电动汽车充电桩对城市供电负荷决策的影响

电动汽车充电桩对城市供电负荷决策的影响
发布时间：2022-01-04T07:31:18.015Z 来源：《新型城镇化》2021年23期作者：姜力华
[导读] 随着新能源汽车产业的不断发展，城市中也相应出现了许多电动汽车充电桩。

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摘要：随着新能源汽车产业的不断发展，城市中也相应出现了许多电动汽车充电桩。

但由于电动汽车充电桩并网接入电网时，会产生大量的交直流负荷，一定程度上会对电网的生产和运行产生影响。

要想保证城市电网安全稳定运行，就需要在电动汽车充电桩并网接入前，将其影响降至在可控的范围内容。

为此，本文在分析城市用户用电行为习惯及电动汽车用车行为习惯的基础上，提出合理调控城市供电负荷的建议，旨在均衡城市电网负荷供应，进而保证城市电网安全稳定运行。

关键词：电动汽车充电桩；并网接入；供电负荷；影响；调控
大力发展新能源汽车是我国实施可持续发展战略的一项重要规划，其对减少城市二氧化碳排放量、改善部分环境污染问题方面有重要的意义。

近几年随着新能源汽车销量不断上升，新能源汽车用户也对城市充电桩的需求不断上升。

为满足新能源汽车的用电需求，有关部门将电动汽车大规模的接入电网中，并预计到2030年以1:1的比例将电动汽车并网接入。

而由于这样大规模的集中充电，一定程度上会对电网网架规划及供电质量造成影响，甚至在短时间内难以满足供电负荷的需求。

因而，要想保证电网安全稳定运行，就需要在电动汽车接入电网前，采取有效的稳固措施，加强对电动汽车入网行为的引导、调控和跟踪，并合理均衡分配电网的负荷，提升电网负荷利用效率的同时，扩大网络容积率。

1、城市用户用电行为习惯分析
电动汽车的并网接入，与家用电器等一样，属于电网营销系统的用电侧，会消耗电网中的负荷。

所以，要想实现对新加入的电动汽车合理规划部署，就需要对城市已有的常规用户用电习惯进行系统的分析。

受经纬度的影响，我国各省白昼时间有一定的差异，使得各省人民的生活作息时间不同，也使得各地区的用电高峰不一致。

东北、西北和华北，与华中、华东地区在时间分布上大约相差1个小时，以华中的武汉每日用电情况为例，8:30-11：30为早高峰用电时段，19:00-22:00为晚高峰用电时段，23:00-7:00为低估用电时段，其余为平时段。

西北地区城市则整体向后延迟1个小时。

在用电高峰时段，电网中会涌入大量的负荷，从而出现用电拥挤的情况。

如若此时出现大型负荷波动，就会严重影响电网的稳定运行。

而在低估用电时段，由于人物活动和大部分设备处于休息的状态，因此用电负荷会降下来，此时负荷是大量冗余的，但面临一个重要问题，就是这一时段的负荷缺少利用。

2、电动汽车用车行为习惯分析
当前我国城市的电动汽车充电桩部署及利用率并不是很高，主要与电动汽车的购买及充电桩的安全问题有关系。

而随着国家可持续发展战略的深入实施，在新能源汽车产业发展规划中，为了推广新能源汽车的应用，也在不断推进新能源汽车配套的充电桩的建设，同时政府为了刺激用户的购买使用热情，从用户的实际需求出发，实施了小区内充电桩一桩一户、优惠电价充电等多项政策，另外，随着人们环境保护意识的不断提升，电动车汽车也将会逐渐替代燃油车，届时势必会带来大量的电网负荷需求。

倘若电动汽车充电的时间与城市常规用电行为的曲线接近，那么就会出现某一弧段的城市用电负荷不足的现象，要想迎合电力负荷的需求，就需要对电网进行全网范围的扩容变压器，或者是新建变电站。

根据充电桩的分布位置及电功率大小，可将充电桩分为集中式快充模式、集中式慢充模式、分布式慢充模式和办公区慢充模式这四种类型。

选取一定面积区域的充电桩使用情况为分析对象，通过调研可得知，在该区域内分布式慢充模式和集中式慢充模式主要集中在晚上的0:00-7：00之间有充电行为，总的使用功率为1035kw；集中式快充模式主要是为公交车和出租车提供充电，办公区慢充模式主要是针对私家车和班车，因此这两类充电模式的充电行为主要集中发生在9:00-16:00之间，总的使用功率为550kw。

