電動(dòng)汽車充電對(duì)電網(wǎng)的影響

鞏贊超　鞠振河

摘 要：由于我國(guó)相關(guān)部門(mén)近幾年來(lái)積極采取一系列的政策，有效的地加速了國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展速度，到目前為止即將進(jìn)入高速發(fā)展階段。同時(shí)，這也直接加大了電動(dòng)汽車充電樁以及充電站的建設(shè)力度，這在無(wú)形之中給電網(wǎng)造成了巨大的壓力。所以，充分考慮到大規(guī)模電動(dòng)汽車充電行為對(duì)電網(wǎng)造成的壓力問(wèn)題，我們應(yīng)當(dāng)開(kāi)展有針對(duì)性的探討，從而能夠?qū)δ承┚唧w問(wèn)題制定出解決的方案，進(jìn)而緩解大量電動(dòng)汽車充電給電網(wǎng)帶來(lái)的壓力[1]。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；充電；對(duì)電網(wǎng)影響

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.214

由于近幾年來(lái)全球能源供應(yīng)出現(xiàn)危機(jī)，石油能源逐漸減少、全球氣候變暖、空氣被污染等狀況頻繁出現(xiàn)，各個(gè)國(guó)家的決策層以及汽車行業(yè)都逐漸轉(zhuǎn)變發(fā)展方向，將重點(diǎn)放在節(jié)能減排上，而憑借電能為動(dòng)力的電動(dòng)汽車則變成最好的選擇[2]。作為汽車行業(yè)的未來(lái)之星，電動(dòng)汽車近年來(lái)得到了高速的發(fā)展。但是，其中的問(wèn)題也接踵而來(lái)。因?yàn)殡妱?dòng)汽車能夠正常運(yùn)作的前提是擁有足夠的電力，所以在電動(dòng)汽車行駛中消耗一定的電源力后就要給電池一定的補(bǔ)給。近幾年來(lái)，電動(dòng)汽車逐漸走進(jìn)人們的生活之中，大量的電動(dòng)汽車隨機(jī)以及間接性充電使得充電負(fù)荷越來(lái)越大，再加上充電時(shí)使用的是會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模諧波的整流裝置，污染了整個(gè)電網(wǎng)。

1 探討對(duì)輸電網(wǎng)絡(luò)造成的傷害

照目前電動(dòng)汽車的發(fā)展規(guī)模來(lái)計(jì)算，到2030年，我們國(guó)家保守估計(jì)能夠有六千萬(wàn)輛電動(dòng)汽車[3]。假設(shè)六千萬(wàn)輛電動(dòng)汽車同時(shí)進(jìn)行充電，電功率設(shè)為每輛10千瓦，那么可以計(jì)算出最高峰時(shí)的充電率為5億千瓦，這估計(jì)將會(huì)是2030年裝機(jī)總?cè)萘康乃姆种唬窃斐呻娋W(wǎng)負(fù)荷不堪的最大的因素之一。

除此之外，我們國(guó)家如今的發(fā)電量是不是能承載越來(lái)越多的電動(dòng)汽車充電量也成為大眾熱議的話題。有研究表明，電動(dòng)汽車對(duì)電量的消耗、電力資源的補(bǔ)給、電力價(jià)格、電源結(jié)構(gòu)以及氣體排放等等都對(duì)其有一定的影響。并且，有專家專門(mén)研究了不同插入式電動(dòng)汽車的具體狀況，得出如果停止建設(shè)新的充電設(shè)備，未來(lái)會(huì)增加5-10%的電力消耗。

2 探討對(duì)配電網(wǎng)的傷害

電動(dòng)汽車充電時(shí)會(huì)影響配電網(wǎng)負(fù)荷的平衡性以及引起其他毛病。 如果大量的電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，那么局部地區(qū)電網(wǎng)將會(huì)負(fù)荷過(guò)重。一旦再加上充電時(shí)段相同以及在電網(wǎng)高負(fù)荷時(shí)進(jìn)行充電，那么配電網(wǎng)將會(huì)無(wú)法負(fù)荷。一般的電動(dòng)汽車都會(huì)選擇在在夜間充電，大概是晚上的六點(diǎn)到八點(diǎn)這個(gè)時(shí)間段開(kāi)始，而電動(dòng)汽車充電完成最少需要四個(gè)小時(shí)。這樣看來(lái)，因?yàn)槭艿诫妱?dòng)汽車充電而造成電網(wǎng)超負(fù)荷最厲害的時(shí)間應(yīng)當(dāng)大致在晚上九點(diǎn)，這個(gè)時(shí)段也可以稱為“峰上加峰”，加重了配電網(wǎng)的建設(shè)壓力以及降低了電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)組的工作效率。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，可以采用分時(shí)電價(jià)的方式來(lái)解決。劃分用戶們的充電時(shí)間，這樣以后就可以避免配電網(wǎng)出現(xiàn)超負(fù)荷的現(xiàn)象，也不會(huì)影響用戶的正常充電時(shí)間，更重要的是降低了成本。

