摘要：电动汽车充电站是发展电动汽车所必需的重要配套基础设施。在政府对电动汽车产业的大力推动下，我国电动汽车产业将步入快速发展期，这也极大地推动了电动汽车能源供给设施的建设，大量电动汽车的充电行为势必会给电网带来不可忽视的影响。文章针对电动汽车的充电模式及充电站对电网电能质量的影响展开分析和讨论，并对电动汽车充电站的单台电动汽车充电桩充电过程进行电能质量监测。在监测的数据中，筛选具有典型特征的电能质量参数与国家公布的电能质量相关标准进行比较。
关键词：电动汽车；配网；影响；控制
引言
电动汽车是一种新兴能源的代表，相比那些以燃烧汽油来获取动力的传统汽车而言，电动汽车在节能、环保等多个方面都占据着较为明显的优势。随着我国智能电网建设步伐的加快，我国未来的电动汽车所具有的车载电池必将承载整个只能电网的移动储能单元功能，能够实现在电网的峰荷阶段对电网输送电能资源，而在电网的低谷阶段时，则由电网主动向电动汽车的车载电池进行充电处理，这样才能有效的降低电网峰谷差，从而真正对电网起到补充的作用。本文首先分析了国内主要能源供给设施的类型，归纳了影响电动汽车充电行为的关键因素，总结了电动汽车充电行为对电网的影响。
1 电动汽车充电现状
电动汽车具有智能化、高能效、低噪声、低排放的特征，电动汽车的应用将成为实现节能减排的必经之路，因此备受市场的关注。调查数据显示，90%的电动汽车充电行为发生在夜间的车场或车库，充电时间为6小时至8小时。在电动汽车渗透率下，电动汽车充电却会直接影响到配电网的负荷、损耗、电压等，因此应当加以重视。其大规模的入网充电对电网产生不可忽略的影响，而配电网作为其接入端，影响是直接性的，威胁配电网的安全稳定运行，恶化用户的电能质量。随着电动汽车的推广普及，用户充电时间和空间上的随机性将增加电网运行的不确定影响因素。
2电动汽车能源供给设施类型
电动汽车能源供给设施主要类型有：交流充电桩、充电站和电池更换站。
交流充电桩针对整车充电方式，根据安装方式可分为立式和壁挂式等类型，根据单台充电桩充电接口的数量又可分为一桩一充式和一桩两充式等不同种类。一般适用于小型纯电动汽车、可外接充电式混合动力汽车大多采用此种方式。其体积小，安装使用方便，可广泛应用在各种类型的充换电设施中，并可很方便地安装在各种公共场所、单位内部及小区内部停车场内。但是充电时间过长，充满电的时间一般需要6至8个小时，影响车辆使用效率。
充电站是由多台充电设备组成，为电动汽车进行充电，并能够在充电过程中对充电设备、动力蓄电池进行状态监控的场所。充电站的充电设备除非车载充电机外还有少量的交流充电桩。可为商用车、乘用车、特种车等各种车辆提供快充和慢充等不同形式的整车充电服务，快充为主。充电时间短，但是对电网的冲击大，同时也影响电池的寿命。
电池更换站是指采用电池更换方式为电动汽车提供电能补给的场所，是一种重要的电动汽车能源供给方式。目前，国内对商用车两侧换电、乘用车后备箱电池更换和底盘电池更换等电池更换方式均进行了研究。
3电动汽车充放电对电网的影响
在不同的电动汽车渗透率下，电动汽车充电对配电网的影响主要表现在以下方面：线路在低负载率时，电动汽车充电可以改善线路运行的效率，但过高的电动汽车渗透率会增加变压器和线路上的电流，进而增加线路负载损耗，此时线路在非经济区间运行；当电动汽车渗透率偏高时，电动汽车充电会引起末端节点电压下降，此时电网的正常供电受到影响；在电动汽车渗透率不断增加的同时，电动汽车无节制的充电将会威胁到配电网的正常运行，应设法加以控制。
3.1随机性的快速充电对电网负荷的影响
一般如果采用100A以上的快熟充电设备来为电动汽车进行充电的话，则单车的快熟充电功率必将在几天之内达到千瓦以上。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以，如果在某一个时间段这种快速充电的行为在多架电动车同时进行的情况下，则必然会对本地的配电网产生较大的功率冲击，从而引起该地区配电网内不局部范围出现严重负荷的情况，这对于电网来说是极为不利的。因此在对电动汽车进行普及的过程当中就必须对电动汽车的使用者加以正确的引导，促使其在充电时间方面进行合理的安排。
