電動(dòng)汽車規(guī)?；瘧?yīng)用后寧夏電網(wǎng)適應(yīng)性研究

任大江 馮 雪

（國(guó)網(wǎng)寧夏電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，寧夏 銀川750001）

0 引言

在國(guó)家政策的大力推動(dòng)下，寧夏地區(qū)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)將步入快速發(fā)展階段。電動(dòng)汽車負(fù)荷具有大功率、非線性、沖擊性及波動(dòng)性的特點(diǎn)，大量接入后將會(huì)對(duì)寧夏負(fù)荷體系的構(gòu)成產(chǎn)生較大影響，同時(shí)使得電網(wǎng)產(chǎn)生諧波、三相不平衡、電壓波動(dòng)與閃變等電能質(zhì)量問(wèn)題。

1 對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷特性的影響

預(yù)計(jì) 2015年，寧夏地區(qū)常規(guī)負(fù)荷接近12000MW，電動(dòng)汽車負(fù)荷約占常規(guī)負(fù)荷的0.3%左右，“十三五”后期，隨著電動(dòng)汽車的不斷推廣和發(fā)展，傳統(tǒng)負(fù)荷占比將會(huì)逐年下降，至2020年，電動(dòng)汽車負(fù)荷約占寧夏地區(qū)負(fù)荷構(gòu)成的6%左右。

隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，使其逐漸成為一種重要的用電負(fù)荷，在增加用電量的同時(shí)，由于可以在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段充電，發(fā)揮“填谷”作用，也會(huì)使得全社會(huì)用電的負(fù)荷特性發(fā)生變化。

城市用電高峰集中在白天，晚上是用電低谷，寧夏配電網(wǎng)長(zhǎng)期以來(lái)一直存在日夜峰谷差大的問(wèn)題。而大部分電動(dòng)汽車一天當(dāng)中只有5%左右的時(shí)間處于工作狀態(tài)，其它時(shí)間基本都處于空閑狀態(tài)。因此，可以利用電動(dòng)車在夜間的電力低谷期充電，在不影響續(xù)駛里程的前提下，在負(fù)荷高峰期將部分能量回饋給電網(wǎng)，從而達(dá)到削峰填谷的作用，減少為維持電網(wǎng)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)而引起的調(diào)峰費(fèi)用，使電網(wǎng)釋放出最大的利益。

2 對(duì)電網(wǎng)損耗的影響

當(dāng)線路無(wú)電動(dòng)汽車接入充電時(shí)，線路平均負(fù)載率低，導(dǎo)致線路負(fù)載損耗率低（線路損耗率與變壓器銅損損耗率之和），而變壓器空載損耗率偏高，線路總損耗率也較高；當(dāng)電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)充電，提高了線路負(fù)載率，負(fù)載損耗率相應(yīng)增加，空載損耗率減少。

在電動(dòng)汽車負(fù)載率為40%時(shí)，負(fù)載損耗率與變壓器空載損耗率相等，線路損耗率為最低，線路處于最佳運(yùn)行區(qū)域。當(dāng)電動(dòng)汽車負(fù)載率從50%增加到100%時(shí)（此時(shí)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷達(dá)到線路最大負(fù)荷），線路負(fù)載損耗率迅速增加，空載損耗率減少，整條線路的損耗率大大增加，線路過(guò)渡到非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域。

3 對(duì)電能質(zhì)量的影響

3.1 諧波污染

電動(dòng)汽車充電設(shè)備采用整流技術(shù)將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，經(jīng)輸出控制回路直接向電動(dòng)汽車汽車充電，是典型的電力系統(tǒng)非線性負(fù)荷，在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量高次諧波，影響供電電能質(zhì)量，干擾同一連接點(diǎn)的用電客戶，甚至引起變壓器、電纜、補(bǔ)償電容器組、電子測(cè)控裝置等設(shè)備的燒毀或誤動(dòng)。

