电动汽车充电策略综述

２ 电动 汽 车 的负 荷 特 性
对 电动 汽 车 的充 电行 为 进 行 引导 和管 理 ， 能
减少 电动 汽车无 序 充 电对 电 网 的影 响 ． 了对 电 为
动汽 车 的充 电行 为 进 行 引 导 和管 理 ， 先 要研 究 首
电动 汽车 的负荷 特性 ． 与传 统负 荷不 同 ， 电动汽 车 充 电负荷在 时 间 和空 间 上都 具 有 不 确 定性 ， 电动 汽车 的驾驶 模式 大致决 定 了初始 充 电时 间及 充 电
区要 扩大 发 电容 量 ， 新 建 发 电 厂 Ｊ 这 不 利 于 需 ， 电网 的经 济运 行． （ ） 网调 度难度 增 加 由于 电动 汽车 充 电 ２电 具有 空 间和时 间 上 的不 确 定 性 ， 以 电动 汽 车 充 所
绝 大 多数 时间私 家 车 都 是 闲置 的． １给 出 了私 图 家车 最后一 次行 程结 束时 间的概 率分 布情 况．
及“ 如果 系统 阻尼小 或 干扰 大 ， 统 就不 稳定 ” 系 的
程结束后马上充电． 值得注意的是 ， １ 图 中的曲线 表示 在 一天 时 间 内 ， 驶 中 的私 家 车 占总 私家 车 行 的 比例 高于 ８ ％ ． Ｏ
电动汽 车每公 里消 耗 的电能 和每天 的行 程决 定 了电动汽 车所 需 的 充 电容 量 ． 然 私 家 车 的行 虽 驶 特性 各有所 异 ， 有 的私 家 车下 班 回家后 可 能 如
表 ２ 北美配电网电气额定值
充 电模式 额定电压／ 最大 电流／ 熔断器额定值／ Ｖ Ａ Ａ １／ ６ ２ １ ３／ ０ ２ ８
１／０ ５ ２ ４ ／１ ０ ０ ０
究 ． 文 献 ［ ５ 提 出 了交 错 充 电 和 用 户 负 荷 控 如 ２］
ｚ ａ ｇ ｈｗｅ＠ １ ６ ｃ ｒ． ｈｎｚｉ ｉ ２ ．ｏ ｎ
张志伟 ， ： 等 电动汽车充电策略综述
３７ ３
（） １ 电网负荷 增长 电 动汽 车充 电将 会 导致 电 网负荷增 大 ， 电动 汽 车 的充 电行 为 处 于无 序 若 充 电状态 ， 可导 致 电 网产 生 新 的或 另 一 个 负荷 高 峰， 会拉 大 电 网 的峰 谷 差 － 引 起 输 电线 路 堵 ｏ 剖， 塞 ＿ ， 而对 系统 的运行 产 生 不 利 的影 响． 外 ， ９从 Ｊ 此 由于要给 大量 无序 充 电的 电 动汽 车 供 电 ， 些地 某
６ ６ Ｗ ｈ ． ９ｋ ．
２ １ 电动 汽车起 始 充电 时间和 充 电容 量 ・
２ ２ 电动 汽车 充 电特 性
．
大量私 家车 每 天 的行 程 都 是从 家 开 始 的 ， 然 后 将 车停在 工作 单位 ， 下班 时再 开 回家 ， 天 中的 一
电动 汽车在 不 同地点 、 同 时间 的 充 电 特性 不
结论． 文献［２ 分析 了电动汽车对处于小干扰下 ２］
的动态 电力 系统 的影 响 ， 出 了 电动 汽 车 的加 入 得 会 加 大系统震 荡 、 减少 系统 阻尼 的结论 ． 上 述文献 表 明 ， 动 汽 车无 序 充 电行 为将 对 电
电 网运 行 的可靠性 和安 全性 提 出挑 战 ． 因此 ， 我们 需 要 管理 电动汽 车 的充 电行 为 ， 导 电动 汽 车处 引 于智 能充 电状 态 ， 以有 效 减 轻 电动 汽 车 给 电 网带 来 的负面影 响 ．
地点 ．
表 １来 源 于 美 国 太 平 洋 西 北 国 家 实 验 室
（ ａｉｃ ｏｔ ｅｔ ａｉ ａ Ｌ ｂ ｒｔｒ， Ｎ Ｌ） Ｐ ｃ Ｎ ｒ ｗ ｓ ｉ ｆ ｈ Ｎ ｔ ｎ ｌ ａ ｏａ ｙ Ｐ Ｎ ． ｏ ｏ
Ｐ Ｖ ３小轿 车如 果一 天行驶 ４ ． ３ ｍ， ＨＥ ３ １ ８４ ｋ 则需 要
文章编号 ：１０ ４ ２ （０ ２ ０ ０ ３ ０ ０ ６— ７９ ２ １ ）４— ３６— ５
