电动汽车充电对配电网的影响及对策

电动汽车充电对配电网的影响及对策

贾宝林

国网山西省电力公司宁武县供电公司， 山西 宁武 036700

摘要：电动汽车的大规模使用将会对配电网产生直接影响。以某市一条10kV生活线路为对象，考虑了多种渗透率场景，从负荷、电网损耗和电压等几个方面分析了电动汽车充电对配电网的影响。分析结果表明当电动汽车渗透率较高时，车主的无控制充电行为将会对电网造成巨大的压力，而合理的电动汽车接入电网充电将有助于电网的经济运行。

关键词：电动汽车；充电桩；配电网；影响及对策

随着国家对智能电网重视程度的不断提高，为了能够提高配电网的运行效率，需要使用合适的方法保障电量的供给平衡。电动汽车作为这一部分的主要应用，具有较为重要的意义，能够在满足人们使用需求的同时，降低资源消耗量，因此，对电动汽车充电的建设具有较为重要的意义，并能够对配电网的结构、运行产生较大的影响。

1.充电机类型

电动汽车充电机是充电设施的重要组成部分，主要由整流装置、功率变换装置、滤波装置和控制装置组成。电动汽车充电机依照不同指标有不同的分类方式，总体上来说可分为车载式和非车载式两种。车载充电机安装在电动汽车内部，其功率较小，一般采用单相交流供电；非车载充电机安装在电动汽车外，与交流电网连接，并为电动汽车动力电池提供直流电能，比起车载型充电机，非车载充电机具有功率大，充电速度快等特点。

车载充电机首先对输入单相交流电进行不控整流，再经有源功率因数校正（APFC）环节及全桥隔离型DC－DC变换器输出为动力蓄电池充电。非车载充电机根据各变换环节采用的方式不同，主要可以分为３种：①不控整流＋斩波器，这类充电机属于早期产品，其体积大，效率低，谐波污染大，已逐渐被淘汰；②不控整流＋高频DC－DC变换器，虽然电网侧电流谐波依旧较大，但其体积小，成本低，是目前市场占有率最高的充电机；③PWM整流＋高频DC－DC变换器，这类充电机最大的优点功率因数高，变换效率高，能将谐波电流限制在很低的水平，然而其技术复杂、成本高，尚未广泛应用。

2.电动汽车充电对配电网的影响

2.1对负荷的影响

电动汽车在随机充电时，线路在电动汽车渗透率下的典型日负荷曲线主要表现出以下特征：线路的原始负载率较低，最小值为17.92%，最大值为43.31%；负荷峰值出现在晚上7:00-9:00，其中晚上10:00-早上7:00的负荷较低；早上8:00-下午6:00的负荷趋于平稳。综上，电动汽车充电时，其负荷将与线路的原始峰荷叠加，并出现新的峰荷；电动汽车渗透率=100%时，线路的最大负载率为86.62%，而较大的峰谷差将会增加电网的运行成本。

2.2加大变压器损耗

在对电动汽车充电时，配电网能够提高变压器损耗，具体可以通过以下两个方面来了解：①在对电动汽车充电时，由于其需要连接其他设备，进而在使用的过程中，变压器能够受到一些影响，虽然影响较小，但在持续充电时，其能够增大变压器的损耗，降低配电网的经济性；②在对电动汽车的电池充电时，设备中的负荷具有一定的变化，其能够通过线路向变压器中传递，进而能够对系统中的变压器造成影响，加快变压器的消耗量。