電動(dòng)汽車充電機(jī)是電網(wǎng)的非線性負(fù)荷，會(huì)產(chǎn)生注入電網(wǎng)的電流諧波，主要為6±1次諧波，其中5次和7次諧波電流含有率較大，對(duì)電網(wǎng)造成了污染。電動(dòng)汽車充電站在設(shè)計(jì)、投入運(yùn)行前必須對(duì)諧波問(wèn)題進(jìn)行評(píng)估預(yù)測(cè)，并提出相應(yīng)的電能質(zhì)量改善方案，以期不影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 電壓越限

當(dāng)線路負(fù)載率較低時(shí)，合理的電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)充電將會(huì)提高線路的運(yùn)行效率，使線路經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，但是當(dāng)電動(dòng)汽車負(fù)載率較高時(shí)，由于流經(jīng)線路和變壓器的電流增大，導(dǎo)致線路負(fù)載過(guò)重，線路的負(fù)載損耗增加，從而讓線路從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域轉(zhuǎn)變到非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域。高負(fù)載率的電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)充電會(huì)影響線路的節(jié)點(diǎn)電壓，尤其是末端節(jié)點(diǎn)電壓會(huì)嚴(yán)重下降，影響用戶的正常用電。隨著電動(dòng)汽車負(fù)載率的增加，無(wú)控制的電動(dòng)汽車充電需求會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生較大的負(fù)面影響，應(yīng)當(dāng)對(duì)其加以控制和引導(dǎo)。

3.3 三相不平衡

不同發(fā)展規(guī)模的電動(dòng)汽車在自由和有序充放電兩種情況下接入對(duì)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓影響。通過(guò)電動(dòng)汽車有序充放電可以有效改善節(jié)點(diǎn)電壓不平衡。可以建立多目標(biāo)規(guī)劃模型在不同的充放電情景模式下一并降低網(wǎng)損和解決電壓不平衡問(wèn)題。從供需平衡、配電網(wǎng)電壓越限以及電壓三相不平衡多個(gè)角度來(lái)研究電動(dòng)汽車對(duì)于現(xiàn)有配電網(wǎng)的影響。對(duì)于配電網(wǎng)三相不平衡問(wèn)題，以負(fù)序電流與正序電流的比值來(lái)表征配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的三相不平衡程度。大量的電動(dòng)汽車接入將只會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)供需不平衡以及電壓偏差過(guò)大。只有在特定的運(yùn)行場(chǎng)合，大量電動(dòng)汽車充電才會(huì)導(dǎo)致電壓三相不平衡。電動(dòng)汽車充電如果能夠合理的在三相之間進(jìn)行分配，就能夠有效的解決三相電壓不平衡問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

2015～2020年將是寧夏電動(dòng)汽車快速發(fā)展相當(dāng)重要的5年。預(yù)計(jì)到2020年，電動(dòng)汽車的大規(guī)模使用可能會(huì)使電力負(fù)荷快速增長(zhǎng)，這對(duì)于電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差日益增大的電網(wǎng)而言，產(chǎn)生了巨大的輸配電壓力。建議供電公司針對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行專門的負(fù)荷預(yù)測(cè)，以及負(fù)荷特性研究。

如果電動(dòng)汽車用戶在負(fù)荷高峰期對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行充電則會(huì)增加電網(wǎng)的負(fù)荷，不利于對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)節(jié)。因此，在電動(dòng)汽車普及之后應(yīng)該對(duì)消費(fèi)者進(jìn)行正確的引導(dǎo)，建議政府相關(guān)部門應(yīng)該出臺(tái)相應(yīng)政策，鼓勵(lì)電動(dòng)汽車用戶在負(fù)荷低谷時(shí)再對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行充電。可以對(duì)在選定時(shí)間內(nèi)充電的用戶實(shí)行優(yōu)惠政策，即分時(shí)段計(jì)費(fèi)法。這樣不僅可以讓在正確時(shí)間段充電的用戶得到實(shí)惠，而且利用充電負(fù)荷進(jìn)行電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)能夠提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益。

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