电动 汽 车 充 电策 略综 述
张志伟 ， 顾丹珍
（ 上海 电力学 院 电力 与 自动化工程学 院 ， 上海 摘 ２０９ ） ００ ０
要 ：概述 了电动 汽车无 序充电对 电网 的影 响， 以及 电动 汽车的充电特性 ， 分析 了现有文献 中电动汽车 的
减少各国对于石油的依赖甚至进 口Ｌ ， ３ 保证能源 ｊ
安全． 而纯 电动 汽车能 够实 现零排 放 ， 他类 型 的 其
收 稿 日期 ：２ １ ０ ０ ２— ３一ｌ ３
通 讯作者简介 ：张志伟 （ ９７一） 男 ， １８ ， 在读硕 士 ， 上海人 ．主要研 究方 向为 电动汽 车智能 充放 电管理 ． － ａｌｔｉ Ｅ ｍ ｉ： ｓ ｈ—
电具 有 随机性 ， 给 调度带 来难 度． 会
（） ３ 电能质量下降 电动汽车充电器是 电力 电子 设备 ， 电动汽车 充 电会 向电 网注 入谐 波 ， 导致 电压 畸变 【。 ； ｌ 电动 汽 车无 序 充 电还 会 增 大 电压 。 坨
偏差 ， ． 。 ，
注 ：ｋ ｑ一概率密度 ；ｄ ｑ 一概率分布．
第２ ８卷 第 ４期
２１ ０ ２年 ８月
上
海
电 力 学 院
学
报
Ｖｎ ． ８． Ｎｏ． １２ ４ Ａｕ ． ２ ２ ｇ ０１
Ｊ ｕ ａ ｏ Ｓ ａ ｇ ａ Ｕｎｖ ｒｉ ｏ Ｅｌｃｒｃ Ｐｏ ｒ ｏｒ ｌ ｆ ｎ ｈｎ ｈｉ ｉｅｓｔ ｙ ｆ ｅ ｔｉ ｗｅ
２０ ） Ｊ图 １表 明 了 在 没有 智 能 充 电策 略 时 电 ０ １ ． 动 汽车 的起始 充 电时 间． 比如 ， 于 电动 汽车用 户 对 而 言 ， 方便 的起 始 充 电 时 间就 是 在 最后 一 次 行 最
电力系统在发生故障后所 吸收的暂态能量 函数， 得 出 了切除故 障 的 临界 时 间和 系统 稳 定 区域 ， 以
汽 车无 序充 电对 电网 产 生 的影 响 ， 对 电动 汽 车 并 充 电策 略进 行 了分 析 和展望 ．
能， 并且所有行驶需要的能量完全来 自电池． 混合 动力电动汽车依靠蓄 电池存储 电能 ， 还可 以利用 电力传动提高内燃机效率 ， 降低排放． 燃料 电池电 动 汽车将 氢气 和氧气 在燃 料 电池 中经 电化学反 应
电动 汽 车是 未 来 道路 交 通 工 具 的发 展 趋 势 ． 目前 电动汽 车 主 要有 纯 电 动汽 车 （ ａｅ —ｌ ｔｃ ｂｔ ｒ ｅｅ ｒ ｔｙ ｃ ｉ
ｖｈｃ ） 混 合 动 力 电 动 汽 车 （ ｙ ｒ ｌｇｉ ｅｉｅ 、 ｌ ｈｂ ｄ ｐｕ — ｉ ｎ ｅｅｔｃｖｈｃｅ 和 燃 料 电池 电 动 汽 车 （ｕ ｌｃｌ ｌ ｒ ｅｉｌ） ｃ ｉ ｆｅ ｅ ｌ ｖ ｈｃ ） ｅ ｉ ｅ ３种类 型． 电动 汽车 完 全 由 电池 储存 电 ｌ 纯
电动汽 车能 够减 少 排 放 ， 即使 发 电 厂要 增 加 由于 向 电动汽车 提供 电能 所 导 致 的额 外 排 放 ， 电动 汽
车依 然能减 少 环 境 污染 ｌ 到 ２ ２ ３ 引． ０ ０年 预 计 我 国
电动 汽车 的渗透 率在 １％左 右 ¨ ． ０ 随着 未来 电动 汽 车 的普及 ， 动 汽 车 大量 接 电 人 电 网会 对 电 网产生 一 定 的影 响 ， 因此 研究 电 动 汽 车 的充 电管理 策 略非 常重 要 ． 文 阐述 了电 动 本
图 １ 电动 汽 车 最 后 行 程 结 束 时 间
图 １ 示 的驾驶 模式来 源 于美 国家庭 行驶 调 所
查 数 据 （ ａ ｏａ Ｈ ｕｅ ｏ ｒｖｌＳ ｒｅ ， Ｈ Ｓ Ｎ ｔ ｎ ｌ ｏ ｓｈ ｌ Ｔａｅ ｕｖｙ Ｎ Ｔ ｉ ｄ
（ ） 力 设 备 损 害 当 电 动 汽 车 聚 集 充 电 ４电 时， 有可 能会 缩短变 压器 、 馈线 等配 电设 备 的使 用 寿命 －］或者 导致 其过 负荷 ， ． ｌ， ９ Ｍ加。 另外 ， 献 ［ １ 通 过分 析加 入 了 电动 汽车 的 文 ２］