从该区域的用电情况来看，大功率的使用主要是集中在晚上，但并不代表白天没有符合损耗。

现如今需要重点思考的问题，就是要将电动汽车集中负荷与城市用电峰值错开。

深度分析充电行为习惯，并通过一定的政策和手段，改变电动汽车充电的习惯，在充分考虑多方需求和利益的前提下，形成一套削峰填谷的用电优化方案，不仅能有效改善城市用电负荷的情况，还能够有效提升电网资源的利用率。

3、控制电动汽车充电桩对城市供电负荷决策影响的方法
3.1 错开城市用电负荷峰谷值
随着新能源汽车的不断推广应用，大规模的电动汽车接入电网中，会对电网的定量评估产生一定影响，因此要想保证电网安全稳定运行，在电动汽车并网过程中，就需要确保证电动汽车有序充电。

具体而言，就是要在满足电动汽车日常充电需求的基础上，借助经济或技术措施来对电动汽车的充电时间进行引导和控制，确保电动汽车在充电时能够减少电网的负荷率，进而保证电动汽车与电网的协调发展。

而如何保证电动汽车有序充电，关键也在于要错开用电负荷峰谷值。

因为电动汽车的并网接入，会使得最小日负荷率有一定程度的提高，若不采取错峰控制，将会导致峰值溢出。

结合上述城市用电行为习惯和电动车用电行为习惯的分析情况来看，可通过实施电价和负荷波动最小优化的控制策略来对电动车的充电时段进行调整，让电动汽车的充电使用尽量避开白天的用电高峰时间10:30和晚高峰时间19:00这两个峰值，可转移到附近的区段。

通过浮动电价优惠政策的调控手段，将电动车集中使用的时间避开城市用电的峰值，不仅能控制城市电网的用电负荷在可控的范围内，也能有效提升智能充电优化效果。

3.2 提升电网设施利用率
在电动汽车充电桩接入电网后，针对电力负荷期间的资源浪费问题，可借助电网资源来加以改善，同时通过惠民的用电浮动政策，让电网的用电峰值保持在负荷水平线之上，尽可能地减少通过重新规划来补给电量的情况。

若在电动车充电并网接入前，重新布局规划新的电网设备来满足用电负荷需求，实际上对于电动汽车的运行冲击，仅仅是在峰值期应用一会，之后就会被闲置，从而造成资源浪费和不必要的成本支出。

因此，针对电动汽车充电桩并网接入带来的影响，应当采取合理的电价调控手段，减少居民在用电高峰时段进行汽车充电的行为，也能够有效规避电网用电峰值溢出的情况。

3.3 降低谐波污染程度
大规模电动汽车充电桩接入电网，也容易出现谐波污染的情况，而这一问题又会对电量计量的准确性造成影响，严重时还会引起跳闸、断电等危害性影响。

为解决这一问题，就需要严格按照我国《国家电网电动汽车充电站典型设计》这一规章制度内容，保持交流侧0.5S级准确度，避免脉冲电压产生较大的谐波，从而保证电网供电的安全。

3.4 改善电力市场运营体系
在电动汽车充电桩并网接入后，通过智能化技术来改善其充电方式，并避开用电高峰，确保电动车汽车有序充电，由此降低电网冗余负荷。

在此基础上，还应对电力市场运营体系进行整体改善，即在大力实施与应用城市电动汽车后，搭建一个综合管理平台，对管辖范围内的电动汽车充电桩进行统一管理，一旦发现有某一个配电网出现电量负荷的情况，可调度空闲的充电电源来集中补给，从而减少因配电网电源负荷而对供电设备的需求，也能降低配电网建设的成本。

结语：
总的来说，随着电动汽车的大力推广和应用，会使得电量需求不断增加，容易导致城市在短时间内用电负荷较大，进而对电网稳定运行产生影响。

因此，就需要采取优惠电价、提高电网利用率等多种措施，将电动汽车充电桩的用电时段与城市用电高峰时段错开，保证电动汽车充电桩与城市供电协调发展。

参考文献：
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