淺析電動汽車大規(guī)模接入的并網(wǎng)影響及措施

1、    淺析電動汽車大規(guī)模接入的并網(wǎng)影響及措施    郇政林摘 要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，溫室效應(yīng)已經(jīng)石油枯竭等問題日益突出。各個國家逐漸認識到傳統(tǒng)燃油汽車的缺點，并且開始鼓勵和發(fā)展電動汽車行業(yè)。不久的將來，電動汽車必然大規(guī)模接入電網(wǎng)，其作為雙向負荷和分布式電源，對配電網(wǎng)的影響不可忽視。本文首先分析了時代背景，顯示了電動汽車在新能源領(lǐng)域具有的良好前景和巨大挑戰(zhàn)。接著，簡要介紹在我國的發(fā)展現(xiàn)狀和政策支持。隨后，從負荷增加、電網(wǎng)的可靠性、電能質(zhì)量和經(jīng)濟性等與配電網(wǎng)正常運行息息相關(guān)的方面展開分析，解釋了電動汽車的大規(guī)模無序接入將對配電網(wǎng)造成的不良影響。接下來，把新能

2、源發(fā)電裝置與充電樁的分布式電源特性，提出將其共同作為配電網(wǎng)的備用電源的方案。提出分時計價電價政策，以此將用戶充電的無序性變?yōu)橛行蛐?，從而引?dǎo)電動汽車對配電網(wǎng)的安全運行起到良好作用。關(guān)鍵詞：分布式電源；電能質(zhì)量；電網(wǎng)可靠性；分時計價一.研究背景目前世界上的汽車主要還是以燃油車為主，傳統(tǒng)汽車具有低利用率、高污染的缺點。據(jù)調(diào)查，我國每年機動車氮氧化物排放占總排放的30%以上。與此同時，我國是一個缺油大國。2017年石油消耗61，000萬噸，其中進口41，957萬噸，占比68.8%.隨著化石能源的緊張，電力作為清潔能源，正受到越來越多的青睞。作為區(qū)別于上一代依靠石油作為動力的交通工具，電動汽車在節(jié)能減

3、排方面表現(xiàn)優(yōu)異，特別是減少氮氧化物的二氧化碳的排放，和節(jié)約寶貴的石油資源。近些年，國外紛紛頒發(fā)政策以促進電動汽車行業(yè)的發(fā)展。歐洲各國從2010年左右就開始制定電動車發(fā)展的規(guī)劃，德國政府計劃在2030年之前消滅所有的燃油車。我國也正在融入電動汽車的巨大潮流。但是隨著大規(guī)模的汽車充電勢必會對城市的配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、運行產(chǎn)生巨大的影響，因此，了解電動汽車在我國的發(fā)展現(xiàn)狀、對配電網(wǎng)的影響，對智能配電網(wǎng)的建設(shè)具有重要意義。二.電動汽車現(xiàn)有狀況及政策2.1 電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀在汽車發(fā)展領(lǐng)域，我國起步較晚，與歐美等發(fā)達國家存在著較大差距。配套設(shè)施的完善和購車成本成為車主是否想要購買電動汽車的制約性因素。配套設(shè)施

4、滯后，目前主要由各大電網(wǎng)公司和能源公司興建，但是由于基礎(chǔ)建設(shè)投資較大，回報周期較長，所以導(dǎo)致其積極性不高。汽車成本高，受限于研發(fā)、量產(chǎn)規(guī)模化等問題，相比于傳統(tǒng)的燃油汽車，同等性能電動汽車價格還是比較高。2.2 政策支持針對以上存在的問題，我國政府也制定了相應(yīng)的新能源政策：對電動車企業(yè)提供研發(fā)補貼，對購買者實施免稅政策甚至是購車補貼；在全國范圍內(nèi)，尤其是在試點城市大力建設(shè)充電網(wǎng)絡(luò)，鋪設(shè)基礎(chǔ)便民設(shè)施，解決車主后顧之憂。以促進電動汽車初期市場的形成。三.對配電網(wǎng)的影響不久的將來，電動汽車大規(guī)模接入電網(wǎng)已是大勢所趨。電動汽車主要是作為一個交通工具，但是當(dāng)大規(guī)模應(yīng)用之后，可將其看做分布式電源。它們通過充

5、電樁和電網(wǎng)相連，實現(xiàn)電能的雙向傳輸。3.1 用電負荷增加用電負荷與電動汽車的供能方式息息相關(guān)。一般有三種充電模式。常規(guī)充電模式的充電速度相對較慢，其特點是功率較小，大小一般在510kv，時間平均在57小時。這種模式的初始安裝費用較低，對電網(wǎng)的沖擊較小，利用電網(wǎng)的安全運行。但是缺點在于不適合需要緊急充電的車輛，也不宜安裝在商場停車庫等人流量較大的場所?？焖俪潆娔Ｊ揭话悴捎弥绷鞒潆姍C，可在12h內(nèi)完成緊急充電。其缺點顯而易見：一方面縮短電池的使用壽命，另一方面大電流會對電網(wǎng)造成沖擊。電源更換模式。指的是在蓄電池組用盡時直接更換充滿電的電池組，這樣直接保證了車輛的利用效率1。這種方式綜合了前兩種的優(yōu)

