电动汽车充电对电网影响综述

电动汽车充电对电网影响综述
发布时间：2023-02-22T03:51:34.168Z 来源：《科技新时代》2022年第10月19期作者：吴旴旸[导读] 电动汽车充电站是发展电动汽车所必需的重要配套基础设施。

在政府对电动汽车产业的大力推动下，我国电动汽车产业将步入快速发展期，这也极大地推动了电动汽车能源供给设施的建设，大量电动汽车的充电行为势必会给电网带来不可忽视的影响。

吴旴旸
国网攀枝花供电公司四川省攀枝花市 617000
摘要：电动汽车充电站是发展电动汽车所必需的重要配套基础设施。

在政府对电动汽车产业的大力推动下，我国电动汽车产业将步入快速发展期，这也极大地推动了电动汽车能源供给设施的建设，大量电动汽车的充电行为势必会给电网带来不可忽视的影响。

文章针对电动汽车充电对电网影响展开分析和讨论。

关键词：电动汽车充电；电网；影响
1、前言
全球新能源车销量从2020年的322万辆到2021年的655万辆，增速已超过100%。

在全球汽车市场中，新能源的渗透率迅速提升，市场需求高涨。

随着新能源渗透持续提升，纯电动汽车产销持续增长。

根据中商产业研究院数据库的数据显示，2020年中国纯电动汽车产销分别完成110.5万辆和111.5万辆，同比分别增长5.4%和11.6%。

2021年中国纯电动汽车产销分别完成294.2万辆和291.6万辆，同比分别增长1.7倍和1.6倍，如图1所示。

图1 2016-2021年中国纯电动汽车产量及销量统计情况（单位：万辆）
2、电动汽车的充电模式
电动汽车作为未来电网一个重要的电力负荷，它的充电行为对电网调度运行有较大影响。

电动汽车的规模、充电方式、使用模式以及大量电动汽车充电的统计规律是电网必须要考虑的重要问题。

目前电动汽车充电机根据原理和分为相控式和高频开关式两大类。

相控式采用大功率晶闸管进行整流，然后通过滤波电路得到稳定的直流电压或直流电流。

高频开关式充电机采用功率晶体管、MOS管或IGBT等器件作为高频开关器件，其输入的交流电压经整流滤波后得到脉动的直流电压，该电压经高频隔离变压器等整流滤波后得到稳定的直流电压或直流电流。

目前使用较为普遍的是相控式充电机，大型充电站需配备无功补偿装置。

随科技进步，高频开关充电机将成为未来主要充电设备。

3、电动汽车的接入模式
电动汽车作为一种大型耗能储能设备，其接入电网的方式有多种，如自然充电模式（VOG）、受控充电模式（TC/V1G）、汽车家庭模式（V2H，Vehicletohome）、双向有序电能供给模式（V2G）及汽车建筑物双向供电模式（V2B）等。

4、电动汽车充放电对电网的影响
电动汽车充电对配电网产生的影响比较大，由于集中充电现象常见，对电网负荷、线路损耗的运行效率等都会产生较大影响，无法保证配电网运行安全与效率。

4.1增加配电网的局部负荷
电动汽车接入充电会增加电网原有线路负荷，若出现电动汽车充电过于集中的情况，则会使配电网局部负达到负荷高峰，不利于电网的安全、经济运行。

通过建立仿真模型的方式对配电网负荷状态进行仿真分析，根据数据可以了解到电动汽车接入后对配电网负荷平衡的影响，电网负荷比较高，无法保证电网整体的持续稳定运行。

4.2配电网负载损耗的影响
配电网在没有电动汽车接入充电的情况下，线路可以保持相对稳定的状态，平均负载率比较低，线损比较小，可满足人们生产生活所需。

但变压器在这种状态下在会出现空载损耗的情况，总体损耗率增加。

而电动汽车接入充电后，线路负载增加，配电网线路运行过程中产生较多负载损耗，电网运行经济效益下降，但变压器的空载损耗率有所下降。

4.3对配低网运行电压的影响
电动汽车充电过程中若存在渗透率较高的情况，则会影响该区域线路电压的稳定性，并对末端节点电压产生较大影响，出现电压下降的情况，无法实现电力的持续、稳定供应，影响用电用户的正常使用。

