充電樁充電對電網(wǎng)和電能計量的影響

覃尚化 張立華

【摘 要】文章主要針對充電樁充電對電網(wǎng)和電能計量的影響進行分析，結(jié)合當前充電樁充電現(xiàn)狀，從充電樁充電對電網(wǎng)的影響、充電樁充電對電能計量的影響進行研究與探索，更好推動充電樁充電效率的提升與強化。

【關(guān)鍵詞】充電樁；充電；電網(wǎng)；電能計量

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對于電能的需求也逐漸提升，這也使得充電樁受到了較為廣泛的關(guān)注與重視。當前充電樁通?？煞譃榻涣髦绷鹘Y(jié)合充電樁與直流充電樁兩種結(jié)構(gòu)，充電樁在充電期間，電流諧波、電網(wǎng)電壓等都會搜到相應(yīng)的影響，最終導致點能計量出現(xiàn)問題，這時電網(wǎng)自身穩(wěn)定性、安全性等都會出現(xiàn)各種問題。因此，需要針對充電樁充電對電網(wǎng)和電能計量的影響進行優(yōu)化與完善，為促進充電樁發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1.充電樁充電對電網(wǎng)的影響

充電樁每天負荷曲線和低等級電壓區(qū)域電網(wǎng)模型相結(jié)合，可以對充電樁大量接入電網(wǎng)充電對低等級電壓電網(wǎng)的影響產(chǎn)生更加全面的認識，在不同季節(jié)，不同充電樁充電接入比例下，充電樁充電對電網(wǎng)電壓、功率損失也存在差異，通過調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，在非協(xié)調(diào)充電情況下，充電樁充電在夜間電網(wǎng)負荷高峰時發(fā)生最多，會使電網(wǎng)負荷增加、電壓偏差增大，使電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗不斷提升，導致電網(wǎng)的輸電效率和供電質(zhì)量都呈下降趨勢，為降低充電樁充電對電網(wǎng)的影響，現(xiàn)階段提倡協(xié)調(diào)充電，即當電網(wǎng)處于負荷低谷的狀態(tài)下時，利用充電樁充電使低谷得到平衡，以此縮減備用發(fā)電站的啟停頻數(shù)和電力資源調(diào)度的次數(shù)[1]。

另外，在接入電網(wǎng)的充電樁數(shù)量不斷增多的情況下，日負荷曲線的用電高峰發(fā)生了改變，電網(wǎng)峰谷差大幅提升，如果不能及時的采取有效措施進行控制，電網(wǎng)損耗將增加，經(jīng)濟運行受到嚴重的沖擊，傳統(tǒng)模式的負荷曲線預(yù)測誤差將會逐漸增大，使其不能準確的反映客戶的需求，對電網(wǎng)調(diào)度和運行起到阻礙，所以要提升電力系統(tǒng)的運行效率，縮減充電樁充電對電網(wǎng)的影響，電力調(diào)度部門在對電力生產(chǎn)進行布置時，應(yīng)有意識的對電量裕度和電氣設(shè)備升級給予足夠的重視，以此保證設(shè)備在電力負荷增加的情況下不會產(chǎn)生過載；其次，電力部門應(yīng)有意識的引導充電樁用戶協(xié)調(diào)充電，有意識的對用電高峰進行充電避讓。

但充電樁接入電網(wǎng)充電也會對電網(wǎng)產(chǎn)生積極的影響，例如在傳統(tǒng)模式下電網(wǎng)負荷的峰谷差非常大，特別是白天與黑夜之間的峰谷，電力系統(tǒng)為改善此問題，引進大量的發(fā)電容量備用，但電力調(diào)度次數(shù)的增加使電力資源被極大的浪費，但將充電樁充電合理的應(yīng)用在電網(wǎng)中，電力系統(tǒng)的負荷曲線會逐漸平滑，特別是充電樁在夜間充電，不僅使峰谷差得到有效的平衡，而且，使電網(wǎng)24小時內(nèi)最大負荷利用小時數(shù)得到提升，使電力資源浪費的問題得到極大地改善。

