光儲(chǔ)式電動(dòng)汽車(chē)充電站入網(wǎng)電能質(zhì)量研究

王來(lái)輝

【摘 要】本文對(duì)光儲(chǔ)式電動(dòng)汽車(chē)充電站入網(wǎng)電能質(zhì)量進(jìn)行了全方位的分析，首先簡(jiǎn)要概述了光儲(chǔ)充電站建設(shè)模式，其次論述了光儲(chǔ)充電站入網(wǎng)電壓偏差，接著闡釋了光儲(chǔ)充電站入網(wǎng)諧波分析，最后筆者在結(jié)合自身多年專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)與實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了幾點(diǎn)建設(shè)性的有效策略。希望本文可以在一定程度上為相關(guān)的專(zhuān)業(yè)學(xué)者提供參考與借鑒，如有不足之處，還望批評(píng)指正。

【關(guān)鍵詞】光儲(chǔ)式；電動(dòng)汽車(chē)；充電站；入網(wǎng)電能質(zhì)量；探究分析

1 光儲(chǔ)充電站建設(shè)模式

1.1 光儲(chǔ)充電站結(jié)構(gòu)功能

近年來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)在我國(guó)步入了迅猛發(fā)展的黃金周，它已經(jīng)逐步演變成為了人類(lèi)所有交通工具中的最佳選擇，它不僅能夠使得資源利用率達(dá)到均衡與無(wú)污染，還有利于取得顯著的環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益，光儲(chǔ)充電站微網(wǎng)系統(tǒng)涵蓋了雙向電能計(jì)量系統(tǒng)、蓄電池儲(chǔ)能單元、光伏并網(wǎng)發(fā)電單元，在陽(yáng)光充足時(shí)，光儲(chǔ)站為站用負(fù)荷供電且同時(shí)為儲(chǔ)電池儲(chǔ)能。另外，光儲(chǔ)充電站控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用的是集中控制層、就地控制層以及配電網(wǎng)調(diào)度層三層控制解決方案，光儲(chǔ)充電站光伏發(fā)電系統(tǒng)綜合考慮各種因素，設(shè)計(jì)選用分散型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，它可以實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)系統(tǒng)的故障快速保護(hù)以及防孤島保護(hù)和功率調(diào)節(jié)，通過(guò)集中控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的集中控制，也可以在大電網(wǎng)故障或需要時(shí)與大電網(wǎng)斷開(kāi)孤網(wǎng)運(yùn)行，將光伏組件產(chǎn)生的直流電直接變成交流電，進(jìn)而并入配電網(wǎng)。

1.2 光儲(chǔ)充電站管控模式

所謂的光儲(chǔ)充電站管控模式不僅有利于提高光儲(chǔ)充電站的運(yùn)行與管理水平，還有利于提高工作效率的同時(shí)降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，管控系統(tǒng)是光儲(chǔ)充電站安全運(yùn)行的保障系統(tǒng)，整個(gè)管控系統(tǒng)包括安全管控、配電管控、計(jì)量計(jì)費(fèi)管控、充電管控以及光伏管控系統(tǒng)，它主要采集充電蓄電池的工作狀態(tài)信息及系統(tǒng)參數(shù)。此外，充電站的配電系統(tǒng)需要安裝濾波裝置來(lái)避免產(chǎn)生諧波污染，實(shí)時(shí)采集和記錄配電系統(tǒng)的工作信息，通過(guò)對(duì)配電系統(tǒng)其他電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)來(lái)便利于數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與共享，而安全管控系統(tǒng)能記錄詳細(xì)的事件信息，可以在發(fā)生異常情況時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，在充電站通過(guò)充電機(jī)給電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)，可以將用戶(hù)消費(fèi)的電量傳回區(qū)域智能管控系統(tǒng)的結(jié)算中心。

2 光儲(chǔ)充電站入網(wǎng)電壓偏差分析

2.1 充電站入網(wǎng)后潮流及穩(wěn)態(tài)電壓

光儲(chǔ)充電站在接入電網(wǎng)前應(yīng)按照相關(guān)規(guī)定通過(guò)相關(guān)參數(shù)與實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行電壓偏差仿真計(jì)算，它有利于保證光儲(chǔ)充電站入網(wǎng)后電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，而其中的仿真模型可以進(jìn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、故障分析以及機(jī)電暫態(tài)分析等各種繁瑣復(fù)雜的分析計(jì)算，無(wú)論系統(tǒng)是大負(fù)荷還是小負(fù)荷運(yùn)行情況下，由于光伏電站的接入可以改變系統(tǒng)潮流。此外，如果充電站是在正常工作運(yùn)行時(shí)，它是不會(huì)對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)電壓產(chǎn)生較大的影響的，因而光儲(chǔ)式電動(dòng)汽車(chē)充電站入網(wǎng)電能具有綠色環(huán)保的典型優(yōu)勢(shì)。

2.2 光儲(chǔ)充電站最大容量估算

光伏電站的最大容量估算只考慮系統(tǒng)大負(fù)荷的情況即可，即使是系統(tǒng)小負(fù)荷時(shí)光伏電站的接入依據(jù)可以確保系統(tǒng)的高效正常運(yùn)行，一般情況下，充電站只能通過(guò)充電機(jī)進(jìn)行工作，而且變壓器的傳輸功率不應(yīng)該超過(guò)變壓器額定容量的百分之八十，但是實(shí)際的母線(xiàn)電壓偏差要比仿真所得到的母線(xiàn)電壓偏差稍大些。另外，光儲(chǔ)充電站最大容量估算要優(yōu)先選用快速平滑、連續(xù)自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)的濾波裝置，還需要考慮同時(shí)加裝無(wú)功補(bǔ)償裝置，進(jìn)而從根本上改善系統(tǒng)的電能質(zhì)量，變壓器、變電機(jī)等吸收無(wú)功功率的設(shè)備也需要安裝無(wú)功補(bǔ)償，為了實(shí)現(xiàn)大中型光伏電站可以?xún)?yōu)先選擇性能較優(yōu)的SVG。

