电动汽车充放电对电网的影响

1、华北电力大学课程研究报告课题名称电动汽车充放电对电网的影响目录 TOC o 1-5 h z 电动汽车充电负荷特性及负荷预测3 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 研究背景3 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 电动汽车充电负荷影响因素3 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 影响电动汽车充电时间特性4 HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 影响电动汽车充电空间特性5考虑时空分布的电动汽车充电负荷预测思路 5 HYPE

2、RLINK l bookmark11 o Current Document 思路一5 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 思路二6 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 基于蒙特卡罗法的电动汽车负荷计算6 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 电动汽车充电对配电网负荷的影响9电动汽车接入对网损的影响10 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 国内外研究现状10 HYPERLINK l bookmark21 o

3、Current Document 网损计算基本理论11 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 电动汽车与网损的关系13 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 电动汽车接入对电能质量的影响15单台汽车充电桩充电过程的电能质量监测16 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 测试说明16 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 测试点16 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document

4、 测试结果17 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 结论19考虑电动汽车的配电网规划20 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 电动汽车介入后的配电网规划问题国内外研究现状 20 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 包含电动汽车充电站的辐射状电网规划模型 22 HYPERLINK l bookmark57 o Current Document 充电站定容方法22 HYPERLINK l bookmark59 o Current Document 站址权系

5、数的确定23辐射状配电网模型24 HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 算例求解25 HYPERLINK l bookmark77 o Current Document 问题描述25 HYPERLINK l bookmark79 o Current Document 参数确定26算例求解27 HYPERLINK l bookmark83 o Current Document 结论28分时有序充电30 HYPERLINK l bookmark85 o Current Document 研究背景和意义30 HYPERLINK l bookmark87

6、o Current Document 国内外研究现状31 HYPERLINK l bookmark89 o Current Document 分时有序充电策略设计31峰谷电价引导有序充电35 HYPERLINK l bookmark93 o Current Document 有序充电的概念和必要性35 HYPERLINK l bookmark95 o Current Document 用电峰谷分时电价政策35 HYPERLINK l bookmark97 o Current Document 国内外研究现状35 HYPERLINK l bookmark99 o Current Document

7、 计及电动汽车入网的峰谷电价时段优化模型研究 36 HYPERLINK l bookmark101 o Current Document 私家车主出行习惯36 HYPERLINK l bookmark103 o Current Document 无序模式的V2G模型37有序模式的峰谷电价时段优化37 HYPERLINK l bookmark119 o Current Document 结论40EV有序充电集中式优化控制42 HYPERLINK l bookmark121 o Current Document 国内外研究现状42 HYPERLINK l bookmark123 o Current

8、 Document 集中式优化控制45 HYPERLINK l bookmark139 o Current Document 换电站集中充电有序控制策略47 HYPERLINK l bookmark141 o Current Document 充电站集中充电有序控制策略49有序充电的分布式优化控制52 HYPERLINK l bookmark145 o Current Document 有序充电的必要性52 HYPERLINK l bookmark147 o Current Document 分布式充电的优势53 HYPERLINK l bookmark149 o Current Docume

9、nt 国内外研究现状53 HYPERLINK l bookmark151 o Current Document 分布式有序充电控制架构54 HYPERLINK l bookmark155 o Current Document 分布式有序充电的控制计算方法55 HYPERLINK l bookmark157 o Current Document 结论56 HYPERLINK l bookmark163 o Current Document 电动汽车参与电网削峰填谷56 HYPERLINK l bookmark159 o Current Document 研究背景56 HYPERLINK l bo

10、okmark161 o Current Document 参与电网调峰的原理56电动汽车参与电网调峰的模型57电动汽车旋转备用研电59 HYPERLINK l bookmark165 o Current Document 研究背景59 HYPERLINK l bookmark167 o Current Document 电动汽车入网特性59 HYPERLINK l bookmark169 o Current Document 电动汽车提供旋转备用服务的优化调度60电动汽车参与电网频率控制62 HYPERLINK l bookmark180 o Current Document 国内外研究现状6

