电动汽车充电站接入配电网的可行性分析

电动汽车充电站接入配电网的可行性分析

发表时间：2018-03-13T10:23:16.790Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：宋洪珠李炜关巧莉汪雪峰王军兵王晓明

[导读] 摘要：为解决燃油汽车的尾气排放问题，政府大力推动电动汽车产业的发展，我国电动汽车行业将步入快速发展期，大量的电动汽车接入配电网的充电行为将为电网和设备带来较大影响。

（国网宿州供电公司安徽宿州 234000）

摘要：为解决燃油汽车的尾气排放问题，政府大力推动电动汽车产业的发展，我国电动汽车行业将步入快速发展期，大量的电动汽车接入配电网的充电行为将为电网和设备带来较大影响。文章介绍了当前电动汽车的发展趋势，分析了电动汽车接入对配电网规划、运行等各方面带来的影响，强调解决电动汽车接入电网影响问题的重要性。

关键词：电动汽车；配电网；充电；电能质量

1 电动汽车的特性

电动汽车是指车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的汽车。电力驱动及控制系统是

电动汽车的核心，也是与内燃机汽车最大的不同点。电源为电动汽车他的驱动提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或这届驱动车轮和工作装置。电动汽车的其他装置和内燃机相同。目前分为纯电动汽车，混合动力电动汽车，燃料电池电动汽车和插电式混合电动汽车。电动汽车电池充电分三种：快速充电、常规充电和机械充电。常规充电还分为：恒压充电、恒流充电和浮充充电 1.1不同充电方式下的电压-电流特性分析

1.1.1恒流充电和恒压充电

恒流充电一般适用于慢充的后期。在横流充电过程中充电电流基本不变，充电电压随着充电过程的进行而减小。同样的，因为充电桩负荷满足 P = UI，所以，充电功率随着时间也要降低。恒压充电作为慢充的最主要充电方式，大规模应用于慢充初期。在恒压充电过程中充电电压基本不变，充电电流随着充电过程的进行而减小。因为充电桩负荷满足 P=UI，所以，充电功率随着时间也要降低。

1.1.2浮充、快充

浮充方式是一种保护性充电方式。它是指在电池充点接近饱和的程度时，以极小的电流和较低的电压充电的一种充电方式。其特点为充电电压和电流值很小，充电时间较长也仅能将电池冲入较少的电量。快速充电应用范围很广，一般用于商业充电模式。这种充电方式的特点是充电初期充电电压和充电电流都很大，这样能保证充电过程中电池能接受到较大的输入功率，充电时间相对较短。一般在10至15分钟之内就可以使电池的储电量达到80%至90%之间，一般应用于商业充电模式。

1.2充电功率特性

通过对于蓄电池的研究发现，恒压充电过程中保持充电桩输出电压不变，恒流充电过程中保持充电桩输出电流不变，但是两种充电方式的充电功率曲线是基本相同的。恒压充电和恒流充电对电池使用寿命的损伤较小，但是充电时间相对较长。

2 电动汽车接入技术要求

2.1 电动汽车充换电站系统接入原则

根据电动汽车接入电网负荷的大小，可分为以下三个等级对应相应的接入原则：

（1）用电设备负荷大于等于500kW的充换电站，特别是容量大、负荷重要的电力用户，原则上宜采用10kV双路电源供电。每回供电线路应能满足100%负荷的供电能力，原则上采用专线接入。

（2）用电设备负荷大于等于100kW、小于500kW的充换电站，宜采用双路电源供电，主供电源宜采用10 kV电源供电，备用电源根据具体情况可采用10kV或0.38kV。10kV接入方式可选用T接或专线接入。

（3）用电设备负荷小于100kW的充换电站宜采用0.38kV供电。交流充电桩应采用 380/220V 电压等级供电。直流充电桩应采用

0.38kV 电压等级供电。

2.2 电动汽车充换电站对电能质量的要求

电动汽车充换电站在设计时应重视非线性用电设备对公用电网电能质量的影响，用户的非线性用电设备接入电网所注入的谐波电流和引起公共连接点电压正弦畸变率不应超过GB/T 14549《电能质量公用电网谐波》的要求。