6、點，既保證了電網(wǎng)、電池的安全效用又提升了效率。但是其缺點在于：對私家車和出租車并不方便可行，目前僅適用于電動公交車。3.2 電網(wǎng)可靠性電動汽車的大規(guī)模應(yīng)用不但造成負荷的大幅度增加，更表現(xiàn)在車主用車行為、充電時間與空間分布具有很強的不確定性。如今城市中傳統(tǒng)的配電網(wǎng)多采用無源的輻射形網(wǎng)絡(luò)，電動汽車充電的不確定因素將導(dǎo)致電網(wǎng)負荷的預(yù)測準確度降低。未經(jīng)引導(dǎo)的電動汽車充電行為將呈現(xiàn)自然的無序狀態(tài)，有可能會出現(xiàn)以下情況：在用電高峰期車主開始充電，而在用電低谷期，車主不充電，進而影響電網(wǎng)運行的可靠性。所以，用戶的用車和充電行為的不確定性和隨機性加大了電網(wǎng)的控制難度。3.3 電能質(zhì)量電動汽車作為非線性負荷，在

7、直-交流變換過程中必須使用很多的電力電子器件，這會造成諧波污染。諧波畸變率是電能質(zhì)量一個重要的指標(biāo)，大規(guī)模的接入會導(dǎo)致電能質(zhì)量下降，使網(wǎng)損率增加，設(shè)備過度發(fā)熱甚至引起設(shè)備損壞。嚴重時甚至?xí)斐删€路壓降超過規(guī)定范圍和三相不平衡。3.4 電網(wǎng)經(jīng)濟性在配電網(wǎng)網(wǎng)損方面，主要考慮線路的線路負載率。在負荷高峰期，研究不同線路的最大負載率。目前很多線路的最大負載率很高。重要原因在于車主在用電高峰期集中充電。線路負載率上升導(dǎo)致線路發(fā)熱，從而造成無謂的電能損失。在變壓器壽命方面，對于單臺變壓器，其負載率處于一定范圍內(nèi)最優(yōu)，如果長時間工作在額定負荷以外時，則容易影響其使用壽命。四.針對影響的應(yīng)對措施針對于以上提出

8、的電動車的大規(guī)模接入對于配電網(wǎng)的影響，現(xiàn)提出以下幾種應(yīng)對措施。4.1增加新能源并網(wǎng)電動車大規(guī)模接入電網(wǎng)帶來大量的用電負荷，如何消納這些負荷，城市需要增加新的發(fā)電設(shè)備，而新能源發(fā)電應(yīng)該是今后電力系統(tǒng)的重點，且部分新能源技術(shù)已經(jīng)趨于完善，例如風(fēng)電、太陽能等。新能源作為分布式電源，也帶來了一定問題，例如風(fēng)能發(fā)電時的不確定性，將給城市電網(wǎng)帶來諧波污染、電壓波動等。而電動汽車的接入相當(dāng)于在受電端增加了大規(guī)模的儲能裝置，而且這種儲能裝置具有隨時性、靈活性等優(yōu)點。新能源不但可以解決負荷量問題，還可以與電動汽車配合，共同作為電網(wǎng)的備用容量，互相補償。4.2分時計價電價電網(wǎng)部門可以制定更為完善的政策來使車主的無

9、序充電行為變得有序，從而提升電網(wǎng)可靠性。主要指錯峰優(yōu)惠：電網(wǎng)部門根據(jù)城市的用電量曲線，得出用電高峰期和低谷期，提升高峰期的電價，降低低谷期的電價，鼓勵車主利用凌晨等時間進行充電，而避開傍晚的高峰期2。同時，引入智能充電技術(shù)，由此減輕電網(wǎng)負荷和避免由負荷過載而帶來的可靠性缺陷。4.3提升電能質(zhì)量電動汽車是一種非線性負荷，為減少諧波污染，可以在出線端加裝電力濾波器或者是凈值無功發(fā)生器，可以有效的減少諧波污染和增加無功。同時，加強對車主用電在時間空間上的預(yù)測，加以政策引導(dǎo)，盡可能使車主做到有序充電。研究表明，有序充電可以改善電網(wǎng)的節(jié)點電壓水平3。充電樁的合理規(guī)劃也有助于提高電能質(zhì)量，應(yīng)充分考慮分時計價電價政策引導(dǎo)下的用戶行為，對充電負荷的分布進行最大化的優(yōu)化調(diào)節(jié)，與配電網(wǎng)進行協(xié)調(diào)，努力構(gòu)建充電樁-配電網(wǎng)一體化。參考文獻：1連恒輝，萬凌云，劉洪，屈高強.電動汽車充放電對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響j.電力建設(shè)，2015，36（07）：33-39.2段豪翔