11、2 HYPERLINK l bookmark182 o Current Document 传统电网的频率控制64 HYPERLINK l bookmark184 o Current Document 电动汽车参与调频的优势66 HYPERLINK l bookmark186 o Current Document 电动汽车入网方式67 HYPERLINK l bookmark188 o Current Document 电动汽车参与调频的方式67 HYPERLINK l bookmark190 o Current Document 参与一次调频67 HYPERLINK l bookmark192

12、 o Current Document 参与二次调频68含光伏发电的电动汽车充电站的优化71 HYPERLINK l bookmark194 o Current Document 背景及国内外发展现状71 HYPERLINK l bookmark196 o Current Document 典型的光伏充电站系统结构及运行策略73 HYPERLINK l bookmark198 o Current Document 光伏充电站的优化74电动汽车和风电协调利用76 HYPERLINK l bookmark202 o Current Document 国内外研究现状76 HYPERLINK l bo

13、okmark204 o Current Document 含风电并网系统调峰能力77 HYPERLINK l bookmark206 o Current Document 含风电并网系统备用77 HYPERLINK l bookmark208 o Current Document 风电处理77 HYPERLINK l bookmark210 o Current Document 电动汽车的旋转备用服务78 HYPERLINK l bookmark212 o Current Document 风能充电经济性781 电动汽车充电负荷特性及负荷预测研究背景随着能源短缺日益严重，环保呼声高涨，电动汽车

14、(electric vehicle, EV) 作为一种低碳、清洁的交通工具，受到世界各国政府的高度关注。电动汽车的产业发展主要受价格、续航里程、充电设施建设3个因素制约。 预测电动汽车充电负荷时空分布，将为电动汽车额定续航里程设计、充电设施规 划提供重要依据，对推动电动汽车产业发展具有重要意义。同时，电动汽车大规 模接入电网充电，将对电力系统的运行与规划产生不可忽视的影响; 作为一种分 布式储能系统，若有效利用，也可以为电网提供削峰填谷、调频等服务。预测电 动汽车充电负荷的时空分布是研究电动汽车大规模发展对电网的影响、参与电网 互动能力、充放电控制策略等的基础。电动汽车充电负荷受多种因素影响，

15、其时间、空间分布具有较大的随机性， 预测难度较大。近年来各国学者在电动汽车充电负荷预测方面做了大量工作。文 献1-2等根据私家车一天的驾驶统计数据，分析了其充电负荷的时间分布。文 献3提出了综合考虑私家车、公交车、出租车等不同类型汽车充电负荷时间分 布的计算方法。文献4分析了通勤车、非通勤车不同的充电需求和负荷时间分 布。文献5引入交通出行需求预测中的重力模型法，分析了电动汽车充电峰荷 的空间分布。文献6基于人口及交通信息统计数据，分析了居民区和商业区充 电负荷曲线的差异。文献7采用多主体仿真的方法，建立了电动汽车充电负荷 的时空分布模型。文献8使用汽车驾驶统计数据分析了电动汽车的驾驶特性，

16、得到了电动汽车到达不同空间停放时荷电状态(SOC)的分布情况。随着电动汽车充电负荷预测研究的进一步深入，综合考虑时空分布将是未来 研究的趋势。但是目前电动汽车负荷时空分布预测的建模方法仍然比较粗糙，对 电动汽车的出行分布预测、充电场所多样性等考虑并不细致，预测方法尚不成熟。电动汽车充电负荷影响因素影响电动汽车充电负荷的因素主要有电动汽车种类、日行驶里程、荷电状态、 起始充电时间、电动汽车充电功率等。影响电动汽车充电时间特性日行驶里程：美国家庭出行调研（NHTS2009）是针对交通出行行为方面较为系统全面的调 查数据，分析其数据，结果显示车辆的日行驶里程分布规律基本满足对数正态分 布，其中参数取

17、决于汽车类型以及不同城市车辆的行驶规律。电池荷电状态分布:SOC 描述的是电池剩余电量占整个电池额定容量的百分比，电动汽车电池荷 电量的状态与电动汽车的行驶里程近似成线性关系。起始充电时间：（1）常规充电方式开始充电时间常规充电开始时间主要集中于私家车返回家中以及公交车结束运营后，对每 一辆车并无规律可言，但大量的电动汽车同时充电时，其概率密度近似服从分段 正态分布。（2）快速充电方式开始充电时间快速充电方式以较大的电流在短时间内完成充电服务，但对电池的寿命有较 大的影响，快速充电方式作为电能不足时的应急备用，充电时间随机性强，可认 为其均匀分布在不同时间段。电动汽车充电功率：电池类别对充电功

