充電樁充電對(duì)電網(wǎng)和電能計(jì)量的影響

覃尚化 張立華

【摘 要】文章主要針對(duì)充電樁充電對(duì)電網(wǎng)和電能計(jì)量的影響進(jìn)行分析，結(jié)合當(dāng)前充電樁充電現(xiàn)狀，從充電樁充電對(duì)電網(wǎng)的影響、充電樁充電對(duì)電能計(jì)量的影響進(jìn)行研究與探索，更好推動(dòng)充電樁充電效率的提升與強(qiáng)化。

【關(guān)鍵詞】充電樁；充電；電網(wǎng)；電能計(jì)量

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于電能的需求也逐漸提升，這也使得充電樁受到了較為廣泛的關(guān)注與重視。當(dāng)前充電樁通常可分為交流直流結(jié)合充電樁與直流充電樁兩種結(jié)構(gòu)，充電樁在充電期間，電流諧波、電網(wǎng)電壓等都會(huì)搜到相應(yīng)的影響，最終導(dǎo)致點(diǎn)能計(jì)量出現(xiàn)問題，這時(shí)電網(wǎng)自身穩(wěn)定性、安全性等都會(huì)出現(xiàn)各種問題。因此，需要針對(duì)充電樁充電對(duì)電網(wǎng)和電能計(jì)量的影響進(jìn)行優(yōu)化與完善，為促進(jìn)充電樁發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1.充電樁充電對(duì)電網(wǎng)的影響

充電樁每天負(fù)荷曲線和低等級(jí)電壓區(qū)域電網(wǎng)模型相結(jié)合，可以對(duì)充電樁大量接入電網(wǎng)充電對(duì)低等級(jí)電壓電網(wǎng)的影響產(chǎn)生更加全面的認(rèn)識(shí)，在不同季節(jié)，不同充電樁充電接入比例下，充電樁充電對(duì)電網(wǎng)電壓、功率損失也存在差異，通過調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在非協(xié)調(diào)充電情況下，充電樁充電在夜間電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)發(fā)生最多，會(huì)使電網(wǎng)負(fù)荷增加、電壓偏差增大，使電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗不斷提升，導(dǎo)致電網(wǎng)的輸電效率和供電質(zhì)量都呈下降趨勢(shì)，為降低充電樁充電對(duì)電網(wǎng)的影響，現(xiàn)階段提倡協(xié)調(diào)充電，即當(dāng)電網(wǎng)處于負(fù)荷低谷的狀態(tài)下時(shí)，利用充電樁充電使低谷得到平衡，以此縮減備用發(fā)電站的啟停頻數(shù)和電力資源調(diào)度的次數(shù)[1]。

另外，在接入電網(wǎng)的充電樁數(shù)量不斷增多的情況下，日負(fù)荷曲線的用電高峰發(fā)生了改變，電網(wǎng)峰谷差大幅提升，如果不能及時(shí)的采取有效措施進(jìn)行控制，電網(wǎng)損耗將增加，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行受到嚴(yán)重的沖擊，傳統(tǒng)模式的負(fù)荷曲線預(yù)測(cè)誤差將會(huì)逐漸增大，使其不能準(zhǔn)確的反映客戶的需求，對(duì)電網(wǎng)調(diào)度和運(yùn)行起到阻礙，所以要提升電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，縮減充電樁充電對(duì)電網(wǎng)的影響，電力調(diào)度部門在對(duì)電力生產(chǎn)進(jìn)行布置時(shí)，應(yīng)有意識(shí)的對(duì)電量裕度和電氣設(shè)備升級(jí)給予足夠的重視，以此保證設(shè)備在電力負(fù)荷增加的情況下不會(huì)產(chǎn)生過載；其次，電力部門應(yīng)有意識(shí)的引導(dǎo)充電樁用戶協(xié)調(diào)充電，有意識(shí)的對(duì)用電高峰進(jìn)行充電避讓。

但充電樁接入電網(wǎng)充電也會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生積極的影響，例如在傳統(tǒng)模式下電網(wǎng)負(fù)荷的峰谷差非常大，特別是白天與黑夜之間的峰谷，電力系統(tǒng)為改善此問題，引進(jìn)大量的發(fā)電容量備用，但電力調(diào)度次數(shù)的增加使電力資源被極大的浪費(fèi)，但將充電樁充電合理的應(yīng)用在電網(wǎng)中，電力系統(tǒng)的負(fù)荷曲線會(huì)逐漸平滑，特別是充電樁在夜間充電，不僅使峰谷差得到有效的平衡，而且，使電網(wǎng)24小時(shí)內(nèi)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)得到提升，使電力資源浪費(fèi)的問題得到極大地改善。

