动汽车无线充电技术的未来发展做出了合理的展望。


无线充电技术的分类方式


        南科大为该论文的第一通讯单位,蹇林旎为唯一通讯作者。牛松岩为文章第一作者,2019届本科毕业生徐海淇、孙植锐等对该文也有重要贡献。

        两篇论文的相关研究工作得到了国家自然科学基金委员会、广东省自然科学基金委员会和深圳市科技创新委员会的支持。

        论文链接: 

https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.05.059

https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.109302