徐文邦
摘要:汽車作為一種代步工具,在汽車為人們提供便利的同時,它也給環(huán)境帶來了一定的危害,汽車回想空氣中排放大量的尾氣,進(jìn)而污染環(huán)境,威脅到人類的生存。在此種環(huán)境下,人們開發(fā)嚴(yán)重了一種新的代步工具——電動汽車。電動汽車的驅(qū)動能源是電能,具有清潔、高效率的優(yōu)點,可以有效地降低尾氣的排放,有著顯著的節(jié)能減排效果。隨著電動汽車的發(fā)展,尤其是規(guī)?;妱悠嚨陌l(fā)展,電動汽車充電問題也暴露了出來。本文對規(guī)模化電動汽車充電對電力系統(tǒng)的影響進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞:規(guī)模化;電動汽車;充電;電力系統(tǒng);影響
引言:規(guī)?;妱悠嚦潆妼﹄娏ο到y(tǒng)的影響,主要體現(xiàn)在用電平衡、電能質(zhì)量及諧波這幾方面。提出了降低電動汽車對電力系統(tǒng)影響的應(yīng)對措施:加強對電動汽車充放電技術(shù)的研究,采用電池租賃的運營模式,建立分時充電電價,有效干預(yù)諧波現(xiàn)象??梢越柚绷麟娀蛐铍姵氐碾娏M(jìn)行充電,這種充電方式不僅耗費成本小,還不會對環(huán)境造成太大污染,經(jīng)濟實惠與環(huán)保效益兼得。
1新能源汽車興起的背景
1.1全球石油價格上漲
當(dāng)前,全球范圍內(nèi)石油資源的儲備非常緊缺,能源稀缺問題十分嚴(yán)重,石油價格漲勢明顯。而汽車的主要燃料就是石油,所以現(xiàn)階段的實際狀況對于汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展特別不利,發(fā)展電動汽車勢在必行。不少汽車制造商開始將視線轉(zhuǎn)移到發(fā)展新能源汽車上,并進(jìn)行大力推廣。各國也給予了一定的扶持政策,如推行相關(guān)優(yōu)惠政策,對于購買和銷售新能源汽車的人群給予一定的政府補貼。目前,新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具備較好的良機。
1.2有些國家的石油儲存量低下
有些汽車消費大國的石油自給率水平原本就不高,而且石油的貯存量也在逐漸變少,所以只能減少汽車對于石油的依賴。從經(jīng)濟等各個角度出發(fā),都必須支持發(fā)展新能源汽車,真正降低汽車對于石油的依賴,這也是當(dāng)前國際能源形勢下的必然選擇。
1.3汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)逐漸嚴(yán)格
以石油為主要燃料的汽車,它們排放出來的尾氣會嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量,是主要的空氣污染物。面對汽車尾氣污染空氣環(huán)境這一問題,各國也制定了相當(dāng)嚴(yán)格的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn),但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,只有開發(fā)和使用新能源汽車才可以從根本上解決問題。
2規(guī)?;妱悠嚦潆妼﹄娏ο到y(tǒng)的影響
有關(guān)動力電池的技術(shù)正在不斷發(fā)展,這為電動汽車的研發(fā)提供了有效的技術(shù)支撐,電動汽車也因此開始逐漸走向市場。在國外,混合型動力電動汽車已經(jīng)被廣泛投放于市場,受到了人們的喜愛,消費者認(rèn)為混合動力電動汽車是在較長時間內(nèi)最具可行性的新能源汽車。根據(jù)當(dāng)前的市場化銷售分析,未來會有更多的新能源汽車被投放到市場,其主要動力來源就是電能,所以規(guī)?;某潆娯?fù)荷會對配電網(wǎng)造成較大影響。
2.1影響電力的用電平衡
電網(wǎng)存在地域性的分配限制,當(dāng)電動汽車進(jìn)行大規(guī)模充電時,就會對配電網(wǎng)造成很大的用電負(fù)荷,從而影響配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在大量汽車集中式充電時,必須要重視電網(wǎng)的用電穩(wěn)定性和平衡問題。針對這一現(xiàn)象,可以統(tǒng)一協(xié)調(diào)電動汽車充電問題,要對需要充電的電動汽車數(shù)量采取一定的干預(yù)措施,以免出現(xiàn)變壓器負(fù)荷過載、線路故障等問題,確保配電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。
2.2影響電能質(zhì)量
電動汽車集中充電的數(shù)量和接入充電時的不同水平都會對配電網(wǎng)電壓造成影響和波動,電壓若是有了波動,就會造成電流不穩(wěn)定。當(dāng)電壓過低時,電網(wǎng)的有功功率和無功功率都會變大,從而加大成本。當(dāng)充電樁接入配電網(wǎng)時,要使電動汽車有序充電,特別是在高峰期時,更要避免大量汽車同時充電,否則會給電力系統(tǒng)造成很大負(fù)擔(dān),會使片區(qū)配電網(wǎng)超負(fù)荷運載,嚴(yán)重影響用戶用電質(zhì)量和穩(wěn)定性。由于每個用戶用車的隨機性太強,所以充電時間沒辦法統(tǒng)一,這也是造成用電負(fù)荷不確定性的主要因素。如果很多電動汽車同時接入電網(wǎng)充電,就很容易超過電網(wǎng)的最大負(fù)荷,電網(wǎng)峰谷差率一旦加大,就會導(dǎo)致電網(wǎng)運行的效率低下、發(fā)電成本過高、區(qū)域用電緊張、配電設(shè)施負(fù)擔(dān)過重、配電網(wǎng)運行和管理難度增加。