3.2对电能质量造成一定的影响
由于电动汽车所采用的双向变流充放电的操作，所以很容易产生谐波，以及造成一定的谐波污染，这就给电网带来较为严重的电能质量问题，因此就需要对电动汽车充放电设备的谐波技术指标进行严格的控制，经过总结主要有以下几点（1）需要贯彻和执行与谐波相关的国家标准，以便从整体上来控制供电系统的谐波水平[3]。（2）需要增加换流装置的相数，而换流装置则是谐波的主要源头之一，因此当期脉动数量由6开始增加到12时，则可以大大的降低谐波电流的有效值。（3）曾装武功补偿装置，从而提升系统所具有的谐波承受能力。（4）装配滤波装置，谐波污染可以进行就地治理的方式，在往后的充电站建设当中也可能出现越来越多的绿色充电机，以此来对谐波进行治理。
3.3对电网的规划造成一定影响
电动汽车真正普及之后往后每天的负荷高峰阶段，电动汽车的车载电池存储能量也将作为分布式的电源来按照需求对配电网进行供电处理。通常会由于电动汽车的数量巨大，同时具有一定的移动性和分散性的特点，因此电动汽车在进行充放电设施方面也将对电网所进行的规划配电容量设置以及配电线路选型等方面产生较为巨大的影响。一些电动汽车所进行的随机性接入电网进行充电将直接影响系统方面的负荷预测，促使其原有的配电系统方面的规划具有严重的不确定性，因此很难真正的确定往后的系统规划目标。所以，配电网规划起来将变得较为困难。
4电动汽车充电的控制策略
在电动汽车渗透率偏高的环境下，电动汽车无节制的充电会威胁到配电网的正常运行，应当加以控制。对此，有研究人员提出一种智能充电方法，以控制电动汽车充电对配电网的不利影响。智能充电指的是在电动汽车正常充电的条件下，采用最优算法（多时段的总损耗与电压越界的总和最小）求解在各个时段内电动汽车可充电的功率，以实现电网负荷稳定化、电网损耗最低化和电压质量最高的目的。本案采用的智能充电方法主要根据短期负荷预测数据（24h），以离线方式优化电动汽车的充电负荷。智能充电方法的实现主要包括以下四大步骤：
（1）由调度中心完成短期负荷预测（24h）。
（2）车主把充电计划、行程安排和参与调度与否等信息告知服务商→信息经服务商汇总上报到调度中心→调度中心再以上报数据为依据对电动汽车未来24h的充电负荷进行预测及对短期负荷的预测结果进行调整。如此一来，不仅可以规范电动汽车无序的充电行为，亦可取得较好的经济效益。
（3）在电动汽车正常充电的条件下，以短期负荷的预测结果为依据，优化计算智能充电，由此求得在不同时段内电动汽车充电功率的优化值。
（4）调度中心把不同时段的电价、电动汽车充电功率的优化值等数据传给服务商，由服务商对辖区的电动汽车进行充电调度安排，以引导车主调整充电计划，进而实现充电最优化。
综上，电动汽车车主根据服务商下发的调度指令调整充电计划是需求响应的过程，其中电动汽车车主、服务商、调度中心之间主要利用高级计量体系实现双向通信。
5结语
综上所述，智能充电方法不仅可以减少电动汽车充电对配电网的不利影响，亦可通过引导车主调整充电计划来实现用户与电网之间的互利共赢。此外，智能配电网的大规模建设有助于优化电动汽车充电和提供优质的入网服务，进而为电动汽车的发展提供有利条件。
参考文献：
[1]王伟.电动汽车充电对配电网负荷的影响及有序控制研究[J].电力自动化设备，2013.
[2]马银山.电动汽车充电技术及运营知识[M].北京：中国电力出版社，2011.
[3]陈林.电动汽车对微网优化运行的影响分析[J].电力学报，2014.
论文作者:舒文平,许新兰
论文发表刊物:《河南电力》2018年12期
论文发表时间:2018/12/4
标签：电动汽车论文; 电网论文; 谐波论文; 负荷论文; 充电站论文; 电能论文; 配电网论文; 《河南电力》2018年12期论文;