电动汽车接入电网对负荷的影响

电动汽车接入电网对负荷的影响
电动汽车使用电力来代替传统的石油对汽车进行驱动，能够缓解能源紧张的趋势，并减少温室气体的排放，正得到迅速发展。

而大规模电动汽车充电势必会对配电网的结构、运行产生巨大的影响。

[1]因此，了解并准确预测电动汽车充电对电网的影响对智能配电网的建设具有重要的意义。

目前有些学者已经开展了一些电动汽车对电网影响方面的研究，主要包括以下内容：①评估现有发电容量是否能够满足日益增长的电动汽车负荷需求②电动汽车接入网络，研究电动汽车向电网提供辅助服务的价值，包括调频、旋转备用等；③研究日益增加的电动汽车对中、低压电网的影响，涉及负荷、电压、损耗、三相不平衡、谐波等问题，目前这方面的研究较少。

对电动汽车使用者的调查表明，电动汽车充电90%是在车场、车库夜间进行的，充电时间大约为6-8h，只有不到10%的充电是在路旁的应急电站完成。

因此，本文主要研究电动汽车常规充电方式对配电网的影响。

电动汽车渗透率为电动汽车充电负荷与线路最大负荷的比值，为了更好地说明电动汽车充电对配电网的影响，本文以某市一条10KV生活线路为对象，分析了该线路在各种电动汽车渗透率下用户的随机充电行为对配电网的影响。

针对高渗透率下用户无控制充电行为对配电网造成的巨大压力，本文提出了智能充电方法，以实现电网和用户的互利。

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电动汽车充电影响在无经济利益和政策引导的情况下，车主的充电行为往往是随机的，一般车主在下班回家后就开始充电，如18：00左右开始，于24：00结束，充电时间大约持续6h。

用户的这种无控制充电行为，易与原有的负荷高峰叠加形成新的负荷高峰，从而对电网运行造成巨大的压力。

本文以某市一条10KV生活线路为对象，分析多种电动汽车渗透率下电动汽车充电对配电网的影响。

本文的分析基于以下假设：
1）假设线路三相供电平衡，电动汽车充电负荷均匀分布在各配变台区。

2）为便于分析，采用常规充电方式，即电动汽车充电电压为220V，充电电流为10A，充电功率为2KW，正常充电时间大约为6h。

1.1电动汽车充电对负荷的影响
图2为随机充电时在各种电动汽车渗透率下的线路典型日负荷曲线图，O代表无电动汽车充电负荷。

从图中可以看出，线路原始负载率并不高，最大负载率为43.31%，最小仅为17.92%，峰荷发生在19：00—21：00，22：00—7：00负荷较低，08：00—18：00点负荷比较平稳。

电动汽车接入电网充电时，会与原有负荷高峰叠加，形成新的负荷高峰。

当电动汽车渗透率为100%时，最大负载率高达86.62%，峰谷差大，不利于电网的经济运行。

50%和100%电动汽车渗透率下线路的日负荷曲线。

从图可以看出：在50%渗透率时，由于采用智能充电方法在各时段对充电负荷进行了合理分配，并未形成新的负荷高峰；在100%渗透率时，由于电动汽车充电负荷较大，虽然采用智能充电方法也形成了新的负荷高峰，但是与其他方法相比，智能充电方法负荷峰谷差小，曲线相对平滑，对电网造成的影响相对也小。

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1.2电动汽车充电对损耗的影响
图3为随机充电时在各种电动汽车渗透率下线路24ｈ损耗率及其分布。

从图中可以看出：当线路无电动汽车接入充电时，线路平均负载率低，导致线路负载损耗率低（线路损耗率与变压器铜损损耗率之和），而变压器空载损耗率偏高，线路总损耗率也较高；当电动汽车接入电网充电，提高了线路负载率，负载损耗率相应增加，空载损耗率减少。

在电动汽车渗透率为40%时，负载损耗率与变压器空载损耗率相等，线路损耗率为最低，线路处于最佳运行区域。

当电动汽车渗透率从50%增加到100%时（此时电动汽车充电负荷达到线路最大负荷），线路负载损耗率迅速增加，空载损耗率减少，整条线路的损耗率大大增加，线路过渡到非经济运行区域。

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50％和100％渗透率下线路的总损耗率。

从图中可以看出，对于线路总损耗率，智能充电方法小于时段充电方法，更小于随机充电方法。

因此，采用智能充电方法可以实现降损节能的目标。

1．3电动汽车充电对电压的影响
图4为在线路最大负荷时各种电动汽车渗透率下的节点电压曲线。

，10KV用户的电压允许偏差为系统额定电压的±7%。

从图中可以看出：当渗透率小于30%时，线路末端各节点电压大致保持在0.93（标幺值，下同）左右，基本能保证用户的用电需求；当渗透率大于50% 时，末端节点电压急剧下降，最低仅为0.844（100% 渗透率），严重越下限（此处假设变电站电压保持定值）。

并对各种电动汽车渗透率下的节点电压越限情况进行了统计。

当渗透率小于20%时，节点电压无越限；但是当渗透率从20%增加到100%时，越限点比例从1.11%增加到56.67%，最大越限电压也由0.922降低到0.844，严重越下限。

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1．4电动汽车充电影响分析
从各种渗透率下电动汽车充电对电网的影响分析可以得出以下结论：
1）当线路负载率较低时，合理的电动汽车接入电网充电将会提高线路的运行效率，使线路经济运行；但是当电动汽车渗透率较高时，由于流经线路和变压器的电流增大，导致线路负载过重，线路的负载损耗增加，从而让线路从经济运行区域转变到非经济运行区域。

[6] 2）高渗透率的电动汽车接入电网充电会影响线路的节点电压，尤其是末端节点电压会严重下降，影响用户的正常用电。

3）随着电动汽车渗透率的增加，无控制的电动汽车充电需求会对电网产生较大的负面影响，应当对其加以控制和引导。

［1］陈全世．先进电动汽车技术［M］．北京：化学工业出版社，2007．
［2］胡骅，宋慧．电动汽车［M］．北京：人民交通出版社，2003．
［3］胡景生，胡国元．配电网经济运行［M］．北京：中国标准出版社，2008．
［4］能源部．SD325—89电力系统电压和无功电力技术导则（试行）［S］．北京：中国电力出版社，1989．
［5］顾洁，崔旻. 电力系统中长期负荷预测的参数抗差估计研究［J］.电力自动化设备，2003，23（6）：13-15.
［6］王绵斌，谭忠富，张蓉，等. 发电侧峰谷分时电价设计及电量分配优化模型［J］. 电力自动化设备，2007，27（8）：16-21.。