基于配电台区负载动态限制的电动汽车有序充电就地控制策略

基于配电台区负载动态限制的电动汽车有序充电就地控制策略

胡可涵 ,胡健民 ,傅强 ,陈疆

国网新疆电力有限公司乌鲁木齐供电公司  830022

 摘要：随着政府和相关企业越来越关注对环境更好的电能，大量电动汽车被生产出来出现在人们的日常生活当中。电动汽车作为负荷比较大的用电负载，当它大规模地被接入电网进行充电时会对电网造成一定的影响，不利于电网安全、经济、稳定地运行。本文从电能管理角度浅显地分析了用电影响，探讨了电动汽车充电有序控制的策略

关键词：负载动态限制；电动汽车充电；充电桩控制；有序充电

引言

随着世界经济的快速发展，有利于环境保护的清洁能源问题日渐受到各国的广泛关注，其中以清洁电能作为动力的电能汽车得到了国家的大力支持。由此可以预见，在国家的大力扶持下、在国家出台的一系列政策的支持下，会有越来越多的人选择购买方便环保的电动汽车。

一、电动汽车的现状与发展

（一）国内外对于电动汽车的看法

我国对于电动清洁能源是抱极大支持态度的，这一点致使我国电动汽车行业迅速发展了起来。从2011年开始到2018年截止我国的电动汽车销量增加了一百多万台。此外很多欧洲国家也是十分看好电动能源的发展，一些国家还为此制定了燃油汽车禁售时间表，计划能在2030年左右用电力能源全面代替燃油接管汽车市场[1]。

（二）电动汽车充电对于电网造成的影响

电动汽车充电对于电网造成的影响主要在以下两个方面。首先是电能质量，在高负载用电地区，由于大规模的汽车需要充电，导致三相之前的供电路径会产生一定的谐波，从而对供电电能的质量产生比较大的动态污染，质量不纯。其次是用电平衡，所说的用电平衡就是在一天中的任何时段任何地区都可以达到用电量比较平衡的状态，因为当汽车集中在一个时间段进行充电时，对电网就是一个比较大的负荷。这里就不得不提到“分时电价”的策略了。

二、国内外电价的现状

由于近年国内外的用电量提高，分时电价的概念也被逐渐运用。分时电价就是按照符合用电负荷的峰、平、谷三个阶段制定从高到低的三种电价，主要用来避免用户在高峰时段集中充电[2]。虽然我国电能的供应量在我国相关工作人员的努力下达到了正常的数量。但国外大量电力消耗途径，可不仅仅是汽车，俄乌两国的战争，让俄罗斯对欧洲国家的电力供应，也在不断地下降，这也是电力价格不断上涨的原因。国外电价持续上升影响到的不只是国外民众，由于国外持续攀升的电价，致使很多需要大量电能来生产芯片的厂商因为电价提高而不得不提高相应的芯片价格。而我国很多设备的芯片都从国外一些生产芯片国家进购的，这也致使我国很多企业在购买芯片方面的费用被迫提高。

三、各类电动汽车特点与充电设备规划

（一）各电动汽车充电时段与模式

电动汽车也分很多种，例如，电动公交车、电动公务车、电动私家车等。首先是电动公交车，电动公交车通常是有自己的运营路线和规范的行驶时间，所以充电的时间也比较固定。一般都在同一时间充电、同一地点充电，这样的电动汽车就比较方便规划充电策略。这类电动车的特点是会使用快速充电模式进行充电，通常充电时间段，充电功率更大，可以提高车辆的续航能力。其次是电动公务车，电动公务车一般指政府部门用车，通常在白天使用，充电时间比较自由，充电地点一般也是在办公场所附近，比较集中。这类车辆一般集中在居民区或者商业中心的交流充电桩进行充电，且在居民区充电时一次性充满的比较多，对电池的伤害比较小。最后是电动私家车，电动私家车一般用于平常上下班或者节假日出游时，路线和使用时间都相对来说比较自由，范围更广、不确定因素更多。此类电动汽车的模式基本类似于公务用车。

（二）充电设备规划

因为不同车辆对于充电时间与地区的需求不一样，而且随着电动汽车运用的范围越来越广，所以在我看来，在设计好时段规范的时候，不如考虑将纯电动汽车的充电桩规划布局范围扩大到各地区，参考燃油汽车使用的加油站一样。根据用户需求，在做好成本规划的前提下确保充电桩可以成为一个像加油站一样能随时见到的东西。汽车一天的行驶位置无非起始点、路途中和终点三个。大部分的目的地都是没有那么远的所以在规划布局方面可以考虑在居民区和商业中心等人流量比较多的区域范围内合理设置充电桩。

四、有序充电控制策略

（一）刷卡充电

在充电时，难免会有车主因为自己的个人情况而将他人正在充电的车辆拔除的现象。所以我建议，当未来电动汽车像燃油汽车一样普及的时候，可以有专业的工作人员辅助充电，用户利用自己的充电卡在充电桩上刷卡使用，充好后由工作人员进行拔除。而还没有轮到充电的车主则不允许进入充电区而是进入充电等候区。这样就可以杜绝一切因为被其他车主拔除而导致电量不足的情况。

（二）充电桩

在布局规划充电桩时，可以适当提供一些快速充电桩，为所有电动汽车的车主节约时间。但因为对电网的冲击比较大，当大量汽车集中快充时会对台区电网的稳定经济运行带来极大影响，所以这些适量提供的快速充电桩可以供应给有紧急状况的车主使用。

（三）分区有序充电控制

由于一系列的因素，如电力系统的负载预测。所以在制定控制策略时应该充分考虑服务范围相互之间的配合，尽量做到既能覆盖所有的电动车辆的运行范围，又能在重叠区域提供经济的电力供应。

（四）有序接入

1、基于负荷优化

负载优化，即对该地区的所有电动车进行充电时间的控制，即之前提到的分时。首先，由专业人员对该范围内车辆数量进行市场调研后进入负荷建模步骤；其次，借此分析车辆的可调度比，对相关车辆进行荷电状态分类；最后，将分好的车辆按类型输入至优化程序后再建立目标函数，从而获取最优整体车辆接入的充电时刻[3]。

2、基于负载均衡的分配

负载均衡是指在考虑各小区车辆的可调度量的前提条件下将调度时刻分配至各小区。首先将各小区的调度情况和车辆状态规划为电池矩阵；然后再将供电的负载量和电池的约束值一起作为约束输入进优化程序中；最后再将该调度时刻的荷电进行整理分配。

五、结语

综上则为电动汽车有序充电的策略提供的参考，对国内外的电价以及各类电动汽车做出了归纳参考。合理设置的充电桩必然会为将来全国持续增多的电动清洁能源汽车提供便捷，安全有序的充电控制策略无论是在理论上还是现实社会中都有极其重要的意义。

参考文献：

[1] 徐文林,刘立平,许健,等. 基于配电台区负载动态限制的电动汽车有序充电就地控制策略[J]. 电力设备管理,2022(4):146-148,151.

[2] 杨陈,肖文乔. 充电站内引导电动汽车有序充电控制方法仿真[J]. 城镇建设,2020(9):348.

[3] 陈璐,王璨,胡昊,等. 三相不平衡配网下电动汽车有序充电控制策略[J]. 电气传动,2022,52(11):42-50.