電動汽車接入電網(wǎng)的電能有序利用模型與控制策略研究

張海 韓建偉 張西魯 魏春雪 謝允紅

摘 要：隨著資源節(jié)約型社會的不斷發(fā)展，電動汽車的數(shù)量越來越多，電動汽車規(guī)模化充電現(xiàn)象越來越普遍。筆者將對電動汽車規(guī)?；潆姙槲覈娋W(wǎng)帶來的影響進(jìn)行了分析，從而提出了電網(wǎng)的電能有序利用的模型與策略，希望對于我國的電網(wǎng)完善有一定的幫助與借鑒意義。

關(guān)鍵詞：電動汽車;電網(wǎng);電能有序利用;模型;控制;策略

【中圖分類號】TM711 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-3733（2020）02-0168-01

1 影響電動汽車電力需求的因素

筆者通過文獻(xiàn)調(diào)查和實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)對影響電動汽車電力需求的因素包括以下四個方面：電池特性、充電模式、用戶行為和市場情況，并且這些影響因素具有一定的不確定性。

1.1 電池屬性

電池是電動汽車的很重要的部分，如果不能對電池的續(xù)航里程進(jìn)行預(yù)估，然后再加上長時間使用之后電池的續(xù)航衰減，會給開電動車的用戶帶來一定的困擾。所以，這就要求電池生產(chǎn)商做到對電池的續(xù)航時間以及續(xù)航衰減情況進(jìn)行明確的標(biāo)注。

1.2 充電模式

目前我國電動汽車的充電模式一般分為兩種：一種是快速充電模式，一種是慢速充電模式。對于目前的電動汽車來說快速充電模式可以對電池組進(jìn)行快速補(bǔ)充電量，采用的是大功率充電，一般情況下在三十分鐘就可以把電量充到80%左右。慢速充電模式由于電流比較小，充電時間比較長。對于充電設(shè)備的要求也是不同的，快速充電模式對于電力設(shè)備的要求是比較高的，投入成本也是十分大的;慢速充電模式實(shí)用、安全，投入成本比較小，但是充電時間長達(dá)六個多小時。所以充電模式的不同，在一定程度上影響著電網(wǎng)的使用情況。

1.3 市場情況

目前來看，我國已經(jīng)形成了比較完整的供電網(wǎng)絡(luò)，對于充電汽車的充電站在高速公路中間隔不會超過五十千米，每個充電站會有四個最大功率為120千瓦的充電樁。為了更加方便電動汽車的運(yùn)營商獲得信息服務(wù)，我國采取了物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等一系列新技術(shù)來幫助成立電動汽車車聯(lián)網(wǎng)平臺。國家政策及其提到的相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施都會對電動汽車市場起到導(dǎo)向作用，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷完善，電力市場在調(diào)控充電管理方面會起到巨大的作用。

2 電動汽車充電對電網(wǎng)的影響

電動汽車充電對電網(wǎng)的影響有以下幾點(diǎn)，筆者根據(jù)自己的工作經(jīng)驗(yàn)和一定的資料查詢總結(jié)如下。

2.1 對負(fù)荷的影響

在電動汽車行業(yè)的發(fā)展的初級階段，汽車數(shù)量并不多，雖然已經(jīng)有汽車通過電網(wǎng)進(jìn)行充電，但是數(shù)量很少，對電網(wǎng)的影響可以忽略不計(jì)。但是與其他行業(yè)相同，隨著電動汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，電動汽車的數(shù)量會在近幾年內(nèi)極具增長，那么對于電力系統(tǒng)的壓力也會急劇增長。因此，要對電網(wǎng)進(jìn)行一定的擴(kuò)容，這會增加電網(wǎng)的建設(shè)和維護(hù)成本，所以合理進(jìn)行電能的有序利用是非常重要的。

2.2 對電網(wǎng)的影響

由于增加了專用的汽車充電設(shè)施，這些設(shè)施的電壓在高峰與低谷的差別是十分明顯的。所以，電動汽車接入之后，電網(wǎng)的負(fù)荷增加，線路節(jié)點(diǎn)的電壓下降，尤其是電路末端的電壓的下降會是十分嚴(yán)重的，電壓分布也會隨之發(fā)生變化，如果處理不好甚至?xí)绊懙接脩舻恼Ｓ秒娦枨蟆?/p>

2.3 對網(wǎng)損的影響

配電網(wǎng)作為我國的基礎(chǔ)設(shè)施，其是非常巨大而且復(fù)雜的，并且其可靠程度與居民的日常生活和企業(yè)的正常運(yùn)行效率是密不可分的，所以必須保證其穩(wěn)定且運(yùn)行可靠，所以在增加用電設(shè)施之后，對于配電網(wǎng)的接線方式進(jìn)行調(diào)整也是十分重要的。電動汽車充電負(fù)荷并非線性負(fù)荷，在接入配電網(wǎng)之后會產(chǎn)生諧波，從而會造成線路和變壓器發(fā)熱，耗損增加，影響配電設(shè)備的使用壽命和使用效率，從而造成電網(wǎng)運(yùn)行的的不穩(wěn)定性和安全隱患。

3 對于接入電網(wǎng)的電能有序利用模型與策略研究

根據(jù)以上對于電動汽車接入電網(wǎng)的相關(guān)研究情況，筆者提出了以下的關(guān)于電能有序利用與控制的策略，希望對于相關(guān)的研究有一定的幫助。

為了解決特定時間短的電動汽車大規(guī)模集中充電時產(chǎn)生的負(fù)荷量帶來的電網(wǎng)運(yùn)行的安全隱患，實(shí)行充電序化是非常重要的。有序充電控制管理系統(tǒng)由四個分系統(tǒng)組成：充電需求分析、充電電荷的預(yù)測、配電信息監(jiān)控和集中充電監(jiān)控。其中配電信息監(jiān)控和集中充電監(jiān)控系統(tǒng)是通過光線等形式與充電臺相連，能夠監(jiān)控充電站的實(shí)施情況的同時也能控制充電行為。路由器、控制器和有序充電控制單元能夠保證充電信息順暢，同時也能掌握現(xiàn)場的充電設(shè)備的運(yùn)行情況，能夠及時安排檢修。除此之外，通過實(shí)時的監(jiān)控，可以減少現(xiàn)場的運(yùn)行維護(hù)人員，從而降低設(shè)備的運(yùn)行成本，提高整個設(shè)備的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

建立電能有序利用模型，從而對電能的有序利用進(jìn)行控制，能夠幫助電動汽車的有序充電，降低集中電動汽車接入電網(wǎng)之后對于電網(wǎng)造成的影響。隨著資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會的不斷建設(shè)，電動汽車作為一種清潔的交通工具，肯定會被大規(guī)模使用，作為石油機(jī)車的替代。所以未來的國家電網(wǎng)進(jìn)行改造，從而保障其電動汽車的發(fā)展與電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)、安全和運(yùn)行穩(wěn)定性是十分必要的。以上，就是筆者對于電動汽車接入電網(wǎng)的電能有序利用的相關(guān)研究和建議，希望對于我國的相關(guān)研究者的研究有一定的借鑒意義，同時也希望國家加大對于電網(wǎng)改造的重視程度，以保障整個電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。

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