插电式电动车（PEV）在配电网的渗透率分析及对配电网的影响

彭素江 周红莲 曹新慧 赵军

摘 要：根据节能节能减排的要求，能够有效替代燃油汽车的插电式电动车（PEV）会逐步增多，对配电网的影响也逐步加大。在此背景下，本文研究一种插电式电动车（PEV）的不同渗透率对配电网的影响。以实际的系统为样本案例，研究不同PEV渗透率条件下对配电网的影响，同时研究了如何协调PEV充电之间的关系，从而降低对配电网的影响程度。算例结果验证了方法的有效性和实用性。

关键词：配电网 渗透率 插电式电动车

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）02（a）-0072-02

目前的配电系统结构是有能力适应不协调PEV的低渗透水平充电，然而，PEV市场的加速增长是预计在未来几十年会导致更高的渗透率，额外的能源消耗可能增加相当多的在配电网上加载[1，2]。这样的增加将会产生重大后果：热过载，更高损耗，电压限制违规，局部变压器退化，以及高次谐波失真。因此，在配电网络中PEV渗透率也很高，并控制和监控PEV充电，这被称为协调收费，升级当前的系统基础设施从而可以适应不协调的充电。

在文献[3]中，一项研究确定了PEV的最佳渗透，然而使用的PEV充电模式是简单，假设充电时间是刚性，PEV的作用对配电系统电能质量进行了调查。在文献[4]中，所有的电池充电被认为是相同的开始时间和持续时间。消费固有的变异性，使人员习惯因此在文献[3]和[4]中被忽略。该智能计量和需求侧管理在分销中的优势系统在文献[5]中进行了研究，其中包括考虑协调PEV充电。研究人员认为100英里以内的所有行程将以电动方式驾驶。

然而，以上研究并没有研究不同PEV渗透率条件下对配电网的影响。为此，本文研究了不同的PEV渗透率对配电网的影响以及如何协调PEV的充电。

1 样本案例介绍

总线12.66kV系统探讨如图1所示，作为研究案例。该系统包含一个混合的住宅，商业工业客户份额的23%、67%、10%，系统数据和类型顾客，假定电压限制是5%的标称值，该系统的总峰值负载为4.37MVA。

PEV计费模式中使用的数据来自英国国家旅行调查局。PEV充电模式考虑的目的是充满电。对于所有旅行，道路等级被采用，正常分布在-8%和8%。假设20年研究期间PEV渗透率最低为1%，线性增加，直到研究期末达到20%，假设PEV在家中充电，使得系统上的PEV额外负载仅位于住宅，即该组PEV母线与一组住宅负载总线相同。

所有系统总线都被假定为候选人可派遣和PVDG连接。对于WDG，只有34、35、36、37和38班车被认为是候车总线。WDG和PVDG输出功率基于中央中心分选过程离散为6个状态。

2 分析结果与讨论

周末的消费高于平日的消费，周末的晚些时候出现了消费高峰：在下午5点之前和下午6点，而不是下午4点到下午5点。在工作日也可以观察到，在下午7点之前和晚上10点的时间内产生相对较高的消费，这是由于周末长途旅行的概率较高。考虑到旅行和环境温度，对消费的量来说是显著的。7月份，由于日间旅行时间长，空调使用量增加，峰值较高。另外，3月份的消费高峰期从下午4点开始，到7月5日下午5时，峰值转移到6点之间。下午7点由于7月份的日间工作时间较长，与教育有关的旅行较少，司机往往比3月份晚回家。与教育有关的旅行也导致3月份凌晨1点之间发生的峰值相对较低，与PEV充电相关的排放量减少，允许的最小PEV渗透量的总排放量减少了21.4%。如果系统中允许的渗透率扩大，则可以增加该百分比，这在下一种情况下可以看出，对于正在研究的系统，总体系统成本和排放值假设为重要，峰值负载为4.37MVA。

3 结语

为了协调PEV充电是足够的，仍然需要不協调的PEV充电的过渡期。所提出的方法可以帮助不发达国家更好地评估PEV对他们的系统的影响，使他们能够在部署充电协调基础设施之前收集关于PEV充电需求的更多信息。

参考文献

[1] U.S.Environmental Protection Agency. [EB/OL].http：//www.epa.gov/climatechange/Downloads/ghgemissions/.

[2] D.Wu，D.C.Aliprantis，and K.Gkritza.“Electric energy and power consumption by light-duty plug-in electric vehicles[J].IEEE Trans.Power Syst.，2011，26（2）：738-746.

[3] A.H.Hajimiragha，C.A.Canizares，M.W. Fowler，et al.A robust optimization approach for planning the transition to plug-in hybrid electric vehicles[J].IEEE Trans.Power Syst， 2011，26（4）：2264-2274.

[4] J.C.Gomez，M.M.Morcos.Impact of EV battery chargers on the power quality of distribution systems[J].IEEE Trans.Power Del.， 2003，18（3）：975-981.