摘要：如今，人们十分重视环境问题，在清洁能源方面，对其应用、开发进入了关键时期，由于电动汽车可以实现“零排放”，在能源危机、控制环境污染等方面，具有很大的优势，也得到了人们高度认可。因此，电动汽车对电力系统影响以及调度问题得到了人们的重视。本文阐述了电动汽车的应用意义，针对电动汽车，分析了其对电力系统的影响，以及其调度问题。
关键词：电动汽车；电力系统；影响；调度；问题
在如今的社会中，能源需求逐渐紧缺，在电动汽车方面，因为具有能源清洁性，这项技术得到了很大的发展空间，然而，由于电动汽车使用量的增多，电力系统承受了很大的负荷压力，这必然会严重影响电力系统运行的安全性和、稳定性。因此，应该全面的研究电动汽车造成的影响。
一、电动汽车的应用意义
第一，按照每千米的耗电量来计算，电动汽车的成本还不到燃油的三分之一，所以，在投资成本方面，电动汽车优势比较明显。
第二，在石油方面，一些国家的储备量比较匮乏，由于电动汽车的产生，对能源起到了安全保障的作用，即使还不能完全摆脱石油的依赖，不过，为能源利用、发展奠定了基础。
第三，电动汽车的使用比较广泛，在很大程度上，有助于控制温室效应。除了能够减少汽车的尾气，提高空气质量，还能减少温室气体的排放。
二、电动汽车充电对电力系统的影响
（一）充电负荷对电力系统的影响分析
（1)影响配电系统的可靠性
一般情况，在充电时，电动汽车主要是快充的方式，这种方式在电力系统的负荷高峰期，进而引发变压器的过载问题，无法控制配电系统的功率损耗，还会出现电压偏移现象。
（2)影响配电系统的投资成本
研究发现，在用电负荷高峰期进行电动汽车充电，会使配电系统的建设成本至少增加20%左右，随着负荷密度的增加而增加。
（3)影响电能质量
电动汽车快充，增加了电力系统的负荷，使变压器发生过载问题，增加变压器的温度，在电动汽车上，电力装置会受到谐波污染，影响电力系统的电压等，在常规的充电模式下，这一问题相对更小。
（二）不同充电模式对电力系统的影响分析
（1）无序充电方式
由于电动汽车的保有量持续上升，逐渐增加了无序的充电方式。无序充电方式会导致电力系统电力负荷小时数的显著降低，从而使系统的整体运行效率下降。这种无序充电方式会增强电网线路的负载率，使得电力系统的运行可靠性受到严重威胁。
（2）有序充电方式
所谓有序充电方式即在电力系统的负荷低谷期进行大规模的电动汽车车载电池的充电，使得电力系统的负荷放电得以平衡。同时，现在对于再生能源发电技术的开发使得清洁能源的利用率更高，结合再生能源产生的特点使其与电力系统共同服务于电动汽车车载电池的充电，可以使电力系统的负荷状态更为稳定。
三、降低电动汽车对电力系统影响的应对措施
（一）加强对电动汽车充放电的技术研究
针对电动汽车对电力系统的影响，相关技术的开发利用对于解决问题具有重要意义。通过智能控制手段有效调整电动汽车充放电的策略和进行相关充电设备的科学规划，有助于加强电力系统运行的稳定性和安全性。
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（二）改变电动汽车的商业运营模式
目前，电动汽车的使用主要集中在公共交通工具上，这为商业运营模式的改变，调整电动汽车的充电规律创造了可能性。例如，可以通地更换电池等手段避开电力系统的用电高峰期，或集中在用电低谷其进行电动汽车的集中充电，进而提高电力系统运行的经济性，改善电力负荷状态。
（三）建立分时充电电价
通过调整不同用电时段的电价，利用价格优势引导电动汽车用户的充电行为，可有效减少无序充电行为的发生率，从而降低无序充电对电力系统的不良影响。
四、电动汽车调度与控制问题的研究思路
（一）电动汽车的分层分区调度
在大部分的文献中，对电动汽车调度问题采取的是由输电系统调度机构进行直接调度的模式。但考虑到未来系统中保有电动汽车的数量可能非常庞大(可达数百万辆)，集中调度模式就会导致在相应优化问题中出现“维数灾”问题。另外，集中调度要求调度机构与每辆电动汽车之间都存在通信信道，以便于采集状态信息和发送调度指令。这对通信网络的可靠性和带宽提出了极高的要求。由此可知，尽管在理论上集中调度模式有利于获得调度问题的全局最优解，但在现有技术条件下，这种做法在大规模电力系统中实施有很大的困难。
比较现实的解决办法是采取分层分区调度方法。分层分区调度的核心思想是将电力系统根据电压等级分成2层或更多层，然后再将表示配电系统的层次按照地域进一步分解为若干区域。对每一个区域，由配电系统调度机构或第三方电动汽车代理负责区域内的电动汽车的协调调度。配电系统调度机构或电动汽车代理将作为一个单一实体参与输电系统调度机构的调度过程，输电系统调度机构不再关心每辆电动汽车的具体充放电策略。采用这一办法，电动汽车调度问题就分解成为了输电系统调度问题和若干区域调度问题。其中，输电系统调度问题在问题的性质和规模上和传统的电力系统调度问题差别不大，因此可以应用现有方法求解。而研究重点则可以放在配电系统内各区域的电动汽车最优调度问题上。
（二）电动汽车调度问题的优化算法
视特定电动汽车调度问题的性质，可以考虑应用2类全局优化算法求解。对于目标函数和约束条件连续可导的情况，可以应用函数调整优化法如Gold-Price算法求解。其核心思想是从解空间的任意一点出发，首先，利用一种有效的局部优化算法，搜索局部最优解。得到局部最优解后，利用原目标函数的一个辅助函数，搜索一个过渡点，以这个过渡点为起点，搜索下一个局部最优解，最终无法找到新的过渡点。由于可以利用传统数学规划方法的局部优化能力，上述方法具有很快的计算速度，适用于大规模系统。
（三）电动汽车的最优充放电控制
电动汽车控制系统和调度机构之间必须依赖通信网络交换控制信号和系统信息。在这个意义来说，大规模的电动汽车控制属于网络化控制问题。在通信网络传递信息的过程中，可能出现非常明显的信息延迟和丢失现象。信息延迟是指从传感器采集数据到控制信号到达执行器之间的延时，通常包括：通信延迟、计算延迟。另外，传感设备和通信网络的故障，以及通信网络阻塞等现象，可能造成信息丢失。根据研究，信息的延迟、丢失，会对控制系统性能造成显著的影响，严重时，可能使控制系统的失稳、崩溃。所以，必须显式计及信息延迟与丢失的影响。对于信息的延迟、丢失，应该对信息延迟、丢失进行补偿，当发现信息延迟、丢失时，通过某种补偿算法，算出的替代控制信号。。
结语：
在控制能源危机、减少环境污染方面，电动汽车的推广使用发挥了重要的作用，但是，由此带来，也对电力系统运行安全性、稳定性带了严重的影响，所以，需要相关的政策、技术等手段提供帮助，进而合理地解决相应的问题。
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论文作者:张华栋1,邢新超1,武侠2,刘乘麟1,李林1,张光
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/19
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