試談電動(dòng)汽車充電接入點(diǎn)不同對(duì)電能計(jì)量影響

馬麗雅

（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司呂梁供電公司，山西 呂梁 033000）

現(xiàn)階段，電動(dòng)汽車在接入充電網(wǎng)絡(luò)時(shí)，采取的是隨機(jī)接入形式，接入時(shí)以單相負(fù)荷進(jìn)入電網(wǎng)中，引起三相電流發(fā)生不平衡問(wèn)題，降低了計(jì)算準(zhǔn)確性。在相同電力市場(chǎng)環(huán)境中，以公平公正為原則，為電能使用人員提供優(yōu)質(zhì)電能，以此搭建電動(dòng)汽車先進(jìn)性的電能計(jì)量體系，保障交易系統(tǒng)運(yùn)行的有序性。

一、相關(guān)概念

（一）充電模式

國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車類型有多種，包括公交性質(zhì)、出租性質(zhì)、私家車使用等。充電模式有三種，即慢充、常規(guī)充、快充。在三種充電模式中，慢充與常規(guī)充兩種充電模式，以交流充電為主，快充的充電模式為直充。在常規(guī)充的類別中，有兩種電壓等級(jí)，即單相220v、三相380v，在商場(chǎng)、停車場(chǎng)等場(chǎng)所獲得了廣泛使用。電動(dòng)汽車有兩種充電形式，即恒流、恒壓。將集中研究常規(guī)充電模式、單相220v 電壓等級(jí)、恒流充電形式的電網(wǎng)，以下簡(jiǎn)稱常規(guī)研究版。

（二）充電站布局

結(jié)合現(xiàn)階段電動(dòng)汽車配置數(shù)據(jù)顯示，一個(gè)充電站由[20，40]個(gè)充電樁完成配置，此配置能夠有效利用晚間谷電完成充電。如若在負(fù)荷較大值時(shí)有充電需求，應(yīng)采取[60，80]個(gè)充電樁予以配置，此種配置方式將會(huì)增加充電成本，加大高峰負(fù)荷。

（三）計(jì)量電能誤差分析

電動(dòng)汽車、充電設(shè)施在實(shí)際使用期間，應(yīng)保障充電程序電量計(jì)量的準(zhǔn)確性。當(dāng)電動(dòng)汽車接入充電網(wǎng)絡(luò)時(shí)，科學(xué)選擇充電接入點(diǎn)，能夠減少充電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行產(chǎn)生的線損問(wèn)題，提升三相負(fù)荷平衡性。電動(dòng)汽車充電站的運(yùn)行體系，計(jì)量方式以三相單表為介質(zhì)，完成每相用戶負(fù)荷的精準(zhǔn)計(jì)量，結(jié)合單相計(jì)量數(shù)據(jù)向用戶發(fā)起收費(fèi)，存在較為嚴(yán)重的計(jì)量誤差問(wèn)題，造成收費(fèi)不合理現(xiàn)象。

二、案例分析

（一）案例情況

以電動(dòng)汽車為主體，假設(shè)在充電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，三相均設(shè)有常規(guī)研究版電樁10 個(gè)，電樁額定電流取值為30A，每個(gè)充電樁在相同時(shí)刻僅能完成一臺(tái)電動(dòng)汽車充電需求。針對(duì)常規(guī)研究版電動(dòng)汽車用戶，可選擇三相中任意一個(gè)空閑常規(guī)研究版電樁開展充電。在MOPSO 算法中，借助randperm 指令生成了若干個(gè)整數(shù)，整數(shù)數(shù)量為12 個(gè)，取值范圍為[1，30]，12 個(gè)整數(shù)采取不重復(fù)取值方式。將不大于10 的數(shù)歸于A 矩陣中，表示三相中的A 相充電樁處于充電模式。將取值在[11，20]范圍內(nèi)的數(shù)值，采取-10操作，減完結(jié)果歸于B 矩陣中，表示三相中B 相充電樁處于充電模式。將取值在[21，30]范圍內(nèi)的數(shù)值，采取-20 操作，減完結(jié)果歸于C 矩陣中，表示三相中C 相充電樁處于充電模式[1]。此時(shí)隨機(jī)選擇的12 輛電動(dòng)汽車，采取隨機(jī)形式完成充電接入。

