電動汽車站對電力系統的影響

廖力 劉建

摘要：大規模電動汽車充電將對現有配電網帶來明顯影響，若不對充電負荷采取干預措施，勢必增加發電及輸配電基礎設施投資。在配電網方面，電動汽車充電將帶來加速變壓器損耗、提高線損、引發配電網線路擁堵等問題，導致系統可靠性下降。本文主要分析了電動汽車興起的背景，充電對電力系統造成的影響以及解決措施。

關鍵詞：電動汽車;電力系統;充電負荷

一、新能源汽車興起的背景

1.1全球石油價格上漲的推動

全球石油資源儲量的稀缺性毋庸置疑，幾個經濟大國能源緊缺問題嚴重，現階段仍以石油為主要燃料的汽車產業的發展受到極大威脅。因此，發展新能源汽車成為世界汽車工業持續發展的必然選擇。汽車制造廠商也看到了新能源汽車的發展空間，開始加大研發和推廣的力度。各國政府也適時推出了一些優惠政策對新能源汽車的購買和銷售予以補貼，新能源汽車行業獲得了前所未有的發展良機。

1.2各國石油自給率不足

世界上主要汽車消費國的石油自給率水平不高，石油的儲備越來越不能滿足各國消費的需要。降低石油依賴己成必然選擇。從政治和經濟的角度考慮，鼓勵發展新能源汽車、降低石油對外依賴度是各國政府制定汽車產業政策的必然選擇。

1.3世界各國家和地區汽車尾氣排放標準越來越嚴格

現今汽車尾氣己成為組成溫室氣體的重要污染物。針對汽車污染問題，世界各個國家和地區針對汽車尾氣排放的標準也越來越嚴格，此時，發展新能源汽車成為各大廠商的新選擇，因為新能源汽車的生產和使用會從根本上解決汽車尾氣排放問題。

二、電動汽車充電對電力系統的影響

2.1影響電力的用電平衡

在城市地區人口通常較為密集，用電量具有一定的限制。尤其是在電動汽車進行集中式充電時，因電量分配的限制性，常對電網形成較大的用電負荷，影響整個電力系統的用電平衡。因此在進行大規模的充電時，就應該考慮電力的用電平衡問題。應加大對于電動汽車充電的協調控制，避免線路、區域配電變壓器過載的情況發生，進而提高配電網的安全可靠性與運行的經濟性。

2.2影響電能的質量

在具體的充電樁接入電網過程中，不同的電動汽車匯聚度，以及不同的接入水平下的充電行為，都會影響配電網電壓的水平。電壓的變化會直接的影響到電流的變化情況，電網在低電壓的情況下運行時，會導致電網的無功功率、有功功率加大，進而增加成本。因此應盡量的避免電動汽車的無序并網充電，特別是在負荷高峰期，進行接入充電的操作，更會加劇負荷的峰谷差，進而給區域電網形成負荷壓力，最終影響電能的質量。電動汽車用戶用車行為和充電時間與空間的隨機性強，使得電動汽車充電負荷具有較大的不確定性，使得電網的控制難度大大增加。若大量電動汽車選擇在同一時刻充電，很可能極大增加系統最大負荷，使電網峰谷差率不斷加大，規模化電動汽車充電將進一步加大電網的峰谷差率，造成發電成本高、電網運行效率低，很可能造成局部區域電能供應緊張，使當地的配電設施過載等問題，增加電網運營管理的難度。

2.3形成諧波影響，造成電網的動態污染

當大量的電動汽車充電樁接入電網后，對于負荷較多的用電端部分，三相之間的供電交替情況，會產生一定的諧波影響。諧波具體講，就是電壓傳播過程中，夾雜在電壓信號中的雜波信號。諧波可以影響電網內潮流計算的有效性，提高網絡消耗量，對高壓設備來講，會產生額外的消耗。諧波對通信線路的影響，主要有兩種，分別為電磁干擾影響、靜電感應影響。對于不對稱的輸電線路，需要同時考慮兩種影響因素，而對于對稱運行的輸電線路，僅考慮高次諧波的靜電感應效應。諧波影響從側面反映出，用電端對于電網的污染情況，充電樁的動態污染直接的影響著電網的穩定、安全運行。

三、降低電動汽車對電力系統影響的應對措施

3.1加強對電動汽車充放電的技術研究

針對電動汽車對電力系統的影響，相關技術的開發利用對于解決問題具有重要意義。通過智能控制手段有效調整電動汽車充放電的策略和進行相關充電設備的科學規劃，有助于加強電力系統運行的穩定性和安全性。

3.2改變電動汽車的商業運營模式

目前，電動汽車的使用多集中于公共交通工具的應用方面，這為通過改變商業運營模式而有效調整電動汽車的充電規律提供了可能性。例如，可以通地更換電池等手段避開電力系統的用電高峰期，或集中在用電低谷其進行電動汽車的集中充電，這對于提高電力系統運行的經濟性、改善電力負荷狀態具有重要意義。

3.3建立分時充電電價

通過調整不同用電時段的電價，利用價格優勢引導電動汽車用戶的充電行為，可有效減少無序充電行為的發生率，從而降低無序充電對電力系統的不良影響。電動汽車個人用戶主要根據自身需求采用無序充電的方式。為了降低自主式隨意充電對電力系統的沖擊影響，合理引導用戶在低谷負荷時充電，躲避電網高峰負荷，可以建立分時充電電價。高峰負荷時電價較高，低谷負荷時電價較低，利用充電電價的差異引導用戶，減少對電動汽車充電對系統的沖擊影響。

加大對電動汽車充放電的研究。加大對電動汽車充放電策略、充電設施規劃、電力系統智能控制等內容的研究投入，分析電動汽車充放電對電力系統的影響機理，提出最優的充放電策略，減少對電力系統安全穩定運行的影響。

3.4采用電池租賃的運營模式。

電動公交等公共交通工具不僅能夠實現集中管理，而且具有明顯的運行規律，便于采用基于電池租賃的商業運營模式。以更換電池的方式代替直接充電，不但能夠有效提高公共交通的運行效率，而且在電網負荷低谷期集中充電，能夠有效改善負荷曲線，提高電力系統的運行經濟性，而且能夠實現整體運行利益最大化。

結束語

純電動汽車車載充電技術應用蓄電池的電力或者直流電的電力來進行充電，對環境的污染度較小，具有良好的環保效益，同時，充電成本相對于燃油汽車使用的能源燃料來講，要經濟實惠得多，因此，經濟效益也十分明顯。另外，充電樁和直流機以及充電站的建設可以根據汽車的行車路線，建立在人員較為密集的超市、小區以及停車場內，以充分利用寶貴的土地資源，因而也具有非常好的社會效益。

參考文獻

[1]曹宇，許傲然，張柳，曲春雨，高陽.電動汽車對電力系統潮流及設備影響的研究與分析[J].沈陽工程學院學報（自然科學版），2016，12（02）：135-138.