2.3形成諧波影響
大規(guī)模電動汽車同時充電,負(fù)荷承載過多的用電端容易出現(xiàn)諧波影響。諧波不僅會對電網(wǎng)內(nèi)潮流的計算造成一定影響,加大電網(wǎng)消耗量,還會對高壓設(shè)施造成一些額外損耗。諧波對于通信線路的影響主要可以分為靜電感應(yīng)影響和電磁干擾影響。若是不對稱的電路,需要分析兩種情況。若是對稱線路,則只需要分析高次諧波的靜電感應(yīng)效應(yīng)。從諧波造成的不良影響可看出,充電樁帶來的動態(tài)污染和用電端導(dǎo)致的電網(wǎng)污染都會對整個配電網(wǎng)安全和穩(wěn)定運行造成一定影響。
3降低對電力系統(tǒng)影響的應(yīng)對措施
3.1加強對電動汽車充放電技術(shù)的研究
可以通過加強相關(guān)技術(shù)研究和采取強化智能控制手段來對電動汽車充電進(jìn)行有效調(diào)整,并對充電設(shè)施進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃,以提升電力系統(tǒng)運行管理的安全穩(wěn)定性。
3.2采用電池租賃的運營模式
電動汽車的應(yīng)用普遍集中在公共交通工具上,這為通過改變商業(yè)運營模式而有效調(diào)整電動汽車的充電規(guī)律提供了可能性。電動公共交通工具通常都具有一定的運行規(guī)律,因此可利用電池租賃的模式。如通過換電池方式取代充電,不僅可節(jié)省充電時間,提升運行效率,還能在負(fù)荷低谷時進(jìn)行大規(guī)模充電,有效改善用電負(fù)荷曲線,大幅提升配電系統(tǒng)運行的經(jīng)濟效益。
3.3建立分時充電電價
需對不同時間段用電價格作出相應(yīng)調(diào)整,通過價格引導(dǎo)和干預(yù)用戶充電行為來避免用戶進(jìn)行無序充電,使充電更具規(guī)律性,從而減少充電對配電網(wǎng)的不利影響,用戶可結(jié)合自身實際需要來選擇充電方式。為了減少用戶隨意自主式的充電對配電網(wǎng)造成沖擊和影響,可以合理引導(dǎo)用戶避開用電高峰期,在負(fù)荷低谷時充電,錯開高峰負(fù)荷??梢越⒎謺r段充電的電價,通過電價差異避免汽車充電造成配電網(wǎng)不穩(wěn)定性。
3.4有效干預(yù)諧波現(xiàn)象
針對上述諧波污染現(xiàn)象,分析總結(jié)出如下舉措:①嚴(yán)格執(zhí)行國家規(guī)定的有關(guān)諧波的各項標(biāo)準(zhǔn),從源頭上對諧波水平進(jìn)行干預(yù)和控制。②在導(dǎo)致諧波的諸多因素中,換流裝置是其主要因素之一。加大換流裝置的相數(shù),將脈動數(shù)從6增加到12,以降低諧波電流有效值。③通過優(yōu)化無功補償裝置來增強配電網(wǎng)對諧波的承受能力。④增設(shè)濾波裝置,通過就地治理的手段直接在充電站開展治理諧波工作。未來,在充電站中建設(shè)綠色充電機或許會成為一種發(fā)展趨勢,這種案例也會越來越多。借助綠色充電機能幫助電動汽車在充電的同時抑制諧波的產(chǎn)生。以武漢某電動汽車運營公司為例,該公司建設(shè)了綠色充電系統(tǒng),該系統(tǒng)主要通過集中充電的方式進(jìn)行工作。充電模塊主要由功率因素校正、直流轉(zhuǎn)直流(DC/DC)兩大功能電路組成。綠色充電系統(tǒng)采取了電流平均值控制法,是利用較高功率因數(shù)的Boost單相功率因數(shù)來校正電路,這樣能夠有效提升功率,使功率因數(shù)高于0.92,使諧波畸變率低于5%。
結(jié)束語
在環(huán)境污染嚴(yán)重、能源危機巨大的形勢下,電動汽車的推廣和使用體現(xiàn)出了重要的意義和價值,但因此造成的配電系統(tǒng)運行不平衡等問題也引起了高度重視。政府部門和技術(shù)部門會共同采取有效措施,使這一問題得到合理解決。對于純電動汽車的充電問題可以借助直流電或蓄電池的電力進(jìn)行充電,這種充電方式不僅耗費成本小,還不會對環(huán)境造成太大污染,經(jīng)濟實惠與環(huán)保效益兼得。對于充電站、直流機及充電樁的建設(shè)應(yīng)結(jié)合車輛行駛軌跡設(shè)在停車場、小區(qū)、超市等人口流動密集的地方,這樣能夠充分發(fā)揮土地資源的作用,提高社會效益。
參考文獻(xiàn)
[1]邢金,王婧,葉辛,等.考慮電動汽車不確定性的配電網(wǎng)軟聯(lián)絡(luò)開關(guān)優(yōu)化配置[J].電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報,2020,35(02):46-54,65-69.
[2]梅哲,詹紅霞,楊孝華,等.考慮電流保護(hù)的配電網(wǎng)電動汽車與分布式能源配合優(yōu)化運行策略[J].電力自動化設(shè)備,2020,40(02):89-102,181.