1 国家电网上海电力公司青浦供电公司 上海 201799 2国家电网上海电力公司市北供电公司 上海 200072
摘要：随着电动汽车规模化应用,大量电动汽车接入电网，如何保证电网安全稳定运行，增加容纳能力,同时最大限度降低充电负荷对电网的负面影响,对电动汽车产业化进程具有重要的研究意义。本文在电动汽车充电模型的基础上结合不同渗透率，分析电动汽车接入对配电线路各配电变压器等影响，以及分别从电网网损、电压偏移、充电谐波、电压三相不平衡等方面具体分析。最后针对电动汽车规模化接入对电网带来的问题，结合电网企业在电动汽车用电服务市场的优势和劣势，提出相应的应对策略。
关键词：电动汽车 ；渗透率； 电网
1、基于渗透率的电动汽车模型分析研究
1.1 渗透率的定义
电动汽车在大规模投入使用后，随之而来的大量充电负荷将不可避免地对电网造成一定影响。在研究中，一般以电动汽车的渗透率来表征电动汽车接入电网的程度。
（1）区域电动汽车最佳发展规模
对于高压输电网络，现有的研究主要从负荷平衡的角度研究电动汽车接入后，现有的发电，输电设施能否满足充电负荷导致的系统负荷增长，以及在不同充电模式下，现有系统能容纳的最大电动汽车数量。
为研究电动汽车的最佳发展规模，通常取渗透率分别为5%、15%和20%进行分析。
（2）配电网允许接入电动汽车负荷
电动汽车新增负荷接入电网充电，将会改变配电网原有的负荷结构及负荷特性。电动汽车的控制模式、接入位置、渗透率均会改变配电网的潮流、网损、运行方式以及控制方式,从而对配电网产生多方面的影响。
（3）电动汽车的最大充电功率
在分析配电网能够接入电动汽车的最大功率时，要考虑不同用户电动汽车的运行特性，在不同时段接入充电的概率，各类电动汽车负荷的同时率，以及小区充电桩的建设功率。
研究电动汽车充电负荷对配电网的影响首先应该确定配电系统中电动汽车的数量。在此引入渗透率的概念，定义系统中所有电动汽车同时开始充电时的总充电功率与系统容量的比值为该系统电动汽车的渗透率，渗透率的定义如式所示：
式中 R 为系统中电动汽车的渗透率，Pmax 为电动汽车充电功率最大值，S为线路挂接配变容量。
1.2 影响指标选取
配电网的潮流、网络损耗、电压偏移、最大负荷以及系统峰谷差等，是表征电网运行的几个重要的指标。如果考虑电动汽车充放电特性，将可能改变线路潮流的大小和方向。当电网的网络损耗上升后，将有更多电能浪费在线路输送上，低了系统运行的经济性，使电力部门的收入下降的同时也不利于节能减排工作。电压偏移的增加，使得电能质量受到较大影响，给用户正常使用相关设备带来了不便。系统的最大负荷超过了系统容量后，将使变压器及线路过载，对设备寿命及其安全、经济、稳定运行带来不利影响。而过大的系统的峰谷差，将不利于发输电设备的充分利用，造成发电设备频繁启停，使电网运行效率及经济性下降，影响电网的安全运行和经济调度。
2、电动汽车接入线路的分析模型
2.1 模型理论的方法
为了更有效的计算线路中各点的电压、各支路的电流及线路中的线损，这里主要采用了前推回代潮流计算方法。对于实际应用，它的突出优点是算法成熟可靠，收敛性极佳，另外它的潮流方程为线性方程，收敛阶数也为一阶线性的，收敛速度极快，特别适合于单端配电网的潮流计算。
计算过程如下：
(5) 重复上述(2)～(4)步，直到全部收敛。此时就可以获得足够精度的计算结果。
2.2 约定及初始化条件
（1）约定
a)主干线及配变容量
主干线：在分析配电线路后，确定一条路径最长、负载最大的线路作为主干线，其余均为支线，计算时仅以主干线为对象。
配变容量：1)安装在主干线的单台变压器容量；2)将每一条支线所安装的配变容量之和视为安装在主干线的单台变压器容量。
b)功率因数
补偿前的功率因数由变电站（所）提供，为代表日或月平均功率因数，在计算时各配变都采用同一功率因数。
c)日线路电流
变电站提供的代表日或月平均线路电流，由日线路电流计算出的负载率作为各配变共同采用的负载率。
d)配变型号
经过多年电网建设改造，浙江省电网基本不存在S7以下的高损耗配变。另外由于新材料、新设备、新技术的不断引入，分析计算中未考虑配变型号更新的影响。
（2）定义
a)节点—配电变压器与主干线的连接点；
b)线段—相邻两节点间的导线；
c)节点无功电流（ ）—配变流入所在节点的无功电流；
d)线段无功电流（ ）—流经某线段无功电流之和；
e)线段无功损耗（ ）—流经某线段的无功电流所产生的线路有功损耗；
（3）初始化条件
根据中压线路的拓扑结构及运行参数，需要提供以下线路参数：线路电压、各节点配变容量、节点间距离及导线型号、最大有功负载、典型日电流或日平均电流、线路平均负载率、功率因数等。
3、最小线损约束下的优化
本次模型构建分析计算时，采用了遍历法的思想，即在每个节点上进行无功补偿，然后比较各节点补偿后的网损，确定网损最小的节点为最佳补偿节点，对应的补偿容量为最佳补偿容量。再通过潮流计算算出各节点的电压，并分别计算各节点的电压偏差，以满足实际线路电压质量要求。
4、小结
本文主要对电动汽车接入对配电网的影响进行分析，首先对电动汽车及接入规模情况引入渗透率的概念，为后研究电动接入配电网合理的规模提供科学的参考；其次，选取配电网的潮流、网络损耗、电压偏移、最大负荷以及系统峰谷差等，是表征电网运行的几个重要的指标作为电动汽车接入配电网的研究指标。建立电动汽车接入线路的分析模型，并对模型相关进行约定和初始化条件，最小线损约束优化等，为电动汽车接入建立理论模型的方法，为后期实际案例分析应用提供基础。
参考文献
[1]基于能耗折算方法标准的电动汽车节能分析[J].杨杨,范彦冬,贺子龙,吴超. 汽车实用技术.2017(07)
作者介绍：高宇辉（1991.9-），男，上海人，上海电力学院电气工程及其自动化专业学士学位，研究方向：电力系统运行与控制、电力规划、电能质量控制。单位：国家电网上海电力公司青浦供电公司，单位邮编：201799
沈诚（1990.2-），男，上海人，上海电力学院电气工程及其自动化专业学士学位，单位：国家电网上海电力公司市北供电公司，研究方向：带电作业技术、输电线路工程，单位邮编：200072
论文作者:高宇辉1,沈诚2
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第7期
论文发表时间:2017/9/7
标签：电动汽车论文; 电网论文; 线路论文; 负荷论文; 节点论文; 电流论文; 电压论文; 《电力设备管理》2017年第7期论文;