18、率的影响应用于电动汽车车用动力电池主要有3种:铅酸蓄电池、镍氢蓄电池和锂电 池，不同类型电池的充电特性有所区别。由于锂电池的优势相对于前两者显得十 分突出，具有比能量大、单体工作电压高、充放电效率高、使用时间长和污染性 小等优点，是电动汽车动力电池的首选。故根据现有电动汽车情况以及未来的发 展趋势，本文假定预测范围内的电动汽车均采用锂电池。充电倍率对充电功率的影响充电倍率是指电池充电的电流值，它在数值上等于额定容量的倍数，通常用 C 表示。造成充电倍率不同的原因是用户对充电时间的需求不同。对于常规充电， 充电倍率一般为0. 2 C对于快速充电，充电倍率一般为1. 25 C充电倍率的 差异将影响

19、充电功率的峰值与充电持续时间。1.2.2 影响电动汽车充电空间特性电动汽车一般在停泊的时间和地点进行能量补给，因此，充电行为的时间和 空间分布规律与电动汽车的泊车规律有很大的关联性12，为此可通过研究电动 汽车的泊车规律来反映电动汽车的空间分布特性。不同功能用地的车辆停泊规律 各不相同，从土地利用性质出发，考虑了不同功能区的停车需求11。城市建设 用地一般分为居住用地、行政办公用地、商业金融用地、文化娱乐用地等功能区， 电动汽车的充电地点一般为住宅区停车场，商业区停车场以及公交停车场。考虑时空分布的电动汽车充电负荷预测思路思路一电动汽车主要有私家车、公交车、出租车、公务车、环卫车等9;充电方式

20、 分为常规充电、快速充电、整车换电;充电地点一般在充电站和各停车场所;充电 时间由用户的行驶规律和电池特性而定。电动汽车的充电负荷具有时空的随机性 和动态性，为提高负荷预测的精度，必须掌握不同充电地点，不同时间的充电行 为。就一辆电动汽车而言，充电负荷由充电接口功率、充电时间长度决定， 其 时间长度与 电池初始荷电状态(SOC)有关，而电池的SOC状态取决于电动汽车 的日行驶里程。因此，用户的驾驶行为和充电接口特性将决定车辆充电行为和充 电负荷分布。就一个区域而言，要想得到某一个时间点的总充电负荷，需要将所 有正在进行充电的电动汽车的负荷进行叠加，但不同功能区车辆的规模、类型、 开始充电时间都

21、不尽相同。为此，在对充电负荷预测中，首先将某一地区分成若干个片区，再针对某一 片区中不同功能区的泊车规律进行分析，建立不同功能区电动汽车空间分布模型。 然后，针对某一功能区不同类型电动汽车的日行驶里程，电池荷电状态和开始充 电时间等行为规律进行分析，建立充电负荷的时间分布模型，将各台电动汽车的 充电功率按照时间进行累加得到该功能区总的充电负荷，再将不同功能区、不同 片区充电负荷进行空间上的累加，得到预测区域总充电负荷，预测思路下图所示。电口率 充哝功电动汽里的 时间分布箝*用用的无间 同不辆的时 不响车外电电式例思路二首先，预测待预测地区未来电动汽车的总保有量，将该地区分成不同的区域， 依据各

22、区域不同类型用地使用情况及其停车特性，采用改进停车生成率模型计算 各区域的停车需求，得到预测地区停车需求的时空分布10。然后，根据待预测地 区电动汽车驾驶特性，建立其充电需求模型，使用蒙特卡洛方法模拟各区域电动 汽车的驾驶、停放、充电等行为，得到各区域电动汽车充电负荷的时间分布。各 区域电动汽车充电负荷的时间分布的集合也就是待预测地区总的电动汽车充电 负荷的时空分布。H行里程分捕|进用模改车率停成型疗车流求 时空分布电动汽车充电 倒曲时空分布基于蒙特卡罗法的电动汽车负荷计算预测基本原理11。某地区某时刻电动汽车充电负荷为该地区该时刻所 有电动汽车充电功率之和，为得到精确的负荷预测数据，将1天划

