摘要：近年来，随着新能源的不断开发，我国电动车行业迅速崛起。但是就电动车充电站的建设和应用来讲，为降低充电站接入配电网带来的不良影响，必须要对电动车充电负荷建模并准确计算。基于电动车电池充电特性、充电起始荷电状态以及充电时间等因素进行分析，选择合适的充电负荷计算方法，对不同电价政策下电动车常规充电与快速充电模式进行分析，然后为充电站接入配电网的决策提供可靠支持，将影响控制到最低。
关键词：电动车；充电站；配电网；规划
引言
随着电动汽车特斯拉（Tesla）的问世，其以最具创新的技术，实现能源的可持续供应、减少对石油的依赖等优点大力推动了电动汽车在全世界的推广。充电站作为电动汽车的能量补给装置，随着电动汽车的大规模市场化将迎来空前的发展，预计到2020年国家电网在充电站上的投资将累计达到320×108元，我国充电站的数目将达到1×104座。目前我国电动汽车充电站根据所属单位主要分为两大类，一类是电网公司主导的：即插即用型、预约时间型（用电低谷充电）、与智能电网技术结合的V1G模式（不能放电），以及充电与放电并存的V2G模式（Vehicle-To-Grid）；另一类是由石化企业主导的电池更换型。当前电动汽车充电站在各个城市零星分布，主要为电动公交及少量私家车服务，不久的将来无论是哪一类型充电站大量接入都将对电网运行造成巨大的影响。充电站目前有两个角色，一个是作为用电负荷，另一个是作为分布式储能装置。充电站接入电网后会影响电网的负荷特性使得负荷不平衡，也会给电网带来诸如谐波污染、电压冲击、频率波动、功率损耗等电能质量问题；同时接入一个巨型负载后对电网的规划和调度也是一个重大的挑战；充电站的选址不当也可能导致电能损耗显著增加，使某些节点电压明显下降。当电动汽车有富余电能的时候，可以接入电网来填补负荷空缺；有序合理充电会使得电网削峰填谷。有文章分别就电动汽车充电站对输电网和配电网的影响做出了仿真和分析，发现充电站中汽车充电主要会对配电网的电能质量和经济运行特性造成一定的影响，而对长距离输电线路的影响不是特别明显。以配电网为模型针对充电站的负荷进行分析，详细叙述了对配电网电能质量的影响因素及治理措施等的研究现状，同时对未来电动汽车充电站的研究及使用做出展望。
1电动汽车是经济社会再电气化的重要标志
19世纪后期电的发明和在20世纪的广泛应用，直接推动了第二次工业革命，开启了崭新的电气化时代，对生产力的繁荣发展和社会文明进步起到了前所未有的促进作用。进入21世纪，以建立清洁低碳现代能源体系为目标的新一轮能源革命在全球蓬勃兴起，能源转型加速推进，正在开启一段新的电气化进程，即再电气化。从能源生产看，再电气化体现为水能、风能、太阳能等清洁能源的大规模开发和利用，这些清洁能源只有转化为电能才能高效利用；从终端消费看，再电气化体现为电能对煤炭、石油等化石能源的深度替代。近20年来，电能成为终端消费增长最快的能源品种，2016年全球电能占终端能源消费比重19%左右，较2000年提高了近4个百分点。我国电能占终端能源消费比重达到22%，较2000年提高了7.2个百分点，与德国（21.5%）、美国（21.9%）相当，远低于日本（29.3%）、韩国（25.5%）。根据我们的研究，提升电气化水平是提高能源利用效率的关键举措。在我国，电能占终端能源消费比重每提高1个百分点，单位GDP能耗可下降3个百分点以上。交通是终端能源消费的重要领域，预计2016年全球交通领域终端能源消费比重达到29%，取代工业成为第一大能源消费部门，但在交通用能中电力消费仅占1.5%左右，大力发展电动汽车成为能源消费革命的主阵地。目前，我国电动汽车保有量约占全球总量的一半以上，产业化进程已经走在世界前列。未来，随着电池技术的突破、充电设施的普及，电动汽车发展将呈现爆发式增长。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电动汽车的快速发展，一方面，对我们加大基础设施投资、加强配电网改造升级、加快充电设施建设提出了新要求；另一方面，也为我们扩大用电市场、提供系统备用调峰资源、融合互联网技术发展新业态创造了新机遇。
2电动车充电站接入配电网规划策略
2.1抑制谐波方法
抑制谐波的方法通常有被动型与主动型两大类，被动型滤波是指增加滤波装置在交流侧减少谐波含量，主要包括电力无源滤波(LC)、APF补偿以及混合型滤波；主动型滤波是指从谐波源本身出发，在直流侧减少谐波的产生，主要包括多脉整流、多电平变流、功率因数校正等方法。分别12动脉整流、APF补偿、PWM整流3种谐波抑制方式进行了建模比较。充电站高压侧、低压侧的谐波问题可以很大程度上通过APF补偿和PWM整流方式来改善，而12动脉整流只能在一定程度上改善高压侧谐波。总体来说12脉动整流并不是一个很好的方法；APF是现阶段充电站滤波采用得较多的一种方式，但成本高及容量问题是限制其发展的瓶颈；PWM具有极其出色的谐波治理效果并且可以得到较高的功率因数，但由于控制极其复杂成本过高使得大量推广受阻，相信随着成本问题的解决高效的滤波方式最终将成为谐波抑制方法的首选。
2.2合理规划及政策引导
在充电站规划设计的时候，应充分调研当地用电情况，合理选址，将充电机容量、台数、充电方式等因素纳入规划，在城市电网整体规划的时候也需要考虑充电站的布局。充电站位置不同对应负荷密度也不同，大容量电池更换型充电站宜建设在人烟稀少的远郊区同时在人员密集的闹市区设置电池更换站。不同于加油站的运作方式，充电站的运行对整个电网来说是牵一发而动全身，为了保证电网的高效、可靠运行，对整个电网的智能化水平及网络调度的要求更高。电网公司作为整个充放电过程的监管和控制机构，在电网实时负荷、电价、调度中心指令以及汽车电池可提供的能量等约束条件下，考虑峰荷、电压、频率、谐波、备用等因素，通过实行峰谷电价等销售策略，实现延时充电和错峰充电，通过摇号销售优惠低谷电卡等措施限制高峰时期充电的用户数；同时在写字楼集中的区域将停车场改造成充电站，由电网公司集中调度，分时分块供电，紧急情况下可以向电网馈电。实现有序控制的目标，使得电网运行最为经济、可靠与有效。对广大私家电动车及家庭用户而言在汽车闲置的时候将多余的电回馈给电网，要养成错峰充电的习惯。对于电动汽车厂商而言，在汽车成本、电池能量状态、输入输出功率、可用时间等约束条件下，利用电动汽车环保、储能以及向电网回售电力等机制提高电动汽车附加价值，最大化扩大电动汽车应用市场。交警部门也可以通过限制单双号来协调用户充电。充电站也可以提供电池租赁服务来解决充电不及时的问题。
结语
电动车普及程度的不断加深，对充电站接入配电网的规划策略提出了更为严格的要求，需要将充电负荷对配电网运行造成的不良影响控制到最低。结合电动车充电时间特点，对充电站接入配电网的规划策略进行优化，争取通过峰谷电价模型来降低峰谷差，避免充电负荷与原始负荷重叠，不仅能够减小电网损耗，同时还可以降低用户充电费用。
参考文献:
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论文作者:李瑞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
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