摘要：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充电站和充电桩的建设，大量电动汽车的充电行为将会给电网带来较大影响。电动汽车的普及程度、类型、充电时间、充电方式以及充电特性的不同会使电动汽车对电网的影响发生变化。从输电网、配电网角度对国内外关于电动汽车接入电网的研究现状及电动汽车充电对电网的影响进行了详细分析。电动汽车的充电行为及其储能特性在未来电网运行中的影响和作用将越来越大，研究充电设施建设的布点规划及电动汽车充放电控制策略将成为该领域的重点。
关键词：电动汽车；电网；充电站；充电行为
0 引言
随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向，发展电动汽车将是解决这 2 个技术难点的最佳途径[1]，其中纯电动汽车被认为是汽车工业的未来[2]。
我国电动汽车起步较发达国家晚，但是发展很快。各汽车生产商积极投入到研发电动汽车的行列。为满足电动汽车的充电需求，各省都在大力推进充电站和充电桩的建设。大量电动汽车的出现将会给电网运行带来很大影响。国外在电动汽车接入电网（vehicle to grid，V2G）方面进行了多方面的研究，文献[3涉及的研究内容包括：电动汽车可以看成为一个个分布式电源；电动汽车可支持大规模可再生能源接入电网；电动汽车也可进行频率调节。电动汽车作为电力负荷，它的充电行为具有随机性、间歇性，文献[4]从这些特点出发通过建立不同场景研究了电动汽车充电对电网负荷平衡带来的影响。
1电动汽车充电对电网的影响因素
电动汽车充电对电网的影响因素主要是电动汽车的普及程度、电动汽车的类型、电动汽车的充电时间、电动汽车的充电方式以及电动汽车的充电特性。需要指出的是，当电动汽车接入电网的方式仅限于通过充电站（桩）时，电动汽车对电网的影响就笼统地反映在充电站（桩）对电网的影响。
1）电动汽车的普及程度。电动汽车的普及程度不同对电网的影响大小也不同。电动汽车数量较少，对电网的影响非常小，而当数量较大时，其对电网的影响将不容忽视。国外根据电动汽车普及程度分阶段研究电动汽车对电网的影响。
2）电动汽车的类型。本文指的电动汽车的类型主要是不同用途的汽车，如轿车、运输车等。不同类型电动汽车的充电电路和充电时间是不一样的。文献[5]研究了小型轿车、中型轿车、中型多用途汽车和大型多用途汽车 4 种电动汽车类型，并通过分析得到：大型多用途汽车容量较大，充电所需时间也较长，其对电网造成产生的影响最大。
3）电动汽车的充电时间。充电时间场景的设置需要根据电动汽车使用者的用车习惯、上下班时间以及引导政策等来进行。在研究中，可以从电网运营者角度进行设置，也可以从电动汽车使用者方便性方面进行设置。不同的充电时间对电网的影响非常大，如果在峰荷时间进行充电将加重电网负担，而如果在非峰荷时间进行充电将减小充电对电网的冲击。
4）电动汽车的充电方式。目前，电动汽车充电方式主要分充电模式和更换电池模式，这 2 种充电方式的一个共同特点是利用专用插座从电网获得电能。充电模式可分为普通充电和快速充电。普通充电又叫慢速充电，它每次充电所需的时间较长；快速充电是利用大电流给电动汽车充电，这种充电方式不仅会给电网带来较大的冲击，而且会减少电池使用寿命。
5）电动汽车的充电特性。充电汽车接入电网时的电力需要由充电的电压和电流决定。不同类型汽车的充电特性不同，对电网的影响也不同。
2 电动汽车充电对电网的影响
2.1电动汽车充电对输电网络的影响
美国国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory，NREL）根据不同插入式电动汽车发展场景研究了电动汽车负荷对6个区域电网的影响[3]，在每一种场景下假设电力公司完全控制了电动汽车的充电行为，且每天40%的汽车能源来自电力，通过模型分析表明在不进行额外电力基础设施建设的情况下，这6个区域的电网可以支撑区域内 50%的汽车为充电汽车，由此将引起5%~10%的电能需求增加。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2电动汽车充电对配电网的影响
