配電系統(tǒng)與電動(dòng)汽車充電網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)規(guī)劃

李勝飛　李茜

摘 要：現(xiàn)階段，能源緊缺現(xiàn)象在不斷加劇，新型電力能源作為我國(guó)汽車行業(yè)的必備能源，在電動(dòng)汽車廣泛的應(yīng)用過(guò)程中，配電系統(tǒng)與充電網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步完善促進(jìn)了電動(dòng)汽車的推廣與使用范圍，因此，完善配電系統(tǒng)與電動(dòng)汽車充電網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系對(duì)推動(dòng)我國(guó)電力汽車領(lǐng)域的快速發(fā)展具有顯著意義。該文針對(duì)配電系統(tǒng)中充電基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)際定容與充電功率進(jìn)行全面的分析，進(jìn)而對(duì)配電系統(tǒng)與電動(dòng)汽車充電網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)調(diào)規(guī)劃進(jìn)行深入探究。

關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng) 電動(dòng)汽車 充電網(wǎng)絡(luò) 協(xié)調(diào)規(guī)劃

中圖分類號(hào)：TM91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）01（b）-0069-02

電動(dòng)汽車的廣泛應(yīng)用與充電服務(wù)之間存在著較為密切的聯(lián)系，而充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)又離不開配電系統(tǒng)規(guī)劃的協(xié)調(diào)?；谏鲜銮闆r，進(jìn)一步提出以節(jié)點(diǎn)充電需求分散式充電樁規(guī)劃措施為基本點(diǎn)，進(jìn)一步策劃出投資成本與系統(tǒng)網(wǎng)損二者之和相對(duì)較小，快速充電站截獲交通流量最大為總目標(biāo)的配電系統(tǒng)與電動(dòng)汽車充電網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)規(guī)劃的基本模型。

1 對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行分析

1.1 分散式充電樁

現(xiàn)階段的電動(dòng)汽車的能源補(bǔ)給方式主要采用分散式充電樁，其布設(shè)質(zhì)量對(duì)實(shí)際的電動(dòng)汽車充電網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平產(chǎn)生一定的作用。就較為專業(yè)性的角度而言，配電系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)分散式充電樁的整體數(shù)量是由其充電需求總量進(jìn)行逐漸明確的。

1.2 快速充電站分析

就實(shí)用價(jià)值的角度而言，電動(dòng)汽車的用戶通常會(huì)選擇分散式的充電樁能源補(bǔ)給方式，這是由于電池在長(zhǎng)期使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)退化問(wèn)題。但是在對(duì)其正常使用的過(guò)程中或者發(fā)生突發(fā)狀況的情況下，電動(dòng)汽車用戶需要進(jìn)行能源補(bǔ)給，例如：一旦能源剩余量不足，這時(shí)運(yùn)用快速充電的方式是最快的能源補(bǔ)給手段，采用快速充電設(shè)備對(duì)汽車進(jìn)行快速能源補(bǔ)充。經(jīng)過(guò)相關(guān)的數(shù)據(jù)調(diào)查研究表明，電動(dòng)汽車的廣泛應(yīng)用性與充電服務(wù)水平二者之間存在一定的關(guān)系；一旦快速充電站在充電高峰階段，用戶會(huì)將其定為服務(wù)星級(jí)快速充電站，因此，相關(guān)的規(guī)劃設(shè)計(jì)人員對(duì)快速充電站的實(shí)際數(shù)目與功率進(jìn)行計(jì)量過(guò)程中，應(yīng)提高重視程度，確保計(jì)算數(shù)據(jù)具有一定的準(zhǔn)確性。以表1為例，進(jìn)行設(shè)置相應(yīng)的快速充電站的配制方案。

2 淺析充電樁設(shè)計(jì)

2.1 充電樁外形設(shè)計(jì)

首先，在對(duì)充電樁外形進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)確保在不影響充電樁的安全防護(hù)功能情況下，使內(nèi)部電氣保護(hù)器應(yīng)起到保護(hù)回路的有效作用，并對(duì)充電樁的外觀設(shè)計(jì)應(yīng)保證具有一定的審美價(jià)值，進(jìn)而展示出國(guó)家電網(wǎng)企業(yè)的良好形象。其次，充電樁的外殼應(yīng)選用一些堅(jiān)固的材料，應(yīng)保證室外保護(hù)的等級(jí)在IP54。最后，在電氣回路的設(shè)計(jì)中，應(yīng)安裝輸入防雷器、附帶直流漏電保護(hù)的空氣開關(guān)，交流熔斷器充電連接器與急停按鈕等。

2.2 充電保護(hù)樁的功能設(shè)計(jì)

