电力系统大批量接入电动汽车的稳定性分析

赵云　李磊

摘 要：在我国科学技术进步的强力推动下，电动汽车技术迅速发展，并趋于成熟。再加上人们环保意识的增强和环境保护要求的不断提高，电动汽车因为其独特的优势受到了青睐，取代了一部分的燃油汽车，具有显著的环保效益。但是随着电动汽车应用范围的扩大和使用量的增加，大量的充电负荷成为了电动汽车发展中必须解决的重要问题，也给城市电网运行的安全性和稳定性带来了新的挑战。为了解决问题，本文围绕电力系统大批量接入，对电动用汽车的稳定性进行了讨论。

关键词：电力系统；大批量接入；电动汽车；稳定性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.128

1 电动汽车概述

1.1 分类

根据消耗能源的差异，我们可以将电动汽车分为3种类型。第一种，纯电动汽车。这种类型的能源只是电能，完全依赖电能进行驱动。第二种，插电式混合动力电动汽车。这种电动汽车既可以依靠电能驱动，也能使用汽车驱动。第三种：燃料电池电动汽车。这种电动汽车的主要驱动能源是清洁能源产生的电能。

目前，受到技术水平的限制，电池的容量有限，所以会对电动用汽车的续航能力产生较大的影响，所以第一种纯电动汽车的普及有限，没有大范围推广。但是随着科学技术的不断进步，这种电动汽车将是未来电动汽车发展的主要趋势。对于插电式电动汽车来说，其最大的应用优势就是可以使用两种动力能源，不仅可以提高使用效率，而且灵活方便，再加上使用技术的成熟度高，所以开始进入产业化发展阶段。因为这两种电动汽车都需要汲取电网能源，具有充电行为，所以是本文研究的主要对象。

1.2 电动汽车入网技术

电动用汽车自身携带的蓄电功能和电池的充放电功能是电动用汽车入网的技术的基础。目前，常用的入网技术主要有如下几种：

第一种，以吸收非主流发电形式产生剩余电力的方式。我国主流的发电形式包括水电、火电和核电，因此这种方式就是说吸收的剩余电力不是这三种发电形式产生的，所以作为电网的缓冲人容量，最主要的作用就是缓解用电高峰和低谷之间产生的波动，降低电网的调度压力。

第二种，采用相关的电动汽车技术来补充不足的电网容量。换句话说，这种入网技术就是利用电池或者车辆来为电网提供电能。

第三种，在停电时为家庭提供电源。在遭遇突发性事件时，例如火灾、地震、洪水等大规模灾害等，就可以使用这种功能。当社会公共的供电系统出现问题，无法保证供电的稳定性时，电动汽车中的车载电池就可以作为家庭供电的来源，保障家庭的正常供电。

2 电力系统的动态仿真模型

电力系统的动态仿真可以根据仿真过程存在的差异，分为以下几种类型，即电磁暂态过程仿真、机电暂态过程仿真、中长期的动态过程仿真。本文是在第二种类型的基础上对电网供应的稳定性进行的研究。

在具体的分析过程中，我们主要采用忽略定子回路电磁暂态过程的五阶应用作为电动机的研究模型；励磁系统则选择可控硅励磁调节器的三阶模型，主要是由励磁器、调节器和励磁电压软反馈3个部分组成。电力系统是由多个部分共同组成的，其中包含了各种元件和参数，而且众多的元件之间还具有很强的耦合联系，因此，电力系统中的每一个元件模型和不同的参数，都会对动态仿真的结果产生影响，模块的参数也就可能出现误差，不利于提高动态仿真结果的准确性和精确度。为了解决这一问题，我们还需要对系统进行分块解耦动态仿真分析。

3 分块解耦动态仿真原理

将电力系统的动态模型假设为黑箱系统。在这一系统中，黑箱的输入就代表了在分母的边界部位，分块耦合动态仿真输入的实际测量数据，所以黑箱的输出结果就是解耦仿真得出的结果。

电力系统分块解耦仿真利用PUM的量测数据将系统解耦成若干个子系统，只对其中一个子系统进行研究，外部系统只需考虑及对研究系统的影响。在边界母线处注入的实测数据代替发电机或者电池集中充电站仿真模型，外部系统对研究系统的影响就以动态数据的形式反映出来。

4 结束语

综上所述，随着电动系统的推广和普及范围扩大，其在缓解环境压力的同时，也导致充电负荷大量增加，对电力系统稳定性的影响逐渐增加。为了解决这一问题，我们在电动汽车大量接入的前提下，对电力系统的稳定性进行了简单讨论。本文首先对电动汽车及其入网技术的几种类型进行了说明，然后通过建立动态仿真模型，分析了分块解耦动态仿真的基本原理，为电力系统稳定性的研究奠定了理论基础。当然，本文并没有对分块解耦动态仿真的过程和计算方法进行论述，也没有给出具体的实际案例，这一不足也是我们今后研究主要的完善方向。

參考文献：

[1]肖勇，张明晔，张永旺等.考虑系统静态电压稳定性的电动汽车充电设备就地控制方法研究[J].电力系统保护与控制，2015，13（02）：30-37.

[2]唐晓瑭，倪桦，王永生.电动汽车供电能源优化组合及智能充电策略[J].电力建设，2013，12（06）：111-115.

[3]甄浩庆，王建全，杨朝阳等.通过电动汽车换电站提高电力系统暂态稳定性的研究[J].机电工程，2014，02（29）：229-233.

[4]郑颖，孙近文，张冲等.考虑电动汽车接入的配电系统静态电压稳定裕度研究[J].电工技术学报，2014，08（10）：20-26.