电动汽车充电对电网影响及应对策略研究

邓志伟 李淑春

【摘  要】汽车产业朝着低碳、清洁、高效、智能方向转变已成必然趋势。随着技术不断完善、成本快速下降，电动汽车的环保、经济、智能等属性得到越来越多消费者的认可，在汽车市场中的份额不断扩大。随着电动汽车保有量的快速增长，其大规模接入将会对电网造成一系列不可忽视的影响。本文简单分析了电动汽车充电对电网影响，阐述了电动汽车充电对电网影响因素，针对电动汽车充电在电网影响方面的应对策略展开了深入研究分析。

【关键词】电动汽车充电;电网影响;应对策略

引言：

电动汽车具备有环保、节能等特点越来越受到人们青睐，使用电动汽车，能够在提高能源利用率的同时减少对环境的污染和破坏。当前世界多数国家制定有相应政策促进电动汽车行业发展，我国在电动汽车行业方面给予不限号等政策支持，电动汽车迅猛发展。电动汽车充电属于负荷的一种，在充电行为方面有着随机性特点，电动汽车的无序充电非常容易导致电网受到不利影响，必须要提高在电动汽车充电方面重视度。在 V2G 技术出现后，电动汽车与电网连接不仅可以作为一种负荷，也可以作为电源使用，在用电高峰为电网提供电能，在用电低谷从电网吸收电能，使电网峰谷差得到有效控制。因此，做好电动汽车充电对电网影响探索，给予针对性的应对控制策略十分关键，本文就此展开了研究分析。

1 电动汽车充电对电网影响

1.1 能源供给

电动汽车保有量越来越多，电动汽车耗电量在社会总用电量方面比例有明显增加，电动汽车无序充电在较为极端情况下会出现极充电峰值，选择电网建设以及新增装机容量等方式满足电网新增符合需求，将非常容易导致电网设备利用率严重下降，给整个电网资源带来不必要的浪费。

1.2 稳定运行

电动汽车充电存在有非常大随机性特点，电力系统中接入过多电动汽车后，容易增加在电力系统运行和控制等方面的不确定性，进而影响电网的稳定运行。另外，大规模电动车接入电网后在无序充电过程中其负荷峰值可能超过整个电网限度，对电网供需平衡造成严重影响，电网电压稳定性无法得到保证。

1.3 电能质量

电动汽车充电设备属于一种非线性的电子设备，将其接入电网，容易导致电网出现谐波污染，造成电网电能质量的严重下降。如果未给予针对性的处理措施，还容易降低功率因数、出现电压畸变等情况，对电容器以及变压器设备的正常运行带来不利影响。在大规模电动汽车无序充电过程中，配电网整个质量严重下降。

1.4 继电保护

以往的配电网受电端属于无源辐射型网络，继电保护操作相对较为简单。电动汽车的充电规律很大程度上受到车主出行习惯因素影响，电动汽车接入电网充电，容易导致电网负荷准确预测受到影响，电网监控以及调度难度有明显增大。另外，如果允许电动汽车向配电网放电，那么电动汽车还将作为移动分布式电源，改变配电网辐射状供电模式，不再单穿的从变电站向着用户端流动，很大程度上增大继电保护设计复杂性，如果未做好各项配合，容易有保护误动等情况出现，供电可靠性降低。

1.5 网络损耗

在负荷高峰时间段，有较大规模电动汽车充电时，所产生的充电负荷非常容易降低电网电压以及供电紧张，同时导致线路的损耗和变压器损耗增大。

2 电动汽车充电对电网影响因素

首先，电动汽车普及程度，当前我国电动汽车数量相对较小，对配电网的影响还不是十分明显，随着电动汽车数量的增多，将会对电网产生越来越大影响;其次，电动汽车类型，不同功能电动汽车在充电时间和使用时间方面存在有明显差异性，不同充电时间，会给配电网造成不同影响;再次，电动汽车的起始充电时间，在配电网运行高峰情况下充电，会很大程度上影响配电网的安全运行;最后，电动汽车充电方式，当前我国个人电动汽车充电多选择整车充电方式，公交车等主要使用电池充电。

3 电动汽车充电对电网影响的应对策略

3.1 有序充电方法

从电网符合角度来讲，必须要避开电网常规用电高峰，对电动汽车充电负荷给予合理分散，减少电动汽车充电对电网其他负荷造成的额冲击，节约发输配电方面建设成本，维持电动汽车与电网之间的协调稳定发展。因此，需要从电动汽车日耗电量需求角度展开分析，利用技术或者经济方面手段引导电动汽车展开有序充电，利用充电站完成充电，提高电动汽车充电管理水平。

在实际应用中，可采取分时电价方式调控电动汽车的充电行为，试下对电动汽车充电的有序控制，这一控制方法从充电运行经济效益最大化角度出发分析考虑，以满足电动汽车用户充电需求等作为约束条件，建立相应的优化模型。利用模型模拟，分析有序充电和无序充电情况下典型日负荷曲线，无序充电模式下，夜间晚高峰，会有非常多电动汽车接入配电网，峰谷差明显增大。选择有序充电模式，虽然未增大晚高峰情况，但是夜间谷电期，购电价格相对较为便宜，充电站为了获取更多的经济效益，会在这一时间段给电动车集中充电，出现有新的夜间电网局部用电高峰，表明随着电动汽车的大量接入电网，仅采取分时电价方式针对电动汽车的充电行为进行调控非常容易造成大量电动汽车在低电价时间段充电，电网出现新的用电高峰。因此，为了实现对电动汽车充电对电网影响的有效控制，仅采取分时电价方式有序充电还远远不够，未来还需要在这一方面展开更为深入全面分析研究。

3.2 谐波抑制技术

电动汽车充电站接入电网前需要做好对谐波的抑制，以改善电能质量。当前所使用的谐波抑制技术主要集中在以下几个方面：第一，增加换流装置脉动数，当前充电站存在有较大的低次特征谐波电流，为了实现对这一谐波电流的有效抑制，充电站厂家需要进行技术审计，利用多重移相叠加等技术，提高脉动数。为了避免更换充电站设备所造成的成本增大情況，可利用现有充电站，对充电站进线改装二次绕组整流变压器，实现对低次特征谐波电流的有效抑制;第二，使用无源型交流滤波器，该滤波装置由电抗器、电阻器和电容器等组合而来，与充电站负荷并联连接，不仅有滤波作用，同时还具备无功补偿特性，能够满足调压方面需要。该设备结构简单、方便维护、运行可靠性高，当前在充电站方面有着非常广泛应用，在容量设计方面，不仅能够满足谐波电流吸收需要，同时还不会有无功补偿出现;第三，有源滤波器，充电机的负荷特性变化相对较快，很难保持滤波、调压以及无功补偿方面要求始终协调，导致无源滤波无法满足各个方面需要，可考虑使用有源滤波技术，利用有源滤波器达到理想的效果。

4 结语

电动汽车充电会给电网带来较大的影响和冲击，必须要结合实际情况给予针对性的控制策略。从有序充电方法和谐波抑制技术两个方面出发，减少电动汽车充电对电网的影响和冲击，为我国电动汽车的发展打下良好基础。

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（作者单位：国网江西省电力有限公司鹰潭供电分公司）