摘要：本文通过分析电动汽车接入对配电网容量的影响，提出了一种通过当前线路负荷来计算已接入电动汽车数量和可另接入电动汽车数量的方法，为以后电动汽车规模化运行和充电站规划设计提供了理论依据。
关键词：配电容量；负荷；电动汽车
引言
电动汽车（Electric Vehicle ，EV）是全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车，以电能代替化石能源，降低能源消耗及污染排放已经受到各国的高度重视。美国能源部门首先开展了 EV Project计划，通过免费为电动汽车的用户建设家用充电桩来推广电动汽车的使用。日本计划到2020年，电动汽车占市场中的比例达到50%。中国政府也正大力推广电动汽车。与此同时，电动汽车队未来电力系统的可靠经济运行，以及可再生能源的利用有着重要的影响。
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。
图1 充电功率与时间关系曲线
1.1.3机械充电
即电池组快速更换系统，也是近年来国家电网提出的一种主要充电方式。一般通过更换电动汽车蓄电池来达到充电目的。由于不同电动汽车的电池位置、重量、容量等不尽相同，这种方式需要有专业人员和专业的设备来完成蓄电池组的更换、维护和充电工作。机械充电的提出对电动汽车的发展有着重要的意义。蓄电池组更换所需要的时间要远远小于慢充的任何一种充电方式，同时相对快速充电，更有充电稳定，充电时间可人为调节、电池维护方便等诸多优点。但是这种电池公有化商业模式的可行性还需进一步分析。
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，如图 1。
2.充电站接入对区域配电网容量的影响
电动汽车的接入规模将会快速增长。这种可控性负荷的大量接入势必会对电网容量提出更高一级的要求，对于电网影响也将随着其在整体负荷中比例的增加而增大。所以必须加以指导性调控，尽量使其做到“削峰填谷”及其他优化电网运行的作用，否则将会对电网造成很大程度的负面影响。
2.1区域电动汽车负荷量模型
要确定电动汽车的整体负荷量需要考虑电动汽车的接入数量、类型和充电方式。在实际的区域中，电动汽车数量可以依靠用户申报的方式来确定。在一个区域电网中，区域内某一时刻的负荷量可以通过检测得到，居民负荷占总负荷的百分比可以通过电力公司的用户登记确定，平均每户拥有的电动汽车数量可以定期统计上报，居民用户的平均负荷需求也可以通过每个月或每季度的计量工作确定。由于所选区域的随机性，其中商用电、工业用电和民用电共存的情况无法避免，所以在这里面需要准确计算民用电所占的比例大小，以保证计算的准确性。
L为某一时刻区域负荷总量；Kα为居民负荷占总负荷百分比；Lave为居民负荷的平均负荷需求。的是，区域负荷总量 L 存在一个最大值 Lmax，L=Lmax时，可以求得对应的Nnum的最大值，即为当前区域接入电动汽车最大数量。
3.电网可接入电动车负荷量分析
由于电动汽车充电站要考虑地理位置、环境条件、线路已有负荷以及线路专线等各种因素，所以在建设充电站时仍要进行实际的考察和缜密的设计才可以实施。由于电动汽车的个体独立性，其接入电网的时间是任意随机的，那么从整体区域电网来看，电动汽车接入电网的负荷量接近符合标准正态分布。
不论哪种充电方式，在充电过程中充电功率最大的时刻为开始充电时刻，所以可以用燃油汽车接入加油站的实际情况来近似模拟电动汽车接入充电站。对某地经过 5 个工作日的监测、计算和绘制曲线，发现全天的汽车接入量百分比与时间的关系曲线。可以人为的将其分为 3个部分：单考虑早高峰 7 点 30 分时，晚高峰 18 时。对比可以发现两曲线均接近标准正态分布。当α=0.2；β=0.5；γ=0.3时，基本符合实际情况。需要注意的是，这个曲线仅为正常工作日的负荷曲线，不能作为节假日等特殊情况的负荷曲线来处理。但是考虑到节假日多数单位停工的情况，预计电网承载能力会大于平时，所以可以认为节假日电网容量满足负荷需求。
保证了概率分布的合理性和完整性。
4.结论
不同充电方式下特性并不相同，但是可以人为控制充电时的电压-电流曲线，以达到“削峰填谷”等优化电网运行的目的。
就当前配电网来说，负荷率达到 80%左右的线路仍有另接入电动汽车充电站的可能，但需要进行精确计算，防止出现线路过负荷的情况。
电动汽车接入数量情况与当前燃料汽车接入加油站的曲线基本相符，符合实际情况。当线路某一时刻负荷确定，可以通过用户信息和统计数据来计算当前线路内接入电动汽车
数量，也可分析剩余容量与电动汽车接入数量的关系。
论文作者:于士京
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/9/12
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