2.充電樁充電對電能計量的影響

我國傳統(tǒng)模式中電能計量是采用一戶一表制，應(yīng)用的電表都是功率較低的單相計量，在充電樁接入電網(wǎng)后，受充電位置、充電功率等因素的影響，需要重新安裝電能計量設(shè)備，而且隨著智能電網(wǎng)的逐漸深化，充電樁充電將形成 V2G 模式，使城市配電網(wǎng)的諸多線路成為雙向潮流，所以電能計量的模式也需要隨之發(fā)生改變[2]。充電樁充電過程中會生成諧波，諧波不僅會對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染等，而且要求針對充電樁安裝的電能計量設(shè)備在具有直流電能計量和寬負載計量功能的基礎(chǔ)上，必須具有諧波計量檢測和消除的功能，充電樁的功能決定，其在充電的過程中有快充、慢充等情況，充電負荷的調(diào)整直接關(guān)系到快充設(shè)定的容量在常規(guī)充電的狀態(tài)下是否會發(fā)生容量冗余，而充電時間的調(diào)整，直接關(guān)系到充電樁能夠在低谷時段削峰填谷，是負荷利用率更有保證，而充電樁計量點的配置是充電負荷調(diào)整和時間調(diào)整的重要依據(jù)，所以充電樁充電對電能計量具有重要的影響。

2.1充電樁充電所產(chǎn)生的諧波對電能計量準確性的影響

充電樁充電所生成的諧波和容性負荷性質(zhì)對電能計量裝置的性能提出較高的要求，通過對全電子式電能表計量所涉及的輸入、電能測量單元和輸出部分的流程分析可以發(fā)現(xiàn)，其在電能計量的過程中出現(xiàn)的誤差主要生成于輸入部分，這是因為全電子式電能表僅依靠基波信號實現(xiàn)變送，當電壓和電流中任何波形發(fā)生改變，磁通并不能結(jié)合其變化生成與之相對應(yīng)的線性變化，從而電能表整體的計量精度無法保證[3]?，F(xiàn)階段電子式電能表基本上在1至1千赫茲之間對諧波動率和基波功率的相應(yīng)都基本一致，所以其在計量基波電能和全部諧波電能的過程中，可以直接將電能表示為 ，W1和 Wi分別代表諧波動率和基波功率，由此可見要縮減充電樁充電對電能計量的影響，應(yīng)針對充電樁安裝全波電能表。

2.2充電樁充電所產(chǎn)生的沖擊負荷對電能計量的影響

實踐證明充電樁快速充電的同時會對電網(wǎng)生成沖擊性負荷，而沖擊性負荷會加重波形變形，使其更加不具備規(guī)律，甚至可以使不同周期的波形在幅值、相位、頻率等各方面發(fā)生變化，當功率變化的速度不斷加快的同時，電力系統(tǒng)電壓會發(fā)生閃變，進而造成電壓波形凹陷或凸起，這在一定程度上使電能計量表的計量誤差隨機性加大。

2.3充電樁充電對電能表寬負載計量能力的影響

充電樁在快速充電的過程中，會在回路中形成較大的負載電流，據(jù)統(tǒng)計形成的負載電流可達150至600安培，而在慢充模式下，充電回路中形成的負載電流會明顯的縮減，所以針對充電樁充電進行電能計量的電能表的計量范圍要相比正常范圍更大，這對電能表的設(shè)計開發(fā)提出了新的難題，現(xiàn)階段通常通過將并聯(lián)均流方法應(yīng)用于大電流中以緩解此技術(shù)難題，但此方法并不是通過直接的將電源輸出端相連接就可以實現(xiàn)的，對技術(shù)的要求也較高，所以現(xiàn)階段有效的消除充電樁充電對電能計量此方面的影響仍較困難。

結(jié)束語

綜上所述，通過文章的研究與分析可以發(fā)現(xiàn)，在充電樁快速發(fā)展與推廣過程中，充電樁充電對于電網(wǎng)與電能計量造成的威脅受到人們的廣泛關(guān)注，想要更好促進電網(wǎng)安全性與電能計量科學性，就需要相關(guān)工作人員全面認識與了解充電樁充電對電網(wǎng)與帶能計量造成的各種影響，并以此基礎(chǔ)通過科學方法進行優(yōu)化與完善，進一步促進充電樁的發(fā)展與進步。

參考文獻：

[1]管永高， 牛濤， 倪盼盼. 電動汽車直流充電樁接入對電網(wǎng)諧波的影響分析[J]. 電力需求側(cè)管理， 2017（3）.

[2]趙慧娟. 淺析電動汽車充電樁系統(tǒng)設(shè)計[J]. 電腦知識與技術(shù)， 2017（30）.

[3]張策， 劉莉， 趙文靜， et al. 電動汽車交流充電樁對供電系統(tǒng)諧波的影響[J]. 沈陽工程學院學報（自然科學版）， 2017（3）.