电动汽车充电不仅会影响配电网的负荷平衡，而且会给配电网带来其它问题。电动汽车的聚集性充电可能会导致局部地区的负荷紧张；电动汽车充电时间的叠加或负荷高峰时段的充电行为将会加重配电网负担。文献[6]指出当电动汽车在负荷高峰时刻进行充电时，充电设备产生的电网电流需求会使电力系统过载，使剩余电量储备增加，使电网效率降低。该文针对这些影响提出 2 种充电协调方法：分布协调和集中协调。分布协调指当整个充电站的总电流需求量在规定范围内时，使每辆电动汽车的充电电流最大，从而缩短充电时间。集中协调指通过计算机的智能判断来协调每辆电动汽车蓄电池的充电时机、电流大小以及充电时间长短，从而实现总电流需求量不超载的目的。
2.3充电设施规划建设对电动汽车充电负荷的影响
从电网负荷的角度来看，充电设施实际上是电动汽车充电和电网的接口，充电设施的规划和建设对电动汽车充电负荷影响巨大。特别是当前电动汽车种类多样，现在仍然处于产业培育和快速成长阶段，虽然国家已经出台了 4 项电动汽车相关内容的标准，但充电方式等还未统一，需要充分研究电动汽车的充电方式、充电站的布局规划、相关变电站的规模设置。文献[7]提出发展电动汽车对充电技术的要求为充电快速化、充电通用化、充电智能化、电能转换高效化以及充电集成化。
1）充电站的建设。目前，电动汽车充电对电网的影响主要体现在充电站和充电桩对电网的影响。由于充电桩容量较小且相对分散，所以其对电网影响较小，而由于充电站包含有多台充电机和充电桩，其对电网的影响较大。
2）充电站的布点。充电站的规模决定着某个节点对电网影响的大小，而充电站的布点则涉及多个节点对电网的影响。把充电站建设在配电变压器周围可以方便地获取电能，但从电动汽车使用者角度考虑，充电站应该建设在市区内，考虑到市区的可用资源较少，可以把充电站分布建设在市区周围。
3 总结
目前，我国电动汽车产业步入快速发展期，大量电动汽车的充电行为将给电网带来较大影响，而电动汽车的储能特性也将为电力系统的安全经济运行提供新的机遇。电动汽车充电对电网的影响受电动汽车商业发展模式的影响巨大，当前仍存在较大的不确定性；从负荷平衡的角度来看，电动汽车使用和充电的时间特性具有削峰填谷的功能，因此对输电网影响不大，而电动汽车充电的群聚效应对配网局部将产生较大的影响，这方面仍有待深入研究。另一方面，当前我国充电设施建设如火如荼，但相应的充电站布点和容量规划缺乏成熟的理论和方法。
从电动汽车充电未来的发展趋势来看，短期内主要考虑配电网规划中电动汽车充电设施的布点和容量配置，而从长期来看，随着电动汽车走入家庭以及充电技术和计量技术的发展，大规模分布式的家庭充电将成为研究电动汽车充电对电网影响必须考虑的重要方面。
参考文献：
[1] 杨孝纶，刘晓康，汪斌.电动汽车技术发展趋势及前景[J].变频器世界，2007（07）：10-13.
[2] 谢明洁.电动汽车发展现状及前景[J].中国科技信息，2013（22）：126-128.
[3] 宋俊锋.电—电混合储能控制方法的研究与实现[D].华北电力大学，2013.
[4] 雷黎，刘权彬.电动汽车使用对电网负荷曲线的影响初探[J].电机技术，2000（1）：37-39.
[5] 高赐威，张亮.电动汽车充电对电网影响的综述[J].电网技术，2011，35（2）：127-131.
[6] 佚名.电动汽车充电对电网负荷特性的影响[D].华北电力大学，2013.
[7] 徐凡，俞国勤，顾临峰，等.电动汽车充电站布局规划浅析[J].华东电力，2009，37（10）：1678-1682.
作者简介：
王珍珍（1993.04-），女，汉族，山西长治，本科，助理工程师，主要研究方向：电动汽车、电网规划，采集计量方向；Email：2210275301@qq.com。
论文作者:王珍珍
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/12/9
标签：电动汽车论文; 电网论文; 充电站论文; 负荷论文; 汽车论文; 电流论文; 充电时间论文; 《基层建设》2019年第24期论文;