3 电动汽车接入对配电网的影响

3.1 对负荷特性的影响

电动汽车的充电负荷具有一定的随机性，若采取即插即充的无序式充电，在其充电负荷与电网用电高峰叠加时，可能导致电网高峰负荷的增加，从而增加电网的峰谷差和配电网的负载，影响电网的运行。远景电动车发展规模较大，应尽可能推动智能化充电模式，通过电动汽车与电网的实时通信，实现电动汽车充电与电网负荷运行的协调控制，在夜间低谷时充电甚至在电网用电高峰或紧急情况下利用其储能设备向电网送电，减小电网的峰谷差，改善电网的负荷特性，优化电网运行条件。

3.2 对电气设备和经济运行的影响

随着电动汽车的推广，逐步形成完善的电动汽车充换电设施，将对电网产生以下几个方面的影响。

（1）临时性快速充电对电网负荷的冲击

由于未来电动汽车规模化应用后电池容量较大，达到数十千瓦时，如果采用100A以上快速充电为电动汽车进行临时电能补充，快速充电功率将达到数百千瓦以上等级，类似的这种大量充电行为将对当地配电网产生极大的功率冲击。考虑储能技术的发展，可以由储能充电站网络通过低谷存储的电能为电动汽车提供临时性电能补充，既满足电动汽车的需求，又避免了快速充电对电网的负荷冲击。

（2）对电气设备的影响

当线路负载率较低时，合理的电动汽车接入电网充电将会提高线路的运行效率，使线路经济运行;但是当电动汽车渗透率较高时，由于流经线路和变压器的电流增大，导致线路负载过重，线路的负载损耗增加，从而让线路从经济运行区域转变到非经济运行区域。

电动汽车充电站作为一个大功率的非线性负荷，充电时产生的冲击电流、谐波以及无功功率，将影响电网的电能质量，增加电网谐波含量。如果不加治理，将导致电网损耗增加、设备过热及寿命损失、对控制和通信电路的干扰等，同时会造成电压畸变、功率因数下降，

影响电网中其他用电设备的正常运行等。

（3）对电能质量的影响

高渗透率的电动汽车接入电网充电会影响线路的节点电压，尤其是末端节点电压会严重下降，影响用户的正常用电。

电动汽车充电负荷是一种非线性负荷，其接入电网产生的谐波将对电网造成危害，引起线路或变压器附加损耗增加和发热，影响设备使用寿命。

（4）对配电自动化的影响

随着电动汽车数量的增加以及电池技术的发展，电动汽车入网技术将随之得到广泛应用。电动汽车入网技术中闲置状态的电动汽车将作为可移动的分布式储能单元，为电网提供电力，实现在受控状态下电动汽车的能量与电网之间的双向互动和交换。这样在满足电动汽车用户行驶需求的前提下，可将剩余可控电能回馈到电网。为了实现电网运行的可靠性和经济性，这就对配电自动的建设提出了更高的要求。

（5）对配电网规划及调度的影响

在白天负荷高峰时段，电动汽车车载电池存储的电能将作为分布式电源按电网需求向配电网供电，由于电动汽车数量巨大，且具有移动性、分散性等特点，因此将对配电网规划中的配电容量设置、配电线路选型、继电保护设置等产生影响。同时，电动汽车存储电能向电网供电又受到汽车行驶特性的影响，具有一定程度的随机性，对配电网调度及运行技术提出了更高的要求。

4 小结

发展电动汽车，是保障能源安全、加强环境保护的战略决策，也是实施可持续发展和新能源战略的重要举措。目前，我国电动汽车产业步入快速发展时期，大量电动汽车的充电行为将给配电网带来较大影响，因此分析并解决电动汽车接入对配电网的影响，成为一个必须要解决的技术问题。为更好的服务电动汽车的发展，应充分考虑电动汽车接入对配电网的影响，科学布局、合理布点、优化配置，提供智能、快速、便捷的供电服务，从而推动电动汽车的广泛运用，促进低碳经济和循环经济发展。

参考文献：

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