2.充電樁充電對(duì)電能計(jì)量的影響

我國(guó)傳統(tǒng)模式中電能計(jì)量是采用一戶一表制，應(yīng)用的電表都是功率較低的單相計(jì)量，在充電樁接入電網(wǎng)后，受充電位置、充電功率等因素的影響，需要重新安裝電能計(jì)量設(shè)備，而且隨著智能電網(wǎng)的逐漸深化，充電樁充電將形成 V2G 模式，使城市配電網(wǎng)的諸多線路成為雙向潮流，所以電能計(jì)量的模式也需要隨之發(fā)生改變[2]。充電樁充電過程中會(huì)生成諧波，諧波不僅會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染等，而且要求針對(duì)充電樁安裝的電能計(jì)量設(shè)備在具有直流電能計(jì)量和寬負(fù)載計(jì)量功能的基礎(chǔ)上，必須具有諧波計(jì)量檢測(cè)和消除的功能，充電樁的功能決定，其在充電的過程中有快充、慢充等情況，充電負(fù)荷的調(diào)整直接關(guān)系到快充設(shè)定的容量在常規(guī)充電的狀態(tài)下是否會(huì)發(fā)生容量冗余，而充電時(shí)間的調(diào)整，直接關(guān)系到充電樁能夠在低谷時(shí)段削峰填谷，是負(fù)荷利用率更有保證，而充電樁計(jì)量點(diǎn)的配置是充電負(fù)荷調(diào)整和時(shí)間調(diào)整的重要依據(jù)，所以充電樁充電對(duì)電能計(jì)量具有重要的影響。

2.1充電樁充電所產(chǎn)生的諧波對(duì)電能計(jì)量準(zhǔn)確性的影響

充電樁充電所生成的諧波和容性負(fù)荷性質(zhì)對(duì)電能計(jì)量裝置的性能提出較高的要求，通過對(duì)全電子式電能表計(jì)量所涉及的輸入、電能測(cè)量單元和輸出部分的流程分析可以發(fā)現(xiàn)，其在電能計(jì)量的過程中出現(xiàn)的誤差主要生成于輸入部分，這是因?yàn)槿娮邮诫娔鼙韮H依靠基波信號(hào)實(shí)現(xiàn)變送，當(dāng)電壓和電流中任何波形發(fā)生改變，磁通并不能結(jié)合其變化生成與之相對(duì)應(yīng)的線性變化，從而電能表整體的計(jì)量精度無法保證[3]。現(xiàn)階段電子式電能表基本上在1至1千赫茲之間對(duì)諧波動(dòng)率和基波功率的相應(yīng)都基本一致，所以其在計(jì)量基波電能和全部諧波電能的過程中，可以直接將電能表示為 ，W1和 Wi分別代表諧波動(dòng)率和基波功率，由此可見要縮減充電樁充電對(duì)電能計(jì)量的影響，應(yīng)針對(duì)充電樁安裝全波電能表。

2.2充電樁充電所產(chǎn)生的沖擊負(fù)荷對(duì)電能計(jì)量的影響

實(shí)踐證明充電樁快速充電的同時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)生成沖擊性負(fù)荷，而沖擊性負(fù)荷會(huì)加重波形變形，使其更加不具備規(guī)律，甚至可以使不同周期的波形在幅值、相位、頻率等各方面發(fā)生變化，當(dāng)功率變化的速度不斷加快的同時(shí)，電力系統(tǒng)電壓會(huì)發(fā)生閃變，進(jìn)而造成電壓波形凹陷或凸起，這在一定程度上使電能計(jì)量表的計(jì)量誤差隨機(jī)性加大。

2.3充電樁充電對(duì)電能表寬負(fù)載計(jì)量能力的影響

充電樁在快速充電的過程中，會(huì)在回路中形成較大的負(fù)載電流，據(jù)統(tǒng)計(jì)形成的負(fù)載電流可達(dá)150至600安培，而在慢充模式下，充電回路中形成的負(fù)載電流會(huì)明顯的縮減，所以針對(duì)充電樁充電進(jìn)行電能計(jì)量的電能表的計(jì)量范圍要相比正常范圍更大，這對(duì)電能表的設(shè)計(jì)開發(fā)提出了新的難題，現(xiàn)階段通常通過將并聯(lián)均流方法應(yīng)用于大電流中以緩解此技術(shù)難題，但此方法并不是通過直接的將電源輸出端相連接就可以實(shí)現(xiàn)的，對(duì)技術(shù)的要求也較高，所以現(xiàn)階段有效的消除充電樁充電對(duì)電能計(jì)量此方面的影響仍較困難。

結(jié)束語

綜上所述，通過文章的研究與分析可以發(fā)現(xiàn)，在充電樁快速發(fā)展與推廣過程中，充電樁充電對(duì)于電網(wǎng)與電能計(jì)量造成的威脅受到人們的廣泛關(guān)注，想要更好促進(jìn)電網(wǎng)安全性與電能計(jì)量科學(xué)性，就需要相關(guān)工作人員全面認(rèn)識(shí)與了解充電樁充電對(duì)電網(wǎng)與帶能計(jì)量造成的各種影響，并以此基礎(chǔ)通過科學(xué)方法進(jìn)行優(yōu)化與完善，進(jìn)一步促進(jìn)充電樁的發(fā)展與進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張策， 劉莉， 趙文靜， et al. 電動(dòng)汽車交流充電樁對(duì)供電系統(tǒng)諧波的影響[J]. 沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2017（3）.