關(guān)于充電樁充電對電網(wǎng)和電能計量的影響探析

宋海濤

摘要：充電樁主要分成電壓充電樁及溝通交流電壓一體充電樁，在充電樁充電的過程中，電網(wǎng)電流、電壓諧波等等也能受一定的影響，從而對于電量計數(shù)導(dǎo)致干擾，促使電網(wǎng)的可靠性、安全性及公平性難以保障，因此當(dāng)前根據(jù)充電樁在充電過程中所產(chǎn)生的消極影響展開改善及優(yōu)化，已成為充電樁推行及電網(wǎng)發(fā)展過程中的重要工作。

關(guān)鍵詞：充電樁;電網(wǎng);電能計量;影響

一、充電站概述

充電設(shè)備應(yīng)是整個充電站供電系統(tǒng)的組成部分。通常分成電壓充電單元及溝通交流充電單元。電壓充電裝置，即非智能電源，促成電池的快速充電功能，溝通交流充電章節(jié)提供電池的慢速充電功能。

二、充電站并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響

1.充電站規(guī)劃建設(shè)

大型充電站接入電網(wǎng)后，需要調(diào)整該地區(qū)變壓器及輸電相關(guān)設(shè)備的容量，以應(yīng)對該地區(qū)負(fù)荷快速增加帶來的壓力。

2.負(fù)荷不平衡

電動車充電站接入電網(wǎng)，是電網(wǎng)的儲能負(fù)載，增多了當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)負(fù)載，導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)載波動。電動車充電站充電具備隨機性，受時間、充電章節(jié)數(shù)目、充電時間等等不太斷定要素的影響，電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性受到嚴(yán)峻考驗。同時大規(guī)模混亂充電會使變壓器過載，將增加電網(wǎng)削峰填谷的難度給輸配電網(wǎng)絡(luò)平臺帶去不小精神壓力。減少電網(wǎng)及發(fā)電機組及電網(wǎng)運行效率。大電壓快充形式無可避免地會導(dǎo)致電網(wǎng)流量變動、無功損耗及電源過載等等技術(shù)設(shè)備難題，影響電網(wǎng)的不穩(wěn)定以及當(dāng)?shù)氐碾娏抠|(zhì)量。

3.諧波污染

電動汽車電池充電是非線性負(fù)載，充電是隨機的。任何大的直流負(fù)載不可避免地會引入許多諧波，諧波會破壞電網(wǎng)，公共電網(wǎng)的局部電感及變壓器出現(xiàn)諧振，進一步放大電壓。對于電網(wǎng)導(dǎo)致額外損耗、設(shè)備過熱及使用壽命經(jīng)濟損失，及對于控制及通信元件的干擾，與此同時加入電流畸變、電壓畸變及電壓上升。影響電網(wǎng)的電能品質(zhì)總體水平，其余用電設(shè)備的穩(wěn)定運行等等，導(dǎo)致了嚴(yán)重的用電安全事故。

三、充電樁充電對電能計量的影響

在我國傳統(tǒng)模式中，采用一戶一表制度，應(yīng)用的變壓器為小功率三相計量，充電樁充電過程中能生成諧波，諧波不但能對于電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染等等，并且要求根據(jù)充電樁加裝的電量計量設(shè)備在具備直流會計量及厚負(fù)載計量基本功能的根底上。信息量冗余及充電時間調(diào)整，這直接關(guān)系到裝車樁能否切填溝渠，保證載荷利用效率。 然而，充電樁充電對功率測量有顯著影響，因為充電樁測量點的配置是調(diào)整充電負(fù)荷和時間的重要標(biāo)準(zhǔn)。

