电动汽车充放电对电网的影响分析

电动汽车充放电对电网的影响分析

王强

（国网陕西省电力公司咸阳市杨凌供电公司陕西省咸阳市712000）

摘要：本文简要介绍了目前电动汽车充放电技术；再简要说明了电动汽车充放电设备与管理系统，最后重点分析了交流充放电桩、直流充放电机和电动汽车充放电管理系统的主要作用与功能。

关键词：电动汽车；电网；交流充放电桩；直流充放电机

1电动汽车充放电技术

1.1单向无序电能供给模式

单向无序电能供给模式V0G(VehiclesPlug-inWithoutLogic/ContrOl)是指把电动汽车作为普通用电设备，采用成熟的单向变流技术，可以随时接入电网立即进行充电的模式。V0G是目前电动汽车充电常见的方式，如高尔夫车、机场摆渡车等都采用这种充电方式。

1.2双向有序电能转换模式

双向有序电能供给模式（vehiclesplug－inwithLogic／controlregulatedcharge／discharge，V2G）是指电动汽车能够与电网的能量管理系统进行通信，并受其控制，进而电动汽车的车载电池可以与电网之间实现能量转换（充电或者放电）。在V2G模式下，电动汽车的车载电池将会承载电网移动储能设备、备用电源的功能。目前，国外发达国家正在进行V2G的相关研究及示范工作。V2G模式需要先进的电网通信、调度、控制与保护技术的支撑。

1.3单向有序电能供给模式

1.3.1TC（TimedCharging，TC）模式

TC模式是指电动汽车充电在给定的时间进行，这种模式通过控制开始充电的时间来实现错峰充电，避免了电动汽车在电网负荷高峰时段充电对电网的影响，同时还能让用户享受低谷电价带来的经济效益。但是其控制方式简单，不能根据实时电价或电网的峰谷状态自动的掌控充电过程。TC模式的充电设备也是单向变流技术，不需要与电网进行实时通信。

1.3.2V1G（VehiclesPlug－inwithLogic/controlRegulatedCharge，V1G）模式

V1G模式是指电动汽车充电受电网控制，电动汽车与电网间实时通信，可在电网允许的时段进行充电。这种模能够最优化安排电动汽车充电，提高了电网的利用效率，减少了电动汽车充电对电网的影响。但是在V1G模式下，电动汽车不能向电网输送电能。

2电动汽车充放电设备与管理系统简述

2．1电动汽车充放电设备

电动汽车充放电设备主要包括：

（1）为带有车载充放电机的小型电动乘用车服务的交流充放电桩；

（2）为公交、环卫、邮政等公共服务车辆服务的直流充放电机。

主要完成对电动汽车的充放电操作。

图1电动汽车充放电过程电能与信息互动

2.1.1交流充放电桩

交流充放电桩的主要功能包括：与充放电管理系统通信；具备手动设置定电量、定时间及自动充放电等功能；具备远程接受充放电管理系统控制，自动进行充放电，双向计量计费的功能；具备完善的安全防护功能，包括具备急停开关、输出侧的剩余电流保护与过电流保护及孤岛保护等功能；人机交互功能。

2.2.2直流充放电动机

公交、邮政、救护及环卫等社会公共用车具有行驶区域和行驶里程相对稳定、停车场地固定，适宜在停车场所建设集中充放电站。由于社会公共服务用车车载电池容量很大，充电功率也很大，因此适宜采用地面直流充放电动机对其进行充放电操作。由于充放电站的集中性，可在站内配置充放电管理系统，统筹安排站内电动汽车的充放电操作。直流充放电动机主要功能包括：动力电池管理系统通信，用于判断电池类型，获得动力电池系统参数以及充电前和充电过程中动力电池的状态参数；与充放电管理系统通信，上传充电动机和动力电池的工作状态、参数及故障报警灯信息，接受控制命令；依据动力电池管理系统提供的数据，动态调整充电参数，安全智能的完成充电过程。

2.2电动汽车充放电管理系统

电动汽车充放电管理系统既可以统一调度管理同一停车区域的交流充放电桩，也可以统一调度管理某一个集中充放电站内的直流充放电机。电动汽车充放电管理系统的主要功能包括以下几方面。

2.2.1与相关系统及设备通信功能

与充放电设备通信，向充放电设备发送控制命令，统筹调度充放电操作；与动力电池管理系统通信，了解电动汽车（电池）的当前状态，适宜充电还是放电以及可以接受的充电或放电的功率；与智能电网通信，获取电网当前运行状态，为调度电动汽车充放电操作提供依据。

2.2.2人工及自动充放电管理功能

通过人机界面控制充放电设备，进行充放电操作。综合电动汽车及电网状态信息，动态执行充放电策略，实现合理优化的双向电能流动。

2.2.3充放电故障报警记录功能

单体电池内阻超限报警，电压超高、超低报警失电和故障报警并自动记录各种故障与报警的内容与时间。

3电动汽车充放电对配电网的影响

3.1对电能质量的影响

由于电动汽车采用电力电子型设备进行双向变流充放电操作，易产生谐波，造成谐波污染，给电网带来电能质量问题，需要对电动汽车充放电设备的谐波等技术指标进行严格控制。针对充电设备带来的谐波污染等问题，可以总结出以下对策。

第一，贯彻执行与谐波相关的国家标准，从总体上控制供电系统谐波水平。

第二，增加换流装置的相数，换流装置是主要的谐波源之一，当脉动数由6增加到12时，可以大大降低谐波电流的有效值。

第三，加装滤波装置。对谐波污染可采用就地治理的办法，在充电站就地完成谐波治理工作，未来的充电站建设可能越来越多地应用绿色充电机（充电过程中能够有效抑制谐波且功率因数较高的充电机）治理谐波。

3.2V2G在电力系统频率调节中的应用

电网频率发生变化时，系统中一般会设有备用容量，一旦发现电网频率出现不平衡，就自动的用电网中所存有的容量进行调整。当电网中的能量不平衡时，通过电动汽车的电池充放电来进行调整，进而就可以保持整个电网的频率稳定，当频率经过三次调解之后，其中所含有的能量储备也会随之升高。

3.3对电网交易的影响

由于电动汽车不仅可以从电网获得能量补给，同时，还能向电网供电以及提供调峰、调频、负荷响应等辅助服务，因此电网与电动汽车交易模式将由单向变成双向，由简单变复杂，需要更加先进、智能的电力市场交易技术来支撑。

3.4对配电设备的影响

电动汽车的大规模使用，充放电的随机性将引起负荷的瞬变，给配电容量配置、配电线路选型、继电保护配合等带来了很大困难，直接影响配电设备使用的经济性、安全性和寿命。为满足充电高峰时短时间的充电功率需求，需要配置高等级的配电容量，而在充电需求低谷时，会因配电设备的利用效率不高，造成资源浪费。

4结语

各国对电动汽车的研究越来越多，电动汽车的关注领域从能源、环境、关键技术逐渐扩展至经济评价、管理体制等方面，我国在未来电动汽电动汽车的发展中也应充分考虑经济、能源、环境等方面的因素，科学管理、全面决策，从而促进我国电动汽车的产业化发展。

参考文献

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[2]田立亭，史双龙，贾卓.电动汽车充电功率需求的统计学建模方法［J］.电网技术，2010，34（11）：126-130.

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