電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)配電網(wǎng)的影響及對(duì)策分析

張柏榮

摘 要：電動(dòng)汽車(chē)具有智能化、高能效、低噪聲、低排放的特征，因此備受市場(chǎng)的關(guān)注。但電動(dòng)汽車(chē)充電卻會(huì)直接影響到配電網(wǎng)的負(fù)荷、損耗、電壓等，因此應(yīng)當(dāng)加以重視。對(duì)此，本文以10kV配電線路為研究對(duì)象，淺析電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)配電網(wǎng)的影響，并在此基礎(chǔ)上，提出行之有效的控制策略。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；10kV配電線路；影響；控制策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.134

0 引言

調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，90%的電動(dòng)汽車(chē)充電行為發(fā)生在夜間的車(chē)場(chǎng)或車(chē)庫(kù)，充電時(shí)間為6-8h。據(jù)此，本文主要討論電動(dòng)汽車(chē)常規(guī)充電對(duì)配電網(wǎng)的影響，具體以10kV配電線路為研究對(duì)象，淺析在電動(dòng)汽車(chē)滲透率下，電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)配電網(wǎng)的影響，其中，同時(shí)筆者在此基礎(chǔ)上，提出一種智能充電方法，以減少電動(dòng)汽車(chē)充電度配電網(wǎng)的不利影響。

1 電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)配電網(wǎng)的影響

（1）對(duì)負(fù)荷的影響。電動(dòng)汽車(chē)在隨機(jī)充電時(shí)，線路在電動(dòng)汽車(chē)滲透率下的典型日負(fù)荷曲線主要表現(xiàn)出以下特征：線路的原始負(fù)載率較低，最小值為17.92%，最大值為43.31%；負(fù)荷峰值出現(xiàn)在晚上7：00-9：00，其中晚上10：00-早上7：00的負(fù)荷較低；早上8：00-下午6：00的負(fù)荷趨于平穩(wěn)。綜上，電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)，其負(fù)荷將與線路的原始峰荷疊加，并出現(xiàn)新的峰荷；電動(dòng)汽車(chē)滲透率=100%時(shí)，線路的最大負(fù)載率為86.62%，而較大的峰谷差將會(huì)增加電網(wǎng)的運(yùn)行成本。

（2）對(duì)損耗的影響。電動(dòng)汽車(chē)在隨機(jī)充電時(shí)，線路全天在電動(dòng)汽車(chē)滲透率下的損耗率分布表現(xiàn)出以下特征：在沒(méi)有電動(dòng)車(chē)充電時(shí)，線路負(fù)載率的均值較低，此時(shí)線路的負(fù)載損耗率也處在較低水平，其中線路負(fù)載損耗率=變壓器銅損耗率+線路損耗率；當(dāng)變壓器的空載損耗率較高時(shí)，線路的總損耗率亦會(huì)隨之增高；在電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)，線路負(fù)載率的增加會(huì)使負(fù)載損害率增加及空載損耗率降低；電動(dòng)汽車(chē)滲透率=40%時(shí)，線路的負(fù)載損耗率等于變壓器的空載損耗率，此時(shí)線路的損耗率處在最低水平，即線路的運(yùn)行效果最佳；電動(dòng)汽車(chē)滲透率由50%增至100%時(shí)，線路負(fù)載損耗在快速增加的同時(shí)，其空載損耗率降低，進(jìn)而增加線路的損耗率，此時(shí)線路處在非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行階段。

（3）對(duì)電壓的影響。線路峰荷時(shí)，節(jié)點(diǎn)在電動(dòng)汽車(chē)滲透率下的電壓曲線如圖1所示。

根據(jù)圖1可知，電動(dòng)汽車(chē)滲透率<30%時(shí)，節(jié)點(diǎn)電壓的標(biāo)幺值處在0.930，此時(shí)線路供電正常；滲透率>50%時(shí)，節(jié)點(diǎn)電壓降低至0.844。另?yè)?jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，滲透率由20%增至100%時(shí)，節(jié)點(diǎn)電壓的越線比例由1.11%增至56.67%，同時(shí)最大越線電壓由0.822降至0.844。