2.3智能充电的方法简介

文章研究的智能充电法就是以二十四小时的短期负荷预测为数据基础进行研究，并对电动汽车接入配电网的充电负荷进行离线的优化工作。结合现阶段的实际情况分析，在短期内预测负荷值会出现的误差一般在5%左右，这样较小的误差，就能保障智能充电法的数据信息是最为接近实际情况的。在研究智能充电法时为了能够真正的模拟现实的情况可以设计很多的不同充电条件，例如，设计不同的充电时间和负载率问题。一般情况下人们的工作结束时间都在下午6点左右，我们预设下午6点到次日早上7点电动汽车会接入电网进行充电；要想能够保证配电网线路的经济性和可控性，就可以假设电路的某个特定值大于负载率时，电动汽车才能在配电网络中进行充电，并且在接入电网进行充电以后，这个时段的电网负载率一定要小于这个值。我们假设这个充电是在下午6点至次日的早上7点，电动汽车能够接入配电网的充电的条件是当负载率小于40%时；而且，50%左右的电动汽车在进行充电的时候对于小路优化后的负载率也要达到平均值小于50%；当电动汽车进行100%充电的时候，一般优化后的线路负载率也要小于65%左右。

这样的智能充电方法不只是可以在固定的时段进行应用，还可以在设置好相应的充电条件以后在任何可以充电的时段进行灵活的控制。全面的应用智能的充电方法以后就能够实现负荷曲线平滑的进行，这对于配电网络的影响也会逐渐减少，为电动汽车的车主科学化、合理化的安排充电方案，对于配电网络的保护和用户利益的保护都起到了一定的作用。

3.电动汽车充电的控制策略

3.1加大研发投入力度

在控制电动汽车充电的过程中，需要加大研发投入力度，具体可以通过以下两个方面来了解：①在科技不断发展的背景下，电动汽车的使用量不断增大，但在汽车充电时，存在一定问题影响线路的正常运转，为了改善这一问题，需要对汽车的充电负荷进行调整。②由于电动汽车在充电的过程中，容易发生故障，影响汽车的使用，进而在研究的过程中，可以制定相应的应急预案，另外，为了能了解电池情况，需要在充电站安装电池检测装置，在充电的过程中，观察电池使用情况，对存在问题的客户给予适当的建议，保障电动汽车的正常使用。

3.2合理规划电网运行

在控制电动汽车充电的过程中，需要合理规划电网运行，具体可以通过以下两个方面来了解：①在电动汽车充电时，由于不同种类的车辆在充电的过程中，电流的运行方法不同，容易影响电池的寿命，需要制定有序的充电制度；②在规范电网运行时，可以应用充电指引制度。

3.3提高供给平衡

在控制电动汽车充电的过程中，需要提高供给平衡，具体可以通过以下两个方面来了解：①由于电动汽车中的充电模式有整体充电、更换充电两种，其中更换电池充电法相对较便捷，进而需要稳定电池中的负荷；②随着电动汽车充电技术的不断应用，电动汽车在运行的过程中，需要将配电网中薄弱的部分进一步完善，保障电池中的负荷合理，使电池提高使用寿命。

4.展望

目前，我国电动汽车产业正处于快速发展期，现有居民小区供电容量难以满足日益增多的私家车充电需求。规模化的私家电动汽车随机接入配电网，可能使配电网谐波含量超标、电压短时间大幅度下降，并造成电压不平衡度超标等问题。因此，在升级改造配电网，增加配电容量的同时，应积极研究有序充电控制方法，引导用户进行有序充电，改善配电网的电压质量。

基于目前的研究现状，未来的一些研究方向包括但不限于以下几方面：

①评估居民小区接纳电动汽车充电能力，指导居民小区合理建设充电桩，并深入分析规模化充电引起的电压短时间的大幅下降和电压不平衡问题。

②在制定电动汽车充电控制策略时，要兼顾相间的有序充电，在三相之间均匀分配充电负荷。

③研究分布式电源与电动汽车充电协调控制方法以及分布式电源与电动汽车充电站的规划问题。

结语：

电动汽在充电过程中会对电网造成一定影响，为了改变这一现状，保障汽车的稳定运行，需要对输电网进行合理维护，使电动汽车在充电过程中，提高电量的稳定性，另外，为了能降低配电网受到的影响，需要重新规划电网，提高电池的储能能力。

参考文献：

[1]李振坤，田源，董成明，等．基于随机潮流的含电动汽车配电网内分布式电源规划［J］．电力系统自动化，2014，（16）：60-66.

[2]李惠玲,白晓民.电动汽车充电对配电网的影响及对策[J].电力系统自动化,2011,35(17):38-43.