電動(dòng)汽車站對電力系統(tǒng)的影響

廖力 劉建

摘要：大規(guī)模電動(dòng)汽車充電將對現(xiàn)有配電網(wǎng)帶來明顯影響，若不對充電負(fù)荷采取干預(yù)措施，勢必增加發(fā)電及輸配電基礎(chǔ)設(shè)施投資。在配電網(wǎng)方面，電動(dòng)汽車充電將帶來加速變壓器損耗、提高線損、引發(fā)配電網(wǎng)線路擁堵等問題，導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性下降。本文主要分析了電動(dòng)汽車興起的背景，充電對電力系統(tǒng)造成的影響以及解決措施。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車;電力系統(tǒng);充電負(fù)荷

一、新能源汽車興起的背景

1.1全球石油價(jià)格上漲的推動(dòng)

全球石油資源儲(chǔ)量的稀缺性毋庸置疑，幾個(gè)經(jīng)濟(jì)大國能源緊缺問題嚴(yán)重，現(xiàn)階段仍以石油為主要燃料的汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到極大威脅。因此，發(fā)展新能源汽車成為世界汽車工業(yè)持續(xù)發(fā)展的必然選擇。汽車制造廠商也看到了新能源汽車的發(fā)展空間，開始加大研發(fā)和推廣的力度。各國政府也適時(shí)推出了一些優(yōu)惠政策對新能源汽車的購買和銷售予以補(bǔ)貼，新能源汽車行業(yè)獲得了前所未有的發(fā)展良機(jī)。

1.2各國石油自給率不足

世界上主要汽車消費(fèi)國的石油自給率水平不高，石油的儲(chǔ)備越來越不能滿足各國消費(fèi)的需要。降低石油依賴己成必然選擇。從政治和經(jīng)濟(jì)的角度考慮，鼓勵(lì)發(fā)展新能源汽車、降低石油對外依賴度是各國政府制定汽車產(chǎn)業(yè)政策的必然選擇。

1.3世界各國家和地區(qū)汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格

現(xiàn)今汽車尾氣己成為組成溫室氣體的重要污染物。針對汽車污染問題，世界各個(gè)國家和地區(qū)針對汽車尾氣排放的標(biāo)準(zhǔn)也越來越嚴(yán)格，此時(shí)，發(fā)展新能源汽車成為各大廠商的新選擇，因?yàn)樾履茉雌嚨纳a(chǎn)和使用會(huì)從根本上解決汽車尾氣排放問題。

二、電動(dòng)汽車充電對電力系統(tǒng)的影響

2.1影響電力的用電平衡

在城市地區(qū)人口通常較為密集，用電量具有一定的限制。尤其是在電動(dòng)汽車進(jìn)行集中式充電時(shí)，因電量分配的限制性，常對電網(wǎng)形成較大的用電負(fù)荷，影響整個(gè)電力系統(tǒng)的用電平衡。因此在進(jìn)行大規(guī)模的充電時(shí)，就應(yīng)該考慮電力的用電平衡問題。應(yīng)加大對于電動(dòng)汽車充電的協(xié)調(diào)控制，避免線路、區(qū)域配電變壓器過載的情況發(fā)生，進(jìn)而提高配電網(wǎng)的安全可靠性與運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2.2影響電能的質(zhì)量

在具體的充電樁接入電網(wǎng)過程中，不同的電動(dòng)汽車匯聚度，以及不同的接入水平下的充電行為，都會(huì)影響配電網(wǎng)電壓的水平。電壓的變化會(huì)直接的影響到電流的變化情況，電網(wǎng)在低電壓的情況下運(yùn)行時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的無功功率、有功功率加大，進(jìn)而增加成本。因此應(yīng)盡量的避免電動(dòng)汽車的無序并網(wǎng)充電，特別是在負(fù)荷高峰期，進(jìn)行接入充電的操作，更會(huì)加劇負(fù)荷的峰谷差，進(jìn)而給區(qū)域電網(wǎng)形成負(fù)荷壓力，最終影響電能的質(zhì)量。電動(dòng)汽車用戶用車行為和充電時(shí)間與空間的隨機(jī)性強(qiáng)，使得電動(dòng)汽車充電負(fù)荷具有較大的不確定性，使得電網(wǎng)的控制難度大大增加。若大量電動(dòng)汽車選擇在同一時(shí)刻充電，很可能極大增加系統(tǒng)最大負(fù)荷，使電網(wǎng)峰谷差率不斷加大，規(guī)?；妱?dòng)汽車充電將進(jìn)一步加大電網(wǎng)的峰谷差率，造成發(fā)電成本高、電網(wǎng)運(yùn)行效率低，很可能造成局部區(qū)域電能供應(yīng)緊張，使當(dāng)?shù)氐呐潆娫O(shè)施過載等問題，增加電網(wǎng)運(yùn)營管理的難度。

