電力系統(tǒng)大批量接入電動(dòng)汽車的穩(wěn)定性分析

趙云　李磊

摘 要：在我國(guó)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的強(qiáng)力推動(dòng)下，電動(dòng)汽車技術(shù)迅速發(fā)展，并趨于成熟。再加上人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，電動(dòng)汽車因?yàn)槠洫?dú)特的優(yōu)勢(shì)受到了青睞，取代了一部分的燃油汽車，具有顯著的環(huán)保效益。但是隨著電動(dòng)汽車應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和使用量的增加，大量的充電負(fù)荷成為了電動(dòng)汽車發(fā)展中必須解決的重要問(wèn)題，也給城市電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。為了解決問(wèn)題，本文圍繞電力系統(tǒng)大批量接入，對(duì)電動(dòng)用汽車的穩(wěn)定性進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；大批量接入；電動(dòng)汽車；穩(wěn)定性

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

1 電動(dòng)汽車概述

1.1 分類

根據(jù)消耗能源的差異，我們可以將電動(dòng)汽車分為3種類型。第一種，純電動(dòng)汽車。這種類型的能源只是電能，完全依賴電能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。第二種，插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。這種電動(dòng)汽車既可以依靠電能驅(qū)動(dòng)，也能使用汽車驅(qū)動(dòng)。第三種：燃料電池電動(dòng)汽車。這種電動(dòng)汽車的主要驅(qū)動(dòng)能源是清潔能源產(chǎn)生的電能。

目前，受到技術(shù)水平的限制，電池的容量有限，所以會(huì)對(duì)電動(dòng)用汽車的續(xù)航能力產(chǎn)生較大的影響，所以第一種純電動(dòng)汽車的普及有限，沒有大范圍推廣。但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，這種電動(dòng)汽車將是未來(lái)電動(dòng)汽車發(fā)展的主要趨勢(shì)。對(duì)于插電式電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)，其最大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)就是可以使用兩種動(dòng)力能源，不僅可以提高使用效率，而且靈活方便，再加上使用技術(shù)的成熟度高，所以開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。因?yàn)檫@兩種電動(dòng)汽車都需要汲取電網(wǎng)能源，具有充電行為，所以是本文研究的主要對(duì)象。

1.2 電動(dòng)汽車入網(wǎng)技術(shù)

電動(dòng)用汽車自身攜帶的蓄電功能和電池的充放電功能是電動(dòng)用汽車入網(wǎng)的技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，常用的入網(wǎng)技術(shù)主要有如下幾種：

第一種，以吸收非主流發(fā)電形式產(chǎn)生剩余電力的方式。我國(guó)主流的發(fā)電形式包括水電、火電和核電，因此這種方式就是說(shuō)吸收的剩余電力不是這三種發(fā)電形式產(chǎn)生的，所以作為電網(wǎng)的緩沖人容量，最主要的作用就是緩解用電高峰和低谷之間產(chǎn)生的波動(dòng)，降低電網(wǎng)的調(diào)度壓力。

第二種，采用相關(guān)的電動(dòng)汽車技術(shù)來(lái)補(bǔ)充不足的電網(wǎng)容量。換句話說(shuō)，這種入網(wǎng)技術(shù)就是利用電池或者車輛來(lái)為電網(wǎng)提供電能。

第三種，在停電時(shí)為家庭提供電源。在遭遇突發(fā)性事件時(shí)，例如火災(zāi)、地震、洪水等大規(guī)模災(zāi)害等，就可以使用這種功能。當(dāng)社會(huì)公共的供電系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，無(wú)法保證供電的穩(wěn)定性時(shí)，電動(dòng)汽車中的車載電池就可以作為家庭供電的來(lái)源，保障家庭的正常供電。

2 電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真模型

電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真可以根據(jù)仿真過(guò)程存在的差異，分為以下幾種類型，即電磁暫態(tài)過(guò)程仿真、機(jī)電暫態(tài)過(guò)程仿真、中長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)過(guò)程仿真。本文是在第二種類型的基礎(chǔ)上對(duì)電網(wǎng)供應(yīng)的穩(wěn)定性進(jìn)行的研究。

在具體的分析過(guò)程中，我們主要采用忽略定子回路電磁暫態(tài)過(guò)程的五階應(yīng)用作為電動(dòng)機(jī)的研究模型；勵(lì)磁系統(tǒng)則選擇可控硅勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的三階模型，主要是由勵(lì)磁器、調(diào)節(jié)器和勵(lì)磁電壓軟反饋3個(gè)部分組成。電力系統(tǒng)是由多個(gè)部分共同組成的，其中包含了各種元件和參數(shù)，而且眾多的元件之間還具有很強(qiáng)的耦合聯(lián)系，因此，電力系統(tǒng)中的每一個(gè)元件模型和不同的參數(shù)，都會(huì)對(duì)動(dòng)態(tài)仿真的結(jié)果產(chǎn)生影響，模塊的參數(shù)也就可能出現(xiàn)誤差，不利于提高動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確度。為了解決這一問(wèn)題，我們還需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分塊解耦動(dòng)態(tài)仿真分析。

3 分塊解耦動(dòng)態(tài)仿真原理

將電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型假設(shè)為黑箱系統(tǒng)。在這一系統(tǒng)中，黑箱的輸入就代表了在分母的邊界部位，分塊耦合動(dòng)態(tài)仿真輸入的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，所以黑箱的輸出結(jié)果就是解耦仿真得出的結(jié)果。

電力系統(tǒng)分塊解耦仿真利用PUM的量測(cè)數(shù)據(jù)將系統(tǒng)解耦成若干個(gè)子系統(tǒng)，只對(duì)其中一個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行研究，外部系統(tǒng)只需考慮及對(duì)研究系統(tǒng)的影響。在邊界母線處注入的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)代替發(fā)電機(jī)或者電池集中充電站仿真模型，外部系統(tǒng)對(duì)研究系統(tǒng)的影響就以動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的形式反映出來(lái)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著電動(dòng)系統(tǒng)的推廣和普及范圍擴(kuò)大，其在緩解環(huán)境壓力的同時(shí)，也導(dǎo)致充電負(fù)荷大量增加，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響逐漸增加。為了解決這一問(wèn)題，我們?cè)陔妱?dòng)汽車大量接入的前提下，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了簡(jiǎn)單討論。本文首先對(duì)電動(dòng)汽車及其入網(wǎng)技術(shù)的幾種類型進(jìn)行了說(shuō)明，然后通過(guò)建立動(dòng)態(tài)仿真模型，分析了分塊解耦動(dòng)態(tài)仿真的基本原理，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究奠定了理論基礎(chǔ)。當(dāng)然，本文并沒有對(duì)分塊解耦動(dòng)態(tài)仿真的過(guò)程和計(jì)算方法進(jìn)行論述，也沒有給出具體的實(shí)際案例，這一不足也是我們今后研究主要的完善方向。

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