其一，充電保護(hù)樁應(yīng)具備一定的安全防護(hù)措施，例如：過(guò)壓措施、過(guò)流措施、過(guò)溫措施、防雷保護(hù)措施等。其二，充電樁應(yīng)具備一定的緊急停止功能。對(duì)充電連接器進(jìn)行自動(dòng)判斷，確定充電電纜是否連接無(wú)誤，確保交流充電樁與電動(dòng)汽車在合理連接情況下，充電樁才能夠進(jìn)行充電啟動(dòng)；一旦交流充電樁檢測(cè)到與電動(dòng)汽車連接不當(dāng)，啟電就不會(huì)正常啟動(dòng)。其三，應(yīng)具備一定的計(jì)量計(jì)費(fèi)功能。將充電樁內(nèi)裝設(shè)電度表，能夠直接與主控制器進(jìn)行通信。其四，應(yīng)具備后臺(tái)系統(tǒng)上傳電動(dòng)汽車BMS系統(tǒng)信息的功能。

2.3 淺析交流充電樁設(shè)計(jì)

針對(duì)充電樁的高壓設(shè)計(jì)，應(yīng)運(yùn)用SF6絕緣開關(guān)柜。主要包括了進(jìn)線負(fù)荷開關(guān)、出線負(fù)荷開關(guān)與負(fù)荷開關(guān)熔斷組合等單元。低壓部分應(yīng)安裝不打孔母線的掛接式系統(tǒng)，針對(duì)進(jìn)線開關(guān)的選取應(yīng)選用一些熔斷式的隔離開關(guān)。

針對(duì)高壓部分的設(shè)計(jì)。高壓應(yīng)選用合格的全絕緣高壓環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜，保證開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)合理，組合便捷，確保帶電部分與開關(guān)封閉應(yīng)在不銹鋼的外殼內(nèi)。這一開關(guān)裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)不能受到外界環(huán)境的直接影響，不用安裝加熱器，不會(huì)產(chǎn)生凝聚的問(wèn)題，確保充電樁正常運(yùn)行，保證人身安全。高壓部分設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

低壓部分設(shè)計(jì)。首先，對(duì)低壓設(shè)置的熔斷器的隔離開關(guān)應(yīng)作為進(jìn)線開關(guān)與出現(xiàn)開關(guān)，低壓熔斷器的隔離開關(guān)應(yīng)選用歐式模塊的先進(jìn)產(chǎn)品；其次，針對(duì)低壓無(wú)功補(bǔ)償容量應(yīng)按照變壓器的頻定容量的一部分進(jìn)行合理配置；最后，在低壓母線上進(jìn)行裝設(shè)發(fā)電車低壓應(yīng)急接入功能單元，并且在一定程度上縮減發(fā)電車到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間。

3 優(yōu)化配電系統(tǒng)與電動(dòng)汽車充電網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)規(guī)劃優(yōu)化模型

3.1 明確投資最小化以及系統(tǒng)網(wǎng)損

配電系統(tǒng)與電動(dòng)汽車充電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際規(guī)劃過(guò)程中，投資成本與充電網(wǎng)絡(luò)對(duì)經(jīng)濟(jì)效益有著重要的影響作用。采用對(duì)配電系統(tǒng)擴(kuò)展規(guī)劃以及建立數(shù)學(xué)模型的方式進(jìn)行研究，研究表明，對(duì)投資成本與系統(tǒng)網(wǎng)損存在影響主要表現(xiàn)在4點(diǎn)：配電線路建設(shè)成本、快速充電建設(shè)成本、系統(tǒng)網(wǎng)損成本與變電站擴(kuò)容成本等。應(yīng)采用多個(gè)時(shí)間段的潮流進(jìn)行系統(tǒng)網(wǎng)損值的計(jì)算。與此同時(shí)，在進(jìn)行實(shí)際的計(jì)算過(guò)程中供應(yīng)逐漸引入虛擬時(shí)段的值進(jìn)行計(jì)算。

3.2 快速充電站截獲交通流量淺析

為了截獲快速充電站每一年實(shí)際的交通流量，投資商應(yīng)對(duì)投資成本和系統(tǒng)網(wǎng)損與快速充電站的截獲交通流量進(jìn)行相應(yīng)對(duì)比，進(jìn)而為以后的規(guī)劃方案提供具有意義的參考數(shù)據(jù)，為了實(shí)現(xiàn)鮮明化與直觀化的對(duì)比，專業(yè)的技術(shù)操作人員應(yīng)建設(shè)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。

4 結(jié)語(yǔ)

充電網(wǎng)絡(luò)的合理布局對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)電動(dòng)汽車的快速發(fā)展產(chǎn)生了一定的積極作用，與此同時(shí)為建立綠色交通提供了一定的保障，但是在實(shí)際的建設(shè)規(guī)劃過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)布局建設(shè)存在的因素相對(duì)較多，相關(guān)的配電系統(tǒng)與充電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)人員應(yīng)進(jìn)一步提高重視程度，強(qiáng)化充電網(wǎng)絡(luò)整體布局的合理性與科學(xué)性，進(jìn)而為電動(dòng)汽車的推廣與應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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