綜上，在不同的電動(dòng)汽車(chē)滲透率下，電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)配電網(wǎng)的影響主要表現(xiàn)在以下方面：線路在低負(fù)載率時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)充電可以改善線路運(yùn)行的效率，但過(guò)高的電動(dòng)汽車(chē)滲透率會(huì)增加變壓器和線路上的電流，進(jìn)而增加線路負(fù)載損耗，此時(shí)線路在非經(jīng)濟(jì)區(qū)間運(yùn)行；當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)滲透率偏高時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)充電會(huì)引起末端節(jié)點(diǎn)電壓下降，此時(shí)電網(wǎng)的正常供電受到影響；在電動(dòng)汽車(chē)滲透率不斷增加的同時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)無(wú)節(jié)制的充電將會(huì)威脅到配電網(wǎng)的正常運(yùn)行，應(yīng)設(shè)法加以控制。

2 電動(dòng)汽車(chē)充電的控制策略

在電動(dòng)汽車(chē)滲透率偏高的環(huán)境下，電動(dòng)汽車(chē)無(wú)節(jié)制的充電會(huì)威脅到配電網(wǎng)的正常運(yùn)行，應(yīng)當(dāng)加以控制。對(duì)此，有研究人員提出一種智能充電方法，以控制電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)配電網(wǎng)的不利影響。智能充電指的是在電動(dòng)汽車(chē)正常充電的條件下，采用最優(yōu)算法（多時(shí)段的總損耗與電壓越界的總和最?。┣蠼庠诟鱾€(gè)時(shí)段內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)可充電的功率，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)負(fù)荷穩(wěn)定化、電網(wǎng)損耗最低化和電壓質(zhì)量最高的目的。本案采用的智能充電方法主要根據(jù)短期負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)（24h），以離線方式優(yōu)化電動(dòng)汽車(chē)的充電負(fù)荷。智能充電方法的實(shí)現(xiàn)主要包括以下四大步驟：

（1）由調(diào)度中心完成短期負(fù)荷預(yù)測(cè)（24h）。

（2）車(chē)主把充電計(jì)劃、行程安排和參與調(diào)度與否等信息告知服務(wù)商→信息經(jīng)服務(wù)商匯總上報(bào)到調(diào)度中心→調(diào)度中心再以上報(bào)數(shù)據(jù)為依據(jù)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)未來(lái)24h的充電負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)及對(duì)短期負(fù)荷的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。如此一來(lái)，不僅可以規(guī)范電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序的充電行為，亦可取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）在電動(dòng)汽車(chē)正常充電的條件下，以短期負(fù)荷的預(yù)測(cè)結(jié)果為依據(jù)，優(yōu)化計(jì)算智能充電，由此求得在不同時(shí)段內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)充電功率的優(yōu)化值。

（4）調(diào)度中心把不同時(shí)段的電價(jià)、電動(dòng)汽車(chē)充電功率的優(yōu)化值等數(shù)據(jù)傳給服務(wù)商，由服務(wù)商對(duì)轄區(qū)的電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電調(diào)度安排，以引導(dǎo)車(chē)主調(diào)整充電計(jì)劃，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)充電最優(yōu)化。

綜上，電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主根據(jù)服務(wù)商下發(fā)的調(diào)度指令調(diào)整充電計(jì)劃是需求響應(yīng)的過(guò)程，其中電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主、服務(wù)商、調(diào)度中心之間主要利用高級(jí)計(jì)量體系實(shí)現(xiàn)雙向通信。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能充電方法不僅可以減少電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)配電網(wǎng)的不利影響，亦可通過(guò)引導(dǎo)車(chē)主調(diào)整充電計(jì)劃來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)與電網(wǎng)之間的互利共贏。此外，智能配電網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè)有助于優(yōu)化電動(dòng)汽車(chē)充電和提供優(yōu)質(zhì)的入網(wǎng)服務(wù)，進(jìn)而為電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展提供有利條件。

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