電動汽車接入配電網的評估方法探討

張明華 菏澤學院物理與電子工程系 山東菏澤 274015

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電動汽車接入配電網的評估方法探討

張明華 菏澤學院物理與電子工程系 山東菏澤 274015

【文章摘要】

隨著電動汽車的普及，電動汽車大規模接入電網充電，將對電力系統的運行與規劃產生不可忽視的影響。電動汽車充電將導致負荷增長，若大量電動汽車集中在負荷高峰期充電，將進一步加劇電網負荷峰谷差，加重電力系統的負擔。本文提出一種基于居民區配電網的電動汽車接納能力評估方法，并且給出了一種居民區內電動汽車充電負荷計算方法。

【關鍵詞】

配電網；電動汽車；負荷計算

隨著經濟發展與能源供給、環境污染之間的矛盾的日益激化,節能降耗,減少對化石燃料的依賴,已成為我國經濟持續發展迫切需要解決的問題。電動汽車是電力系統的新型負荷,其充電在時間和空間上都具有隨機性,且大規模電動汽車的集中充電將極大影響傳統負荷曲線,影響電力系統的安全穩定運行。因此，研究配電網接納電動汽車群體接入能力評估方法尤為重要。

1 居民區住戶分析

由于居民區數量龐大、配電網的容量配置多樣，完全獲取大量居民區配電網負荷的數據較為困難。本文從居民區配電容量設置和負載水平的分析出發，結合電動汽車的充電需求特點，得到在不升級配電網容量的條件下，現有配電網接納電動汽車充電負荷的能力。

由于居民區住戶數量存在差異，根據某市居民區統計數據，居民內住戶數量主要分為6個等級。每個數量級的居民區分布百分比如表1所示。

圖1-1 基于居民區配電網的電動汽車接納能力評估方法流程圖

表1　居民區用戶數量級分布情況

2 評估方法流程

圖1展示了居民區配電網接納電動汽車充電能力評估方法流程圖。首先，依據區域內單個居民區內住戶數量分布，隨機生成區域內每個居民區住戶數量。然后，根據居民區住戶數量，結合不同居民區類型所對應的居民區計算負荷值可依次得到居民區用電負荷，居民區配電變壓器總容量，居民區配電變壓器最大負載率。同時，根據居民區住戶數和電動汽車滲透率，得出居民區內電動汽車數量。再依據居民區內電動汽車充電規律，得到電動汽車充電負荷。在獲取居民區配電變壓器負載率和居民區電動汽車充電負荷的基礎上，可進行居民區接納電動汽車充電能力的評估。本章分別針對居民區無負荷增長、居民區負荷以不同增長率增長以及單個居民區存在極端用電負荷等不同情況下的配電網接納電動汽車充電能力進行了評估和分析。

3 居民區內電動汽車充電負荷計算

式（1）表示某一確定居民區內電動汽車最大充電功率。

式（2）實現電動汽車充電同時率的計算：

在無序充電或者不同智能充電策略下，同時率存在差異。計算電動汽車充電同時率時，首先，計算得到電動汽車一天（24小時）充電的功率分布。然后，根據充電功率分布可以得到一天內充電功率最大的時間點以及其對應的充電功率。該最大充電功率與所有電動汽車同時充電的總充電功率的比值即為電動汽車充電負荷在負荷高峰時的同時率。

根據無序充電的特性曲線以及居民區用電負荷特性，電動汽車充電負荷恰與居民用電峰荷形成疊加，造成“峰上加峰”。因此，本文假設居民區用電負荷最大值與居民區電動汽車充電負荷最大值同時出現。同時假設不同居民區內所有電動汽車日行駛里程、電動汽車駛入離開時間均具有相同的分布特性。

假定居民區內所有電動汽車駕駛、充電行為如下：百公里電耗為15kWh；電動汽車在最后一次出行返回后開始充電；每次充電都將電池充滿；充電開始時刻、日行駛里程為相互獨立的隨機變量；每輛電動車都配有充電設備，且不存在排隊擁堵現象；根據上述假設，開始充電時間為最后一次出行返回時刻，其概率密度函數為：

日行駛里程滿足如下對數正態分布，其概率密度函數為：

4 結語

電動汽車以其良好的環保效應和靈活多樣的能源利用形式，已成為國際社會普遍公認的汽車工業的重要發展方向之一。本文基于居民區用電負荷計算方法，，通過建立數學統計模型，提出了一種居民區配電網接納電動汽車充電能力評估方法。

【參考文獻】

[1]張文亮,武斌,李武峰,來小康.我國純電動汽車的發展方向及能源供給模式的探討[J].電網技術,2009.

[2]陳磊,黃琦,張昌華等.考慮故障影響的電動汽車充電系統控制策略的研究[J].電力系統保護與控制,2012.

張明華(1985-),男,山東菏澤人,助教,碩士

【作者簡介】

中圖分類號：TM715

文獻標識碼：A

基金項目：菏澤學院科學研究基金(XY14B003)