基于V2G的無功功率補償技術應用研究

張家堂 王琨 馬友騰

摘 要：伴隨著我們國家經濟建設的不斷發展，電力行業發展也變得日益壯大，對于建設智能電網的技術也提出更高標準的要求，特別是在傳統無功功率補償技術的使用中，不管是補償設備方面或者是手段上都存在著不足，要求把V2G技術使用在補償控制和瞬時無功檢測里面，便于控制電網負荷率和降低備用發電量。此文是研究V2G作為基礎的無功功率技術研究，并且驗證可行性。

關鍵詞：V2G技術；無功功率；補償技術

在經濟發展的大條件下，環境生態問題受到了熱烈的追捧，被人們所關注，V2G技術憑借自身優勢受到廣泛使用，自身可以直接提取電流，有著移峰填谷的用處，還可以利用自身電池特點向電網方向定向移動。將V2G技術使用到電力系統中是符合現代智能電網建設的要求，尤其是對實現家庭負荷無功的補償目標有著重要意義。

一、在電力系統中V2G無功功率補償技術應用的必要性

（一）傳統技術存在的問題

無功功率補充技術是為了解決無功功率的分布情況，在現代電力系統中受到廣泛使用。可是我國電力飛速發展，電力問題逐漸顯現出來，雖然無功功率技術受到人們認可，作用顯著，但是也存在著問題，詳細內容有：

傳統無功功率技術使用存在著明顯缺陷，主要表現在補償手段、無功倒送等方面。[1]在我國電力系統使用無功補償技術存在著局限性，主要是要遵照就地補償的守則，沒有全面考核技術能量消耗；在電容器中抵抗使用時間幅度縮減，破壞了電容器，阻礙著無功補償技術的使用。在電力系統使用過程中，認識片面、無功倒送現象比較常見，同時靜止無功發生裝置有較慢響應速率，導致增加了額外成本。

（二）使用V2G無功功率補償技術的優勢

在如今面臨著環境污染和能源雙重問題的情況下，電動汽車有著快速的發展速度，使用范圍也逐漸廣泛。電網和電動汽車能量之間的轉換逐漸加深，借助全面研究，提出了V2G的理念，而以V2G概念為基礎的無功率補償技術有著獨特優勢，展現了其移峰填谷的用處，加速提升電網負荷率，并且控制電網備用的發電量需要，減少了用戶的費用。同時在用戶負荷增長的情況下，有了多元化特征，并且無功功率和高次諧波受到廣泛關注，通過無功式補償方法，降低兩者間影響。使用無功功率補償裝置在電動汽車上，把V2G優勢發揮出來，在此條件下，電動汽車能夠實現并網和充電，也能夠改進配電網質量。

二、驗證無功功率補償技術實驗

（一）構建無功功率模型

將家庭供電系統作為參考，在構建系統模型里面對于終端符合可以選擇電動汽車，并且需要在模型里面把家庭供電系統的電網側、負載側融進里面，同時也要考慮到電動汽車、側電壓等內容。[2]然后是補償裝置結構設計要按照V2G特征去選擇保護電路、電池側所構成的拓撲結構。在處于充電情況時，要使用電池側的Buck方式運行。假如拓撲結構處在并網情況，可以調整電池側和電網側變換器，但是電網側以逆變狀態進行，裝置里面的中間保護電路是限制直流母線典壓泵的。

（二）研究瞬時無功檢測和控制

使用無功功率檢測在單項電路里是技術重點，可以引進虛擬三相法計算瞬時無功，快速檢測到電流和諧波。在瞬時無功控制方面，無功功率補償原理作為依據，確保電動汽車可以補償無功功率，這樣便可以讓電網側的電壓和電流保持一致狀態。通常檢測電流通常是未知數，假如使用比例積分控制無功，則無法滿足準確掌握穩定性的要求。對此要使用無差控制方法，可以使用在V2G無功補償中，控制原理要按照輸出反饋信號計算出PWM信號，然后使用PWM信號控制變換器開關，結果獲得波形。相關的結構框圖見下圖。

無功補償控制系統結構框圖

（三）驗證結果

為驗證瞬時無功檢測和控制實驗效果，要在單相220V的系統里面接進PHEV，并且連接阻感負載，其中設置電阻是12歐姆，電感設置在0.010H，與此同時若變換器開關頻率控制在9千赫茲，直流電線電壓在360V，電池電壓為100V。分析實驗結果可知，使用V2G技術后，功率因數要控制在0.9650左右，功率因數通常是1，并且呈現出平滑電流曲線，這足夠顯示V2G為基礎的無功功率補償技術能夠得到好的補償效果。

三、實驗結論

（1）改善配電網電能質量的有效措施是無功功率補償，使用V2G技術不但能夠讓無功功率就地補償得到實現，還能夠延伸V2G技術使用范圍，在考慮電動汽車規模化使用后，這種技術對于電網發揮有著重要的用處。

（2）對于變化指令數值，要選用被控對象準確的數學模型無差控制，這樣能夠讓其達到理想效果。

（3）對于單相電路來說，使用瞬時無功功率理論，通過pq檢測法能夠準確、快速分解出負荷電流中的無功、有功分量。

（4）此篇文章只考慮到電動汽車在接到電網時的狀況，忽略了多輛電動汽車同時接入的情況，對于控制多輛汽車一起接入無功功率協調依舊有待解決。

四、結語

改善配電網電能質量，需要充分發揮出無功功率的使用，但引入V2G技術之后，不僅可以解決電網備用發電容量的情況，也能夠在無功功率的補償方面收獲效果，加速提升電網負荷率。在實際使用V2G技術的過程里面也要考慮當同時接入多輛汽車需要怎么控制和分配無功功率問題，保證可以在智能電網建設中發揮重要用處。

參考文獻：

[1]滿洲，郭春林，裴鑫，胡德權.基于V2G的電動汽車無功功率補償技術[J/OL].現代電力，16[20180610].

[2]邱軍，王楚迪.電力系統無功功率補償技術發展研究[J].電氣開關，2015，53（01）：4953.