23、分成1440 min，并分别对4种类型的电动汽车负荷采用蒙特卡洛法进行仿真， 叠加后即可得到 电动汽车总负荷P。蒙特卡洛仿真。基于以上模型及原理，即可根据不同类型电动汽车的具 体充电模式建立相应的负荷预测模型，并采用蒙特卡罗法抽取电动汽车起始充电 时间及日行驶里程，并对模型进行仿真，即可得到负荷预测值，计算流程如下图。战展不同充电方式i快.慢制瞋并姐充电时网( 结束 1瞬定杲一附刻的加上乂注珈碎.褥判妹 功能门叱门1叩的中* 至is冠上1 m 乂 嵯不同类型T聃数肚，人不冏建鼻汽车保心室，不同I地的植就而 程和停车生产率.五同功能fll地.不H忖刻上 他进由情7优汁数固更新下一时粼的状态羁椁知

24、.阵嘴定便充和快充电动汽里的比例辑加程助推区一天电幼汽车充电负演曲优”辨了电电力军计算充电时间长度的做率描联抽取不同。词口门强中行出租东 杂交车就窠车HF+ I开始抽扇电动汽车起始充电时间抽取电动汽车日行驶里程输入电动汽车类型计算充电动汽车包时长累计负荷曲线结束计算.输出曲线计算电动汽车荷电状态是否收敛及十I参考文献1 王辉, 文福拴, 辛建波. 电动汽车充放电特性及其对配电系统的影响分析 J.华北电力大学学报：自然科学版，2011, 38(5):17-24.2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(11):126-130.3罗卓伟，胡泽春，宋永华

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28、的充电负荷预测J. 电力建设, 2015, 36(7):75-82.10 张洪财, 胡泽春, 宋永华,等. 考虑时空分布的电动汽车充电负荷预测方 法J.电力系统自动化，2014, 38(1):13-20.11刘青，戚中译.基于蒙特卡洛法的电动汽车负荷预测建模J.电力科学 与工程, 2014, 30(10):14-19.2 电动汽车充电对配电网负荷的影响随着石油资源的紧张和环境问题的凸显，特别是大中型城市的汽车尾气污染 问题日益严重，电能在汽车行业扮演着越来越重要的角色。传统汽车的动力一般 来源于石油燃料，而电动汽车利用电能作为动力来源，在减少对石油资源的依赖 的同时也能消除由于汽车尾气对环境带

29、来的污染问题。也正是由于在这方面的优 势，加之政策的引导，电动汽车的规模越来越大。然而，电动汽车接入电网势必 会对电网规划运行产生影响。电动汽车的充电行为具有随机性，大量电动汽车接 入电网会给电力系统的运行控制带来显著的不确定性。一般情况下，电动汽车的充电行为大致上可以分为两种：自由充电方式和负 荷低谷充电方式。自由充电方式是指车主一回到家就充电，因此充电开始时刻就 是车主到家的时刻。根据统计数据，充电开始时刻服从正态分布。自由充电方式 下，电池充电大多发生在晚上 18:00 左右，而此时正是用电负荷高峰期，这样 就会引起更大的负荷峰值，加大峰谷差。为了避免这一情况出现，可对用户采取 分时电价

30、的鼓励政策。负荷低谷充电方式避免了在原有负荷峰值上增加负荷，但 由于大多数车主选择在低电价的负荷低谷时段集中充电，当充电EV数量较大时， 会使低谷时段出现比原有负荷峰值更大的新峰值，无法减小峰谷差。配电线路的 线损和负荷方差特性密切相关，在相同平均负荷和相同时间内，负荷方差较大的 负荷曲线的线损大于负荷方差相对较小的负荷曲线的线损。总之,随着电动汽车规模化发展，大量无序充电负荷与原有峰值时间重叠且9 / 80持续时间增长，在高渗透率情景下会使电网峰值负荷显著增加。 不仅增加调峰 容量需求，还可能导致电能质量下降、损耗增加等系列问题。自由充电方式使原 有的负荷峰值更高，峰谷差加大。而在负荷低谷充