2.3形成諧波影響，造成電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)污染

當(dāng)大量的電動(dòng)汽車充電樁接入電網(wǎng)后，對于負(fù)荷較多的用電端部分，三相之間的供電交替情況，會(huì)產(chǎn)生一定的諧波影響。諧波具體講，就是電壓傳播過程中，夾雜在電壓信號(hào)中的雜波信號(hào)。諧波可以影響電網(wǎng)內(nèi)潮流計(jì)算的有效性，提高網(wǎng)絡(luò)消耗量，對高壓設(shè)備來講，會(huì)產(chǎn)生額外的消耗。諧波對通信線路的影響，主要有兩種，分別為電磁干擾影響、靜電感應(yīng)影響。對于不對稱的輸電線路，需要同時(shí)考慮兩種影響因素，而對于對稱運(yùn)行的輸電線路，僅考慮高次諧波的靜電感應(yīng)效應(yīng)。諧波影響從側(cè)面反映出，用電端對于電網(wǎng)的污染情況，充電樁的動(dòng)態(tài)污染直接的影響著電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

三、降低電動(dòng)汽車對電力系統(tǒng)影響的應(yīng)對措施

3.1加強(qiáng)對電動(dòng)汽車充放電的技術(shù)研究

針對電動(dòng)汽車對電力系統(tǒng)的影響，相關(guān)技術(shù)的開發(fā)利用對于解決問題具有重要意義。通過智能控制手段有效調(diào)整電動(dòng)汽車充放電的策略和進(jìn)行相關(guān)充電設(shè)備的科學(xué)規(guī)劃，有助于加強(qiáng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

3.2改變電動(dòng)汽車的商業(yè)運(yùn)營模式

目前，電動(dòng)汽車的使用多集中于公共交通工具的應(yīng)用方面，這為通過改變商業(yè)運(yùn)營模式而有效調(diào)整電動(dòng)汽車的充電規(guī)律提供了可能性。例如，可以通地更換電池等手段避開電力系統(tǒng)的用電高峰期，或集中在用電低谷其進(jìn)行電動(dòng)汽車的集中充電，這對于提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、改善電力負(fù)荷狀態(tài)具有重要意義。

3.3建立分時(shí)充電電價(jià)

通過調(diào)整不同用電時(shí)段的電價(jià)，利用價(jià)格優(yōu)勢引導(dǎo)電動(dòng)汽車用戶的充電行為，可有效減少無序充電行為的發(fā)生率，從而降低無序充電對電力系統(tǒng)的不良影響。電動(dòng)汽車個(gè)人用戶主要根據(jù)自身需求采用無序充電的方式。為了降低自主式隨意充電對電力系統(tǒng)的沖擊影響，合理引導(dǎo)用戶在低谷負(fù)荷時(shí)充電，躲避電網(wǎng)高峰負(fù)荷，可以建立分時(shí)充電電價(jià)。高峰負(fù)荷時(shí)電價(jià)較高，低谷負(fù)荷時(shí)電價(jià)較低，利用充電電價(jià)的差異引導(dǎo)用戶，減少對電動(dòng)汽車充電對系統(tǒng)的沖擊影響。

加大對電動(dòng)汽車充放電的研究。加大對電動(dòng)汽車充放電策略、充電設(shè)施規(guī)劃、電力系統(tǒng)智能控制等內(nèi)容的研究投入，分析電動(dòng)汽車充放電對電力系統(tǒng)的影響機(jī)理，提出最優(yōu)的充放電策略，減少對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響。

3.4采用電池租賃的運(yùn)營模式。

電動(dòng)公交等公共交通工具不僅能夠?qū)崿F(xiàn)集中管理，而且具有明顯的運(yùn)行規(guī)律，便于采用基于電池租賃的商業(yè)運(yùn)營模式。以更換電池的方式代替直接充電，不但能夠有效提高公共交通的運(yùn)行效率，而且在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期集中充電，能夠有效改善負(fù)荷曲線，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，而且能夠?qū)崿F(xiàn)整體運(yùn)行利益最大化。

結(jié)束語

純電動(dòng)汽車車載充電技術(shù)應(yīng)用蓄電池的電力或者直流電的電力來進(jìn)行充電，對環(huán)境的污染度較小，具有良好的環(huán)保效益，同時(shí)，充電成本相對于燃油汽車使用的能源燃料來講，要經(jīng)濟(jì)實(shí)惠得多，因此，經(jīng)濟(jì)效益也十分明顯。另外，充電樁和直流機(jī)以及充電站的建設(shè)可以根據(jù)汽車的行車路線，建立在人員較為密集的超市、小區(qū)以及停車場內(nèi)，以充分利用寶貴的土地資源，因而也具有非常好的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]曹宇，許傲然，張柳，曲春雨，高陽.電動(dòng)汽車對電力系統(tǒng)潮流及設(shè)備影響的研究與分析[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，12（02）：135-138.