电动汽车规模化应用后宁夏电网适应性研究

任大江 冯 雪

（国网宁夏电力公司经济技术研究院，宁夏 银川750001）

0 引言

在国家政策的大力推动下，宁夏地区电动汽车产业将步入快速发展阶段。电动汽车负荷具有大功率、非线性、冲击性及波动性的特点，大量接入后将会对宁夏负荷体系的构成产生较大影响，同时使得电网产生谐波、三相不平衡、电压波动与闪变等电能质量问题。

1 对电网负荷特性的影响

预计 2015年，宁夏地区常规负荷接近12000MW，电动汽车负荷约占常规负荷的0.3%左右，“十三五”后期，随着电动汽车的不断推广和发展，传统负荷占比将会逐年下降，至2020年，电动汽车负荷约占宁夏地区负荷构成的6%左右。

随着电动汽车的快速发展，使其逐渐成为一种重要的用电负荷，在增加用电量的同时，由于可以在电网负荷低谷时段充电，发挥“填谷”作用，也会使得全社会用电的负荷特性发生变化。

城市用电高峰集中在白天，晚上是用电低谷，宁夏配电网长期以来一直存在日夜峰谷差大的问题。而大部分电动汽车一天当中只有5%左右的时间处于工作状态，其它时间基本都处于空闲状态。因此，可以利用电动车在夜间的电力低谷期充电，在不影响续驶里程的前提下，在负荷高峰期将部分能量回馈给电网，从而达到削峰填谷的作用，减少为维持电网低负荷运转而引起的调峰费用，使电网释放出最大的利益。

2 对电网损耗的影响

当线路无电动汽车接入充电时，线路平均负载率低，导致线路负载损耗率低（线路损耗率与变压器铜损损耗率之和），而变压器空载损耗率偏高，线路总损耗率也较高；当电动汽车接入电网充电，提高了线路负载率，负载损耗率相应增加，空载损耗率减少。

在电动汽车负载率为40%时，负载损耗率与变压器空载损耗率相等，线路损耗率为最低，线路处于最佳运行区域。当电动汽车负载率从50%增加到100%时（此时电动汽车充电负荷达到线路最大负荷），线路负载损耗率迅速增加，空载损耗率减少，整条线路的损耗率大大增加，线路过渡到非经济运行区域。

3 对电能质量的影响

3.1 谐波污染

电动汽车充电设备采用整流技术将交流电转换成直流电，经输出控制回路直接向电动汽车汽车充电，是典型的电力系统非线性负荷，在工作过程中会产生大量高次谐波，影响供电电能质量，干扰同一连接点的用电客户，甚至引起变压器、电缆、补偿电容器组、电子测控装置等设备的烧毁或误动。

电动汽车充电机是电网的非线性负荷，会产生注入电网的电流谐波，主要为6±1次谐波，其中5次和7次谐波电流含有率较大，对电网造成了污染。电动汽车充电站在设计、投入运行前必须对谐波问题进行评估预测，并提出相应的电能质量改善方案，以期不影响电力系统安全稳定运行。

3.2 电压越限

当线路负载率较低时，合理的电动汽车接入电网充电将会提高线路的运行效率，使线路经济运行，但是当电动汽车负载率较高时，由于流经线路和变压器的电流增大，导致线路负载过重，线路的负载损耗增加，从而让线路从经济运行区域转变到非经济运行区域。高负载率的电动汽车接入电网充电会影响线路的节点电压，尤其是末端节点电压会严重下降，影响用户的正常用电。随着电动汽车负载率的增加，无控制的电动汽车充电需求会对电网产生较大的负面影响，应当对其加以控制和引导。

3.3 三相不平衡

不同发展规模的电动汽车在自由和有序充放电两种情况下接入对电网节点电压影响。通过电动汽车有序充放电可以有效改善节点电压不平衡。可以建立多目标规划模型在不同的充放电情景模式下一并降低网损和解决电压不平衡问题。从供需平衡、配电网电压越限以及电压三相不平衡多个角度来研究电动汽车对于现有配电网的影响。对于配电网三相不平衡问题，以负序电流与正序电流的比值来表征配电网节点的三相不平衡程度。大量的电动汽车接入将只会导致系统供需不平衡以及电压偏差过大。只有在特定的运行场合，大量电动汽车充电才会导致电压三相不平衡。电动汽车充电如果能够合理的在三相之间进行分配，就能够有效的解决三相电压不平衡问题。

4 结束语

2015～2020年将是宁夏电动汽车快速发展相当重要的5年。预计到2020年，电动汽车的大规模使用可能会使电力负荷快速增长，这对于电网负荷峰谷差日益增大的电网而言，产生了巨大的输配电压力。建议供电公司针对电动汽车进行专门的负荷预测，以及负荷特性研究。

如果电动汽车用户在负荷高峰期对电动汽车进行充电则会增加电网的负荷，不利于对电网的负荷调节。因此，在电动汽车普及之后应该对消费者进行正确的引导，建议政府相关部门应该出台相应政策，鼓励电动汽车用户在负荷低谷时再对电动车进行充电。可以对在选定时间内充电的用户实行优惠政策，即分时段计费法。这样不仅可以让在正确时间段充电的用户得到实惠，而且利用充电负荷进行电网负荷调节能够提高电力系统经济效益。

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