1.充電樁充電所產(chǎn)生的諧波對電能計量準(zhǔn)確性的影響

充電樁產(chǎn)生的諧波及容性負(fù)載的屬性對于電能計數(shù)裝置的使用性能給出了更低的要求。通過對于計量輸出、電能計量裝置及輸入部件的生產(chǎn)工藝剖析。電子式電能表在觀測電量過程中發(fā)生的偏差主要出現(xiàn)在輸出部分，由于電子式電能表僅僅依托正弦波信號源來傳輸。電流及電壓的變化、電勢差的變化不能組合，能出現(xiàn)相應(yīng)的線性變化，因而電能表的觀測精確度無法獲得充分保證。在這個階段，電子電能表基本對應(yīng)于1～1kHz之間的諧波動量和基波功率，因而在測量正弦波能量的過程中可以直接測量正弦波能量及所有諧波能量。電能用電壓動量及正弦波輸出功率分別稱為W1及Wi，為降低充電樁充電對于電能計數(shù)的影響。

2.充電樁充電所產(chǎn)生的沖擊負(fù)荷對電能計量的影響

實踐表明，充電樁的快速充電對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊載荷，沖擊載荷加劇了波形變形，使其更加不規(guī)則，并且隨著幅值、相位和頻率功率變化率的不斷增大，電壓在電力系統(tǒng)會出現(xiàn)閃爍，電壓波形會凹陷，凹陷或膨脹，在一定程度上增加了電氣測量誤差的隨機性。

3.充電樁充電對電能表寬負(fù)載計量能力的影響

在快速充電過程中，充電樁會在開關(guān)上產(chǎn)生較大的負(fù)載電壓。 據(jù)統(tǒng)計，負(fù)載電壓高達(dá)150-600安培，但在慢充模式下，在充電過程中形成負(fù)載電壓，因此，變壓器的測量范圍，基于充電樁的充電開始功率測量，應(yīng)大于正常范圍。 這給變壓器的設(shè)計和開發(fā)帶來了新的技術(shù)問題。 目前，并聯(lián)均流方法通常應(yīng)用于高壓。 中國和以色列緩解了這個問題，但這種方法不能通過直接連接變壓器輸入來促進。 分析目前有效拆除充電樁充電對電能計量這方面的影響就更加繁瑣了，因為對技術(shù)設(shè)備的要求還比較低。

四、改進措施

1）充電站建設(shè)需要合理規(guī)劃，包括容量、充電器數(shù)量、充電計劃、充電方式、電壓等級等因素，但盡可能多地捕獲需要充電的電動汽車。 充電站建設(shè)應(yīng)根據(jù)商業(yè)區(qū)、寫字樓和城市整體的路況，以獲得最大的服務(wù)效益。

2）負(fù)載均衡：與普通電力負(fù)載不同，電動汽車可以集中存儲能量和分配消耗，以減少高峰和填補低谷。 高可靠性充電有利于均衡電網(wǎng)峰谷，改善電網(wǎng)負(fù)荷特征，減少電網(wǎng)高負(fù)荷運行帶去的調(diào)峰成本。 因此，管理電動汽車充電時間表，使其有序充電，合理調(diào)整優(yōu)化，可以大大提高電能質(zhì)量，達(dá)到削峰填谷的目的。

3） 增強諧波管理：①從諧波源著手，優(yōu)化裝載樁供貨商及設(shè)計基層單位，將諧波電壓限制在規(guī)定范圍內(nèi)。②可以安裝濾波裝置來此外補償諧波以及無功功率。包括無源濾波以及有源濾波裝置。調(diào)整辦法如下。短路元件應(yīng)由濾波變壓器、低電壓及與諧波源并聯(lián)的電流組成。當(dāng)LC器件的變壓器頻率與高次電流的頻率重合時候，L的感抗及C的容抗相等，互相抵消，產(chǎn)生高阻抗。通過此種形式過濾某個頻率信號，可以避免諧波流出電網(wǎng)。減少諧波對于供電系統(tǒng)的影響。

結(jié)束語

通過前述剖析可以得知，隨著充電樁的發(fā)生及逐步推廣，現(xiàn)代人已認(rèn)識到其在充電的過程中會對于電網(wǎng)及電能計量組成影響，為保證電網(wǎng)的安全可靠，以及電網(wǎng)測量的準(zhǔn)確性和公平性，現(xiàn)代人已經(jīng)對充電樁充電對不同線路的實際影響有了全面的認(rèn)識，旨在控制和預(yù)防。

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