插電式電動(dòng)車（PEV）在配電網(wǎng)的滲透率分析及對(duì)配電網(wǎng)的影響

彭素江 周紅蓮 曹新慧 趙軍

摘 要：根據(jù)節(jié)能節(jié)能減排的要求，能夠有效替代燃油汽車的插電式電動(dòng)車（PEV）會(huì)逐步增多，對(duì)配電網(wǎng)的影響也逐步加大。在此背景下，本文研究一種插電式電動(dòng)車（PEV）的不同滲透率對(duì)配電網(wǎng)的影響。以實(shí)際的系統(tǒng)為樣本案例，研究不同PEV滲透率條件下對(duì)配電網(wǎng)的影響，同時(shí)研究了如何協(xié)調(diào)PEV充電之間的關(guān)系，從而降低對(duì)配電網(wǎng)的影響程度。算例結(jié)果驗(yàn)證了方法的有效性和實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng) 滲透率 插電式電動(dòng)車

中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）02（a）-0072-02

目前的配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是有能力適應(yīng)不協(xié)調(diào)PEV的低滲透水平充電，然而，PEV市場(chǎng)的加速增長(zhǎng)是預(yù)計(jì)在未來幾十年會(huì)導(dǎo)致更高的滲透率，額外的能源消耗可能增加相當(dāng)多的在配電網(wǎng)上加載[1，2]。這樣的增加將會(huì)產(chǎn)生重大后果：熱過載，更高損耗，電壓限制違規(guī)，局部變壓器退化，以及高次諧波失真。因此，在配電網(wǎng)絡(luò)中PEV滲透率也很高，并控制和監(jiān)控PEV充電，這被稱為協(xié)調(diào)收費(fèi)，升級(jí)當(dāng)前的系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施從而可以適應(yīng)不協(xié)調(diào)的充電。

在文獻(xiàn)[3]中，一項(xiàng)研究確定了PEV的最佳滲透，然而使用的PEV充電模式是簡(jiǎn)單，假設(shè)充電時(shí)間是剛性，PEV的作用對(duì)配電系統(tǒng)電能質(zhì)量進(jìn)行了調(diào)查。在文獻(xiàn)[4]中，所有的電池充電被認(rèn)為是相同的開始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間。消費(fèi)固有的變異性，使人員習(xí)慣因此在文獻(xiàn)[3]和[4]中被忽略。該智能計(jì)量和需求側(cè)管理在分銷中的優(yōu)勢(shì)系統(tǒng)在文獻(xiàn)[5]中進(jìn)行了研究，其中包括考慮協(xié)調(diào)PEV充電。研究人員認(rèn)為100英里以內(nèi)的所有行程將以電動(dòng)方式駕駛。

然而，以上研究并沒有研究不同PEV滲透率條件下對(duì)配電網(wǎng)的影響。為此，本文研究了不同的PEV滲透率對(duì)配電網(wǎng)的影響以及如何協(xié)調(diào)PEV的充電。

1 樣本案例介紹

總線12.66kV系統(tǒng)探討如圖1所示，作為研究案例。該系統(tǒng)包含一個(gè)混合的住宅，商業(yè)工業(yè)客戶份額的23%、67%、10%，系統(tǒng)數(shù)據(jù)和類型顧客，假定電壓限制是5%的標(biāo)稱值，該系統(tǒng)的總峰值負(fù)載為4.37MVA。

PEV計(jì)費(fèi)模式中使用的數(shù)據(jù)來自英國(guó)國(guó)家旅行調(diào)查局。PEV充電模式考慮的目的是充滿電。對(duì)于所有旅行，道路等級(jí)被采用，正常分布在-8%和8%。假設(shè)20年研究期間PEV滲透率最低為1%，線性增加，直到研究期末達(dá)到20%，假設(shè)PEV在家中充電，使得系統(tǒng)上的PEV額外負(fù)載僅位于住宅，即該組PEV母線與一組住宅負(fù)載總線相同。

所有系統(tǒng)總線都被假定為候選人可派遣和PVDG連接。對(duì)于WDG，只有34、35、36、37和38班車被認(rèn)為是候車總線。WDG和PVDG輸出功率基于中央中心分選過程離散為6個(gè)狀態(tài)。

2 分析結(jié)果與討論

周末的消費(fèi)高于平日的消費(fèi)，周末的晚些時(shí)候出現(xiàn)了消費(fèi)高峰：在下午5點(diǎn)之前和下午6點(diǎn)，而不是下午4點(diǎn)到下午5點(diǎn)。在工作日也可以觀察到，在下午7點(diǎn)之前和晚上10點(diǎn)的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生相對(duì)較高的消費(fèi)，這是由于周末長(zhǎng)途旅行的概率較高。考慮到旅行和環(huán)境溫度，對(duì)消費(fèi)的量來說是顯著的。7月份，由于日間旅行時(shí)間長(zhǎng)，空調(diào)使用量增加，峰值較高。另外，3月份的消費(fèi)高峰期從下午4點(diǎn)開始，到7月5日下午5時(shí)，峰值轉(zhuǎn)移到6點(diǎn)之間。下午7點(diǎn)由于7月份的日間工作時(shí)間較長(zhǎng)，與教育有關(guān)的旅行較少，司機(jī)往往比3月份晚回家。與教育有關(guān)的旅行也導(dǎo)致3月份凌晨1點(diǎn)之間發(fā)生的峰值相對(duì)較低，與PEV充電相關(guān)的排放量減少，允許的最小PEV滲透量的總排放量減少了21.4%。如果系統(tǒng)中允許的滲透率擴(kuò)大，則可以增加該百分比，這在下一種情況下可以看出，對(duì)于正在研究的系統(tǒng)，總體系統(tǒng)成本和排放值假設(shè)為重要，峰值負(fù)載為4.37MVA。

3 結(jié)語

為了協(xié)調(diào)PEV充電是足夠的，仍然需要不協(xié)調(diào)的PEV充電的過渡期。所提出的方法可以幫助不發(fā)達(dá)國(guó)家更好地評(píng)估PEV對(duì)他們的系統(tǒng)的影響，使他們能夠在部署充電協(xié)調(diào)基礎(chǔ)設(shè)施之前收集關(guān)于PEV充電需求的更多信息。

參考文獻(xiàn)

[1] U.S.Environmental Protection Agency. [EB/OL].http：//www.epa.gov/climatechange/Downloads/ghgemissions/.

[2] D.Wu，D.C.Aliprantis，and K.Gkritza.“Electric energy and power consumption by light-duty plug-in electric vehicles[J].IEEE Trans.Power Syst.，2011，26（2）：738-746.

[3] A.H.Hajimiragha，C.A.Canizares，M.W. Fowler，et al.A robust optimization approach for planning the transition to plug-in hybrid electric vehicles[J].IEEE Trans.Power Syst， 2011，26（4）：2264-2274.

[4] J.C.Gomez，M.M.Morcos.Impact of EV battery chargers on the power quality of distribution systems[J].IEEE Trans.Power Del.， 2003，18（3）：975-981.