3 探討對(duì)電網(wǎng)的諧波污染

電動(dòng)汽車的充電設(shè)施屬于非線性負(fù)載，會(huì)發(fā)出大量的諧波電流，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的能源質(zhì)量，而且這種諧波污染還會(huì)損害電容器和擾亂測(cè)量?jī)x器以及保護(hù)設(shè)施工作等等。

針對(duì)以上問(wèn)題，我們可以通過(guò)下面的方法來(lái)處理：（1）增加對(duì)換流裝置相數(shù)，它是一種重要的諧波源，如果將換流裝置的從六上升到十二，就能在很大程度上減少諧波電流的有效值；（2）將供電系統(tǒng)總體諧波水平的控制權(quán)掌握在手中，不違背國(guó)家在這方面的相關(guān)法律法規(guī)；（3）改善濾波設(shè)施，增強(qiáng)就地解決諧波的能力，將諧波污染的源頭扼殺在源頭——充電站。（4）建立無(wú)功補(bǔ)償裝置，增強(qiáng)電網(wǎng)系統(tǒng)的承受能力。如今的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展、完善，綠色的充電站也在不斷改善，相信不久以后諧波污染的困擾一定不足為患[4]。

4 探討充電設(shè)備建設(shè)對(duì)電網(wǎng)的影響

充電設(shè)備，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就相當(dāng)于電網(wǎng)和電動(dòng)汽車兩者之間的橋梁，所以充電設(shè)施的好壞直接影響著電網(wǎng)的運(yùn)行狀況[5]。目前為止，充電設(shè)施主要包括充電樁以及充電站，主要是靠這兩者體現(xiàn)充電過(guò)程中對(duì)電網(wǎng)的影響。充電站里包括許許多多的充電樁和充電機(jī)，雖然說(shuō)生活中充電樁容量小且分布不集中，但是充電站中充電樁數(shù)量多且集中安放，這就對(duì)電網(wǎng)造成了一定的負(fù)荷壓力。

所以，建設(shè)新的充電站時(shí)，選擇地點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：（1）要注意應(yīng)盡量選擇變壓器周邊，這樣能夠有效獲取電力；（2）要兼顧用戶要求，盡量向市區(qū)靠攏，分布在市區(qū)四周[6]。

5 結(jié)束語(yǔ)

如今，我們國(guó)家的電動(dòng)汽車行業(yè)正處于鼎盛發(fā)展的時(shí)段，大規(guī)模的充電需求給電網(wǎng)帶來(lái)了一定的壓力。但是，電動(dòng)汽車存儲(chǔ)能量的性能同時(shí)又為電力的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)作挖掘出了新的發(fā)展可能。電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)現(xiàn)模式大大影響了充電時(shí)對(duì)電網(wǎng)的壓力，但是這目前來(lái)說(shuō)還是不確定的。一方面，從負(fù)荷平衡來(lái)考慮，對(duì)輸電網(wǎng)的傷害很輕，因?yàn)殡妱?dòng)汽車充電和工作的時(shí)間呈現(xiàn)出一種削峰填谷的趨勢(shì)；但是大規(guī)模電動(dòng)汽車集中充電的行為還是損傷了部分的配電網(wǎng)，該問(wèn)題仍然需要研討并解決。另外，我國(guó)正在積極建設(shè)和完善各大充電設(shè)施，然而卻沒(méi)有這方面的完善理論結(jié)構(gòu)以及方法。

從未來(lái)前景來(lái)考慮，長(zhǎng)期發(fā)展應(yīng)該將分散的家庭充電模式放在發(fā)展重心，畢竟電動(dòng)汽車正在逐漸走進(jìn)各家各戶，并且各種充電和計(jì)量技術(shù)正在快速發(fā)展完善；短期發(fā)展應(yīng)該主要完善充電設(shè)備的容量配置和分布地點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]雷黎，劉權(quán)彬.電動(dòng)汽車使用對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷曲線的影響初探[J].電機(jī)技術(shù)，2000（01）：37-39.

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