規(guī)模電動汽車充電勢必會對配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、運行產(chǎn)生巨大的影響。對電動汽車使用者的調(diào)查表明，電動汽車充電90%是在車場、車庫夜間進(jìn)行的，充電時間大約為6—8小時，只有不到10%的充電是在路旁的應(yīng)急電站完成。因此，研究電動汽車常規(guī)充電方式對配電網(wǎng)的影響，對準(zhǔn)確預(yù)測電動汽車充電對電網(wǎng)的影響、對智能配電網(wǎng)的建設(shè)具有重要的意義。

　　對負(fù)荷的影響

　　在無經(jīng)濟(jì)利益和政策引導(dǎo)的情況下，車主的充電行為往往是隨機(jī)的，這種無控制充電行為易與原有的負(fù)荷高峰疊加形成新的負(fù)荷高峰，從而對電網(wǎng)運行造成巨大的壓力。

　　在假設(shè)線路三相供電平衡，電動汽車充電負(fù)荷均勻分布在各配變臺區(qū)。采用常規(guī)充電方式，即電動汽車充電電壓為220V，充電電流為10A，充電功率為2kW，正常充電時間大約為6小時為假設(shè)前提的情況下，分析多種電動汽車滲透率（電動汽車充電負(fù)荷與線路最大負(fù)荷的比值）下電動汽車充電對配電網(wǎng)的影響。

　　所分析線路位于某城市的生活區(qū)，共有89條支路，90個節(jié)點，其中1個電源點，39個負(fù)荷節(jié)點，配變總?cè)萘繛?6.59MVA。

　　通過數(shù)據(jù)測算和分析，在無電動汽車充電負(fù)荷的情況下線路原始負(fù)載率并不高，最大負(fù)載率僅為43.31%，最小負(fù)載率僅為17.92%，8：00—18：00負(fù)荷比較平穩(wěn)，峰荷發(fā)生在19：00—21：00，22：00—次日7：00負(fù)荷較低。

　　然而，在電動汽車接入電網(wǎng)充電時，整個線路的負(fù)載情況發(fā)生了較大變化。一般車主在下班回家后就開始充電，充電一般從18：00左右開始24：00結(jié)束，充電時間大約持續(xù)6小時。電動汽車充電負(fù)荷與原有負(fù)荷高峰疊加，形成了新的負(fù)荷高峰。當(dāng)電動汽車滲透率為10%時，線路最大負(fù)載率提升了近7個百分點，而電動汽車滲透率達(dá)到100%時，最大負(fù)載率高達(dá)86.62%。這使得線路負(fù)荷峰谷差幾乎增加了一倍，十分不利于電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運行。

　　對損耗的影響

　　隨著電動汽車充電負(fù)荷的增加，整個線路負(fù)載損耗率也隨之增加。如圖所示，當(dāng)線路無電動汽車接入充電時，線路平均負(fù)載率較低，導(dǎo)致線路負(fù)載損耗率也比較低。線路負(fù)載損耗主要來源于變壓器的空載損耗。

　　當(dāng)電動汽車接入電網(wǎng)充電，提高了線路負(fù)載率，負(fù)載損耗率相應(yīng)增加，空載損耗率減少。在對線路損耗率分布的研究中表明，在電動汽車滲透率為40%時，負(fù)載損耗率與變壓器空載損耗率相等，線路損耗率為最低，線路處于最佳運行區(qū)域。

　　當(dāng)電動汽車滲透率從50%增加到100%時，線路負(fù)載損耗率迅速增加，線路過渡到非經(jīng)濟(jì)運行區(qū)域。

　　對電壓的影響

　　在線路最大負(fù)荷時，電動汽車充電負(fù)荷的變化還會引起整個線路電壓的失穩(wěn)。

　　在上述10kV居民線路中，用戶的電壓允許偏差為系統(tǒng)額定電壓的±7%。然而，當(dāng)電動汽車滲透率小于30%時，線路末端各節(jié)點電壓的標(biāo)幺值（實際電壓值/系統(tǒng)額定電壓）大致保持在0.93左右，基本能保證用戶的用電需求；當(dāng)電動汽車滲透率大于50%時，末端節(jié)點電壓急劇下降。當(dāng)電動汽車滲透率達(dá)到100%時，標(biāo)幺值僅為0.844，超過允許偏差近一倍，嚴(yán)重超越7%的下限（此處假設(shè)變電站電壓保持定值）。

　　統(tǒng)計各種電動汽車滲透率下的節(jié)點電壓越限的情況，當(dāng)滲透率小于20%時，節(jié)點電壓無越限情況；但是當(dāng)滲透率從20%增加到100%時，越限點的比例從1.11%迅速增加到56.67%。

　　實現(xiàn)最優(yōu)充電

　　從各種滲透率下電動汽車充電對電網(wǎng)的影響分析可以得出，當(dāng)電動汽車滲透率較高時，充電的隨機(jī)性會對電網(wǎng)產(chǎn)生巨大的影響。為了減小和避免這種影響，必須對電動汽車的充電行為加以控制和引導(dǎo)。

　　對此，有些文獻(xiàn)提出了分時段充電的方法，即在電網(wǎng)低谷時對汽車進(jìn)行充電，一般從00：00后開始大約于早上6：00左右結(jié)束。這種充電方法將充電負(fù)荷轉(zhuǎn)移到用電低谷時段，避免了在原有負(fù)荷高峰時段充電，在一定程度上能夠改善負(fù)荷曲線，但仍存在一定的局限性。

　　進(jìn)入低谷時段后，大量電動汽車充電，會形成新的負(fù)荷高峰，充電結(jié)束后，負(fù)荷又急劇下降，峰谷波動較大，不利于電網(wǎng)的平穩(wěn)運行。

　　針對隨機(jī)充電方法和時段充電方法的缺點，本文提出了智能充電方法。

　　簡單地說，也就是根據(jù)車主的行車規(guī)律并結(jié)合線路的負(fù)載率情況，對各時段的充電功率進(jìn)行合理分配，將實現(xiàn)電動汽車的最優(yōu)充電。

　　智能充電方法可以設(shè)置多個充電條件，例如，在工作日期間，一般18：00—次日7：00電動汽車多為在家充電；為了提高線路的可控性和經(jīng)濟(jì)性，可要求線路負(fù)載率小于某一指定值時，電動汽車才可接入電網(wǎng)充電。

　　在設(shè)置以上充電條件后，就可以對可充電時段進(jìn)行靈活的控制，而不是僅僅局限于固定的時段。

　　采用智能充電方法后，負(fù)荷曲線將會變得更加平滑，電網(wǎng)受到電動汽車充電的影響也將減少，有利于車主合理安排充電計劃，實現(xiàn)電網(wǎng)和用戶的互利。

　?。ㄗ髡呦抵袊娏茖W(xué)研究院教授高級工程師。本文原載《電力系統(tǒng)及自動化》，有刪節(jié)）

　　白曉民|文

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