而且电动汽车数量不断增加的情况下，电动汽车充电需求也有逐渐提高，在没有进行有效控制时会对整个配电网产生负面影响。

4.4对电网整体运行效率的影响
配电网运行期间存在用电高峰时段和低峰时段，电动汽车若在用电高峰期接入充电，会引起整个电网过载运行的情况，不利于电网的正常运行，运行效率有所下降。

要想控制这一现象，应注重电动汽车充电协调，充分结合配电网合理使用要求，对充电网方式进行优化调控，做好电动汽车充电控制与引导工作，以免出现过于集中充电的情况，实现电流的合理分配。

5、电动汽车充电对电网影响的解决策略
5.1提升配电网供电能力
电动汽车充电是未来城市用电负荷增长的主要来源，原有城市配电网容量只考虑到了居民用电及一般工商业用电，配电网供电能力已不能满足电动汽车充电对电能的需求，需增加配电网投资，对原有线路设备进行升级改造，新增线路及配变布点，提高线路及设备供电能力，还需增加城市外围上一电压等级电源布点，提升城市整体配电网供电能力。

5.2合理分配布点
城市配电网发展到今天已经完全满足现有城市居民用电需求，但是负荷分布不均衡，电力设备供电能力不平衡的问题依然存在，会出现局部高峰用电时变压器过载，超断路器脱扣电流问题依然存在。

要想充分利用现有配电网负荷接入空间，就要统计分析城市区域内配电负荷现状，配电网络连接方式，对于具备负荷转接能力自动化程度高的配电网区域，按照最大同时率计算出可能增加的负荷数量，控制安装充电桩的规模。

5.3错峰电价鼓励峰谷用电
电动汽车充电有一定的时间规律，私家电动车大多会选择晚上下班后充电，这个时候正是家庭用电高峰，家庭用电高峰和电动汽车用电高峰时间上重合。

通过电动汽车充电桩终端电价控制，充电桩使用率较低时，以相对较低的终端充电电价鼓励居民错峰给电动汽车充电。

5.4发展智能微电网
目前分布式能源接入电网，尤其以分布式光伏占比较大，还有很多分布式光伏发电因无法消纳导致不能接入到公共电网，而电动汽车充电所带来的负荷增长恰恰能解决这些无法消纳的分布式光伏发电，智能控制微电网储能技术这一桥梁将分布式发电与电动汽车用电紧密的联系起来，既解决了新能源的消纳，又解决了配电网集中供电能力不足的问题。

目前亟待解决的是降低储能成本。

6、结束语
伴随国内汽车保有量的增长，汽车给人们的出行生活带来了方便，但传统化石燃料汽车带来的空气污染愈发严重，一些国家也意识到了这个问题，德国、英国、印度已经出台了淘汰燃油车的时间表，我们国家也在计划何时淘汰传统燃油车。

纯电动汽车作为目前主流的替代品，正在得到大力的发展，续航里程不断提高，制造成本逐步降低，很多人们已经逐渐接受纯电动汽车，加上国家政策上的支持，电动汽车推广应用将更加迅速。

充电终端是影响电动汽车使用体验的重要设备终端，充电终端又依赖于坚强的配电网网架构，通过智能电网、微电网等一些先进技术，依靠于大数据分析，将解决用电负荷分布不均衡，供电能力不协调等一些问题，但要从根本上解决一个新增的庞大负荷，需要加大投入构建一个供电能力更强的配电网网络，需要再电气化。

参考文献：
[1]袁伟.从新能源电动汽车的推广看供电企业在节能减排中的作为【J】.环球市场信息导报，2014（26）：104
[2]王兆按.刘进军.《电力电子技术》ISBN978-7-111-26806-2 2009-7
[3]郭谋发.《配电网自动化技术》ISBN978-7-111-36935-6 2012-3
[4]梁彤详.《清洁能源投资》ISBN7560318412003-8
[5]《配电网规划技术导则》Q/GDW10370-2016。