電動汽車充電對電網(wǎng)影響及應(yīng)對策略研究

馬軍 張娟

（蘭州職業(yè)技術(shù)學院，甘肅蘭州 730070）

電動汽車具備有環(huán)保、節(jié)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(huán)境的污染和破壞。當前世界多數(shù)國家制定有相應(yīng)政策促進電動汽車行業(yè)發(fā)展，我國在電動汽車行業(yè)方面給予不限號等政策支持，電動汽車迅猛發(fā)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(dǎo)致電網(wǎng)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(shù)出現(xiàn)后，電動汽車與電網(wǎng)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(wǎng)提供電能，在用電低谷從電網(wǎng)吸收電能，使電網(wǎng)峰谷差得到有效控制。因此，做好電動汽車充電對電網(wǎng)影響探索，給予針對性的應(yīng)對控制策略十分關(guān)鍵，本文就此展開了研究分析。

1 電動汽車充電對電網(wǎng)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(xiàn)極充電峰值，選擇電網(wǎng)建設(shè)以及新增裝機容量等方式滿足電網(wǎng)新增符合需求，將非常容易導(dǎo)致電網(wǎng)設(shè)備利用率嚴重下降，給整個電網(wǎng)資源帶來不必要的浪費。

1.2 穩(wěn)定運行

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

1.3 電能質(zhì)量

電動汽車充電設(shè)備屬于一種非線性的電子設(shè)備，將其接入電網(wǎng)，容易導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)諧波污染，造成電網(wǎng)電能質(zhì)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(shù)、出現(xiàn)電壓畸變等情況，對電容器以及變壓器設(shè)備的正常運行帶來不利影響。在大規(guī)模電動汽車無序充電過程中，配電網(wǎng)整個質(zhì)量嚴重下降。

1.4 繼電保護

以往的配電網(wǎng)受電端屬于無源輻射型網(wǎng)絡(luò)，繼電保護操作相對較為簡單。電動汽車的充電規(guī)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(wǎng)充電，容易導(dǎo)致電網(wǎng)負荷準確預(yù)測受到影響，電網(wǎng)監(jiān)控以及調(diào)度難度有明顯增大。另外，如果允許電動汽車向配電網(wǎng)放電，那么電動汽車還將作為移動分布式電源，改變配電網(wǎng)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(shè)計復(fù)雜性，如果未做好各項配合，容易有保護誤動等情況出現(xiàn)，供電可靠性降低。

1.5 網(wǎng)絡(luò)損耗

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

2 電動汽車充電對電網(wǎng)影響因素

首先，電動汽車普及程度，當前我國電動汽車數(shù)量相對較小，對配電網(wǎng)的影響還不是十分明顯，隨著電動汽車數(shù)量的增多，將會對電網(wǎng)產(chǎn)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(wǎng)造成不同影響；再次，電動汽車的起始充電時間，在配電網(wǎng)運行高峰情況下充電，會很大程度上影響配電網(wǎng)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(wǎng)影響的應(yīng)對策略

3.1 有序充電方法

從電網(wǎng)符合角度來講，必須要避開電網(wǎng)常規(guī)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(wǎng)其他負荷造成的額沖擊，節(jié)約發(fā)輸配電方面建設(shè)成本，維持電動汽車與電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)穩(wěn)定發(fā)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(shù)或者經(jīng)濟方面手段引導(dǎo)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(yīng)用中，可采取分時電價方式調(diào)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(jīng)濟效益最大化角度出發(fā)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(yīng)的優(yōu)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(wǎng)，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(jīng)濟效益，會在這一時間段給電動車集中充電，出現(xiàn)有新的夜間電網(wǎng)局部用電高峰，表明隨著電動汽車的大量接入電網(wǎng)，僅采取分時電價方式針對電動汽車的充電行為進行調(diào)控非常容易造成大量電動汽車在低電價時間段充電，電網(wǎng)出現(xiàn)新的用電高峰。因此，為了實現(xiàn)對電動汽車充電對電網(wǎng)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(shù)

電動汽車充電站接入電網(wǎng)前需要做好對諧波的抑制，以改善電能質(zhì)量。當前所使用的諧波抑制技術(shù)主要集中在以下幾個方面：第一，增加換流裝置脈動數(shù)，當前充電站存在有較大的低次特征諧波電流，為了實現(xiàn)對這一諧波電流的有效抑制，充電站廠家需要進行技術(shù)審計，利用多重移相疊加等技術(shù)，提高脈動數(shù)。為了避免更換充電站設(shè)備所造成的成本增大情況，可利用現(xiàn)有充電站，對充電站進線改裝二次繞組整流變壓器，實現(xiàn)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(lián)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(diào)壓方面需要。該設(shè)備結(jié)構(gòu)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(yīng)用，在容量設(shè)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(xiàn)；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(diào)壓以及無功補償方面要求始終協(xié)調(diào)，導(dǎo)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(shù)，利用有源濾波器達到理想的效果。

4 結(jié)語

電動汽車充電會給電網(wǎng)帶來較大的影響和沖擊，必須要結(jié)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(shù)兩個方面出發(fā)，減少電動汽車充電對電網(wǎng)的影響和沖擊，為我國電動汽車的發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。