在電動(dòng)汽車有充電請(qǐng)求時(shí)，第十三個(gè)電動(dòng)車可在剩余18 個(gè)充電樁中完成充電。借助MOPSO 算法開展充電接入點(diǎn)優(yōu)化，依據(jù)優(yōu)化結(jié)果確定最佳的電網(wǎng)接入方案。在現(xiàn)有12 輛電動(dòng)汽車完成隨機(jī)接入進(jìn)行充電時(shí)，在有電動(dòng)汽車提出充電請(qǐng)求時(shí)，將會(huì)在剩余18 個(gè)充電樁中選擇，完成充電。

（二）優(yōu)化前各項(xiàng)數(shù)據(jù)

優(yōu)化前期三相接入電網(wǎng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，具體表現(xiàn)為：三相不平衡度的最大值為25.14%，三相不平衡度的最小值為1.66%，三相不平衡度的平均值為13.95%；線路損耗最大值為516.1J，線路損耗最小值為414.8J，線路損耗平均值為464.7J。

（三）優(yōu)化后各項(xiàng)數(shù)據(jù)

優(yōu)化后期三相接入電網(wǎng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，具體表現(xiàn)為：三相不平衡度的最大值為9.771%，三相不平衡度的最小值為1.66%，三相不平衡度的平均值為5.123%；線路損耗最大值為444.1J，線路損耗最小值為414.8J，線路損耗平均值為426.1J。

（四）計(jì)量精準(zhǔn)性分析

計(jì)量精準(zhǔn)性分析：優(yōu)化前三相平衡度的平均值為13.95%，優(yōu)化后降至5.123%，降低幅度為8.827%，使電能計(jì)量精準(zhǔn)度獲得了穩(wěn)定提升。此優(yōu)化程序?qū)?huì)在汽車充電接入次數(shù)增加時(shí)，有效提升優(yōu)化效率，持續(xù)降低充電網(wǎng)絡(luò)中存在的三相不平衡問(wèn)題，讓三相不平衡問(wèn)題處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，以此全面提升電能計(jì)量的準(zhǔn)確性。

（五）經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析

經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析：優(yōu)化前期線路損耗的平均值為464.7J，優(yōu)化完成時(shí)線路損耗平均值為426.1J。優(yōu)化前后產(chǎn)生的線路損耗差額為38.6J，38.6/464.7=8.3%，優(yōu)化線損差額占優(yōu)化前線損的8.3%。由此可知：優(yōu)化方案能夠減少8.3%的線損問(wèn)題，減少充電網(wǎng)絡(luò)實(shí)際產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)成本。

（六）優(yōu)化接入形式

MOPSO 算法在完成優(yōu)化時(shí)，非支配解不具有唯一性，無(wú)法獲得最優(yōu)的充電接入方案。以三相不平衡差異最小程度的位置，設(shè)定為電動(dòng)汽車充電接入的位置，將充電接入位置借助用戶界面予以展示，將優(yōu)化方案以程序形式融合在電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)中，當(dāng)電動(dòng)汽車發(fā)出充電請(qǐng)求時(shí)，用戶可在V2G1 界面中操作“充電申請(qǐng)”按鍵，在GUI界面中將會(huì)顯示優(yōu)化獲得的接入位置，用戶在界面提示的位置開展充電即可。在優(yōu)化程序中，借助MOPSO 算法，完成接入方式優(yōu)化程序，有助于減少電能消耗，提升計(jì)量精準(zhǔn)性。

結(jié)論：綜上所述，借助多目標(biāo)粒子群算法，嘗試優(yōu)化電動(dòng)汽車電流不平衡、線路差異性等問(wèn)題。經(jīng)對(duì)比網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)：在保障電能計(jì)量精準(zhǔn)性的基礎(chǔ)上，有效節(jié)省了充電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)成本。經(jīng)算例分析可知，電動(dòng)汽車充電在不同位置完成電網(wǎng)接入時(shí)，能夠采取優(yōu)化措施獲取最優(yōu)解集，提升電動(dòng)汽車充電方案科學(xué)性。