3 光儲(chǔ)充電站入網(wǎng)諧波分析

3.1 光伏電站以及充電站入網(wǎng)諧波分析

一方面，光伏電站的并網(wǎng)逆變器為電流型逆變器，電流型逆變器的特征就是直流側(cè)采用電感進(jìn)行直流儲(chǔ)能，從而使直流側(cè)呈現(xiàn)高阻抗的電流源特性，該電流型逆變器使用的電子電子器件為IGBT，其控制信號(hào)由SPWM調(diào)制產(chǎn)生，光伏電站單獨(dú)接入系統(tǒng)，平均出力在百分之五十左右，小于《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》規(guī)定的百分之五限值。另一方面，充電站入網(wǎng)諧波是由橋式MOSFET模塊對(duì)三相交流電進(jìn)行整流以實(shí)現(xiàn)為電動(dòng)汽車(chē)蓄電池充電，充電機(jī)共裝有12組MOSFET模塊并聯(lián)工作，具有強(qiáng)大的容錯(cuò)性，某個(gè)模塊故障時(shí)不影響整機(jī)使用，諧波測(cè)取時(shí)充電機(jī)采用55A的充電電流對(duì)電動(dòng)客車(chē)進(jìn)行充電。

3.2 諧波治理

針對(duì)光儲(chǔ)式電動(dòng)汽車(chē)充電站入網(wǎng)電能質(zhì)量中的諧波治理來(lái)講，為了盡可能的減少供電電網(wǎng)的諧波問(wèn)題，通常采用無(wú)源濾波裝置或者是有源濾波裝置，還可以增加換流設(shè)備的脈動(dòng)數(shù)來(lái)在短時(shí)期內(nèi)有效的消除幅值較大的低頻項(xiàng)，進(jìn)而將諧波電流的有效值控制在合理的范圍之內(nèi)。另外，采用動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，在可行的情況下，可以在諧波源處裝設(shè)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置或者靜止同步補(bǔ)償裝置，充電機(jī)是時(shí)變負(fù)荷，負(fù)荷特性變化快，濾波、無(wú)功補(bǔ)償、調(diào)壓要求有時(shí)難以協(xié)調(diào)，無(wú)源濾波難以滿(mǎn)足各項(xiàng)要求，綜合分析技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性等各方面因素，充電站采用有源濾波裝置，有源濾波裝置在啟動(dòng)后能連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行，在系統(tǒng)諧波電流較小的情況下自動(dòng)轉(zhuǎn)入監(jiān)控狀態(tài)，而在系統(tǒng)諧波電流超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入補(bǔ)償工作狀態(tài)。

4 光儲(chǔ)式電動(dòng)汽車(chē)充電站入網(wǎng)電能質(zhì)量的展望

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的日新月異以及經(jīng)濟(jì)實(shí)力的迅猛提升，我國(guó)光伏發(fā)電系統(tǒng)以及電動(dòng)汽車(chē)充電站的大規(guī)模廣泛普及，光儲(chǔ)式電動(dòng)汽車(chē)充電站入網(wǎng)電能在我國(guó)有著廣闊的市場(chǎng)前景，它在未來(lái)更傾向于研究光儲(chǔ)充電站的最優(yōu)化運(yùn)行模式，規(guī)范光儲(chǔ)充電站入網(wǎng)的運(yùn)行條件逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)光儲(chǔ)充電站各個(gè)組成部分的能量流動(dòng)進(jìn)行科學(xué)管理。另外，在未來(lái)還會(huì)加裝電壓諧波抑制裝置與無(wú)功補(bǔ)償裝置，促進(jìn)電網(wǎng)朝著更加安全穩(wěn)定、便捷高效的方向發(fā)展轉(zhuǎn)化，深入的探究光伏發(fā)電站入網(wǎng)防孤島效應(yīng)，研究和制定光儲(chǔ)充電站相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)的改革創(chuàng)新與優(yōu)化升級(jí)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)光儲(chǔ)式電動(dòng)汽車(chē)充電站入網(wǎng)電能質(zhì)量進(jìn)行探究分析具有重要的現(xiàn)實(shí)性意義，近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的迅猛發(fā)展與城市化工業(yè)化進(jìn)程的顯著加快，雖然取得了豐厚的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，但卻是以犧牲環(huán)境質(zhì)量為代價(jià)的，我國(guó)的能源耗竭日益嚴(yán)重且空氣污染愈加惡劣，這在客觀程度上要求實(shí)施生態(tài)環(huán)保與節(jié)能減排，光儲(chǔ)式電動(dòng)汽車(chē)充電站入網(wǎng)電能就是在此大的時(shí)代背景下應(yīng)運(yùn)而生的，它是以PSASP仿真軟件為主要研究工具，，并對(duì)電壓偏差進(jìn)行仿真評(píng)估并進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，旨在保護(hù)生態(tài)資源環(huán)境的同時(shí)促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展進(jìn)步。

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