再做一次短的行程等 ， 但一辆车平均每天的行驶 路 程 大致为 ４ ．３ ｍ． １为 Ｐ Ｅ ３ （ １８４ｋ 表 Ｈ Ｖ ３ 充一 次
电最 多可行 驶 ３ ｍ 的可 充 电混 合 动 力 电动 汽 ３ｋ 车 ） 公里 电能 消耗 和总 电池容量 Ｊ 每 ．
表１ Ｐ Ｅ ３ Ｈ Ｖ ３电 池 容 量 与 电 能 消 耗
框 架下 制定 智能 充 电 策 略 ， 减 少 电动 汽 车充 电 来 对 系统稳 定性 和 可 靠性 的负 面 影 响 ， 至改 善 电 甚
网 的运 行 ． 目前 ， 对 这 一 问 题 已进 行 了相 关 研 针
பைடு நூலகம்
电气额 定值 ． 北美 地 区配 电网 的 电气 额定 值 如 表
２所 示 ．
Ａｂｔａ ｔ Ｅ ｅｔ ｏ ｎ ｏｒｉａｅ ｈ ｒｉｇｏ ｌ ｔｃｖｈｃ ｓ（ Ｖ ）ｏ ｈ ｌｃ ｉ ｄ ａｄ ｓｒｃ ： ｆ ｃｓ ｆｕ ｃｏｄｎ ｔ ｃａｇｎ ｆｅ ｃｒ ｅ ｉｌ Ｅ ｓ ｎ ｔｅｅ ｔｃ ｄ ｅｉ ｅ ｅ ｒ ｎ
ｃ ａ ｇ ｎ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ｆＥＶ ｒ ｅ ｃ ｂ ｄ Ｓ ｍｅ ｃ ｒ ｎ ｈ ｒ ｉ ｇ ｔｃ ｉｓ ａ ｅ ａ ａｙ ｅ ｓ ｗ ｌ ｈ ｒ ｉ ｇ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｏ ｓ ａ ｅ ｄ ｓ ｒ ｅ ． ｏ ｕ ｒ ｔ ｃ ａ ｇ ｎ ａ ｔ ｎ ｌｚ ｄ ａ ｅ １ ｉ ｃ ｉ ｅ ｃ ｒ ．
产 生的 电能作 为动 力源 ． 由于 电动 汽车 污染小 ， 噪
音低 ， 源效 率高 ， 能 在提 高车 主效率 的 同时能 减少 车 用油 ０ ， 】因此 在 石 油 资 源 不 充裕 的 情 况 下 能
１ 电动 汽 车 充 电对 电 网 的影 响
电动汽 车 的充 电行 为可能 对 电网运 行产 生显 著影 响． 这些 影 响主要 有 电 网负荷增 长 ， 网调度 电 难度 增加 ， 电能质量 下 降 ， 电力 设备 损坏 等 ．
Ｓ ｇｅｔ ｎ ｎｃ ａ ｇｔｃ ｃ ｒ ｕ ｒ ａｄ ｕ ｇｓｏ ｓｏ ｈｒ ｔ ｓａｅｐ ｔ ｏｗ ｒ． ｉ ￣ｎ ａ ｉ ｆ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｅ ｅ ｔｉ ｅ ｉ ｌ ｄｓ： ｌｃ ｒｃ ｖ ｈ ｃ ｅ；ｐ ｗｅ ｙ ｔ ｍ ；ｓ ｒ ｈ ｇｎｇ ｔｃ ｉｓ ｏ ｒｓ ｓｅ ｍａ ｔｃ ａ ｉ ａ ｔ ｒ ｃ
是不 同 的． 在居 民区晚上充 电的私家 车可 以慢充 ，
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上
海
电
力
学
院
学
报
２１ ０ ２焦
高速公 路 上 的充 电站 可 以快 充． 外 ， 电特 性与 另 充
充 电电压 、 电流 的大小 有关 ， 因此要 考 虑配 电网 的
布． 只是基 本 的充 电策略框 架 ， 要在 这个 基本 这 需
充 电策 略 ， 提 出 了相 关 建 议 ． 并
关键词 ：电动汽车 ； 电力系统 ； 智能充电策略
中 图分 类 号 ：Ｕ ６ ．２ Ｔ １ ． ４ ９ ７ ； Ｍ９０ ６ 文 献 标 志 码 ：Ａ
Ｅｌ ｃ ｒ ｃ Ｖｅ ｉ ｌ ｅ ｔ ｉ ｈ ｃ ｅ Ｃｈａ ｇ ｎ ｃ ｉ ｓ Ｒｅ ｉ ｗ ｒ ｉ ｇ Ｔａ ｔｃ ｖ ｅ
ＺＨＡＮＧ ｉｗｅ ， ＧＵ ｎ—ｈ ｎ Ｚｈ — ｉ Ｄａ ｚ ｅ
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