電動汽車充電對電網影響及應對策略研究

鄧志偉 李淑春

【摘 ?要】汽車產業朝著低碳、清潔、高效、智能方向轉變已成必然趨勢。隨著技術不斷完善、成本快速下降，電動汽車的環保、經濟、智能等屬性得到越來越多消費者的認可，在汽車市場中的份額不斷擴大。隨著電動汽車保有量的快速增長，其大規模接入將會對電網造成一系列不可忽視的影響。本文簡單分析了電動汽車充電對電網影響，闡述了電動汽車充電對電網影響因素，針對電動汽車充電在電網影響方面的應對策略展開了深入研究分析。

【關鍵詞】電動汽車充電;電網影響;應對策略

引言：

電動汽車具備有環保、節能等特點越來越受到人們青睞，使用電動汽車，能夠在提高能源利用率的同時減少對環境的污染和破壞。當前世界多數國家制定有相應政策促進電動汽車行業發展，我國在電動汽車行業方面給予不限號等政策支持，電動汽車迅猛發展。電動汽車充電屬于負荷的一種，在充電行為方面有著隨機性特點，電動汽車的無序充電非常容易導致電網受到不利影響，必須要提高在電動汽車充電方面重視度。在 V2G 技術出現后，電動汽車與電網連接不僅可以作為一種負荷，也可以作為電源使用，在用電高峰為電網提供電能，在用電低谷從電網吸收電能，使電網峰谷差得到有效控制。因此，做好電動汽車充電對電網影響探索，給予針對性的應對控制策略十分關鍵，本文就此展開了研究分析。

1 電動汽車充電對電網影響

1.1 能源供給

電動汽車保有量越來越多，電動汽車耗電量在社會總用電量方面比例有明顯增加，電動汽車無序充電在較為極端情況下會出現極充電峰值，選擇電網建設以及新增裝機容量等方式滿足電網新增符合需求，將非常容易導致電網設備利用率嚴重下降，給整個電網資源帶來不必要的浪費。

1.2 穩定運行

電動汽車充電存在有非常大隨機性特點，電力系統中接入過多電動汽車后，容易增加在電力系統運行和控制等方面的不確定性，進而影響電網的穩定運行。另外，大規模電動車接入電網后在無序充電過程中其負荷峰值可能超過整個電網限度，對電網供需平衡造成嚴重影響，電網電壓穩定性無法得到保證。

1.3 電能質量

電動汽車充電設備屬于一種非線性的電子設備，將其接入電網，容易導致電網出現諧波污染，造成電網電能質量的嚴重下降。如果未給予針對性的處理措施，還容易降低功率因數、出現電壓畸變等情況，對電容器以及變壓器設備的正常運行帶來不利影響。在大規模電動汽車無序充電過程中，配電網整個質量嚴重下降。

1.4 繼電保護

以往的配電網受電端屬于無源輻射型網絡，繼電保護操作相對較為簡單。電動汽車的充電規律很大程度上受到車主出行習慣因素影響，電動汽車接入電網充電，容易導致電網負荷準確預測受到影響，電網監控以及調度難度有明顯增大。另外，如果允許電動汽車向配電網放電，那么電動汽車還將作為移動分布式電源，改變配電網輻射狀供電模式，不再單穿的從變電站向著用戶端流動，很大程度上增大繼電保護設計復雜性，如果未做好各項配合，容易有保護誤動等情況出現，供電可靠性降低。

1.5 網絡損耗

在負荷高峰時間段，有較大規模電動汽車充電時，所產生的充電負荷非常容易降低電網電壓以及供電緊張，同時導致線路的損耗和變壓器損耗增大。

2 電動汽車充電對電網影響因素

首先，電動汽車普及程度，當前我國電動汽車數量相對較小，對配電網的影響還不是十分明顯，隨著電動汽車數量的增多，將會對電網產生越來越大影響;其次，電動汽車類型，不同功能電動汽車在充電時間和使用時間方面存在有明顯差異性，不同充電時間，會給配電網造成不同影響;再次，電動汽車的起始充電時間，在配電網運行高峰情況下充電，會很大程度上影響配電網的安全運行;最后，電動汽車充電方式，當前我國個人電動汽車充電多選擇整車充電方式，公交車等主要使用電池充電。

3 電動汽車充電對電網影響的應對策略

3.1 有序充電方法

從電網符合角度來講，必須要避開電網常規用電高峰，對電動汽車充電負荷給予合理分散，減少電動汽車充電對電網其他負荷造成的額沖擊，節約發輸配電方面建設成本，維持電動汽車與電網之間的協調穩定發展。因此，需要從電動汽車日耗電量需求角度展開分析，利用技術或者經濟方面手段引導電動汽車展開有序充電，利用充電站完成充電，提高電動汽車充電管理水平。

在實際應用中，可采取分時電價方式調控電動汽車的充電行為，試下對電動汽車充電的有序控制，這一控制方法從充電運行經濟效益最大化角度出發分析考慮，以滿足電動汽車用戶充電需求等作為約束條件，建立相應的優化模型。利用模型模擬，分析有序充電和無序充電情況下典型日負荷曲線，無序充電模式下，夜間晚高峰，會有非常多電動汽車接入配電網，峰谷差明顯增大。選擇有序充電模式，雖然未增大晚高峰情況，但是夜間谷電期，購電價格相對較為便宜，充電站為了獲取更多的經濟效益，會在這一時間段給電動車集中充電，出現有新的夜間電網局部用電高峰，表明隨著電動汽車的大量接入電網，僅采取分時電價方式針對電動汽車的充電行為進行調控非常容易造成大量電動汽車在低電價時間段充電，電網出現新的用電高峰。因此，為了實現對電動汽車充電對電網影響的有效控制，僅采取分時電價方式有序充電還遠遠不夠，未來還需要在這一方面展開更為深入全面分析研究。

3.2 諧波抑制技術

電動汽車充電站接入電網前需要做好對諧波的抑制，以改善電能質量。當前所使用的諧波抑制技術主要集中在以下幾個方面：第一，增加換流裝置脈動數，當前充電站存在有較大的低次特征諧波電流，為了實現對這一諧波電流的有效抑制，充電站廠家需要進行技術審計，利用多重移相疊加等技術，提高脈動數。為了避免更換充電站設備所造成的成本增大情況，可利用現有充電站，對充電站進線改裝二次繞組整流變壓器，實現對低次特征諧波電流的有效抑制;第二，使用無源型交流濾波器，該濾波裝置由電抗器、電阻器和電容器等組合而來，與充電站負荷并聯連接，不僅有濾波作用，同時還具備無功補償特性，能夠滿足調壓方面需要。該設備結構簡單、方便維護、運行可靠性高，當前在充電站方面有著非常廣泛應用，在容量設計方面，不僅能夠滿足諧波電流吸收需要，同時還不會有無功補償出現;第三，有源濾波器，充電機的負荷特性變化相對較快，很難保持濾波、調壓以及無功補償方面要求始終協調，導致無源濾波無法滿足各個方面需要，可考慮使用有源濾波技術，利用有源濾波器達到理想的效果。

4 結語

電動汽車充電會給電網帶來較大的影響和沖擊，必須要結合實際情況給予針對性的控制策略。從有序充電方法和諧波抑制技術兩個方面出發，減少電動汽車充電對電網的影響和沖擊，為我國電動汽車的發展打下良好基礎。

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（作者單位：國網江西省電力有限公司鷹潭供電分公司）