31、电方式下，当电动汽车的数量 增多时，在原有低谷时段出现了更大的峰值，也无法降低峰谷差。自由充电方式 不需要对车主做任何限制，所以引起的节点电压偏移和网络线损最大。负荷低谷 充电方式下多数车主会选择在电价偏低的负荷低谷时段充电，因此对配电网的影 响比自由充电方式要小。3 电动汽车接入对网损的影响国内外研究现状化石能源短缺与环境问题是 21 世纪全球面临的重大挑战，对中国而言尤为 严峻1。电动汽车作为一种新型交通工具，在缓解能源危机、减少人类对传统 化石能源的依赖方面具备传统汽车不可比拟的优势，受到了世界各国的广泛关注。 近年来，中国提出了包括“十城千辆”计划2在内的多项政策计划，以促进电 动汽车

32、行业的发展。为应对电动汽车的发展与大规模普及，研究电动汽车大规模 接入电网影响与控制等问题具有重大意义3。网损率作为电力系统运行的一项 重要经济指标，是综合衡量电力企业技术和管理水平的重要标志4。配电网作 为将电能配送给用户的重要环节，其电压等级低、规模大、设备多，有功网损占 总网损的 40%以上，具有相对较大的节能降损空间5。电动汽车充电负荷作为 一类新型负荷，具有一定的可控性，合理调控接入配电网的电动汽车充电负荷， 可以减小配电网的网损，有利于电力系统安全经济运行。目前，国内对电动汽车 接入电网的研究主要集中在电动汽车充电对电网的影响与控制手段6、电动汽 车与风电等新能源的联合调度7-8、

33、电动汽车充电站的优化选址9-11等方面， 研究通过优化电动汽车充电过程降低网损的文献很少。文献12建立了一个简单 的电动汽车充电优化模型，分析了无序与优化情景下配电网网损及电压水平的差 异。国外在配电网层面研究优化电动汽车充电过程降低网损的文献相对较多。文 献13按用户的充电需求紧急程度将电动汽车分为 3类，根据电动汽车类型划 分不同的充电时段，以削峰填谷为目标选取设定时段内充电的电动汽车数量，再 以网损最小化为目标优化电动汽车的充电地点；文献14在文献13的基础上，开展实时协调的电动汽车充电优化研究，应用灵敏度分析的方法选出单位负荷网 损增量最小的节点，电动汽车优先在这些节点进行充电，从而实

34、现降损的目标。 文献13-14均未对电动汽车的充电功率大小进行优化。文献15证明负荷率、 负荷方差与网损有着紧密的联系，优化配电网的网损一定程度上可以等价于负荷 率和负荷方差的优化，从而避免了优化模型中复杂的网络约束。文献16建立了 一个混合整数二次规划模型，并通过迭代修正节点电压的方法优化网损。文献 15-16均未考虑节点电压幅值约束。网损计算基本理论线损是指电能在供电过程中的电量损失，线损电量包括电厂主变压器一次测 送出电能，经输电、变电、配电直至客户电表上的全部电能损失。电力网的损耗 率是电力系统运行中的一项重要经济指标，同时也是衡量供电企业管理水平的一 项重要标志。在此，先讨论各种网损

35、计算分析方法相关的共同问题。根据理论线损计算和实际线损计算提供的数据资料，查阅相关的运行记录， 营业帐目和技术档案材料等，重点地去实地进行检查对照，而后进行全面、具体 的对比分析。主要内容如下(1)实际线损与理论线损的对比。多数情况是实际线损率接近或略高于理论 线损率；当实际线损率远大于理论线损率，则说明管理线损过大；即由于“偷、 漏、差、误”四方面原因造成的不明损失过大。(2)固定损耗与可变损耗所占比重的对比。经济合理情况是两者基本相等： 当前者大于后者时，则说明该线路和设备处在轻负荷运行状态(此种情况对农电 线路较为突出)。结果是造成实际线损率和理论线损率都较高而未达到经济合理 值。(3)

36、可变损耗与固定损耗所占比重的对比。当可变线损大于固定线损时，则 说明该线路和设备处在超负荷运行状态(此种情况对工业线路或在用电高峰季节 较为突出)。其结果也是造成实际线损率和理论线损率都较高而未达到经济合理 值。(4)线路导线线损与变压器铜损的对比。一般线路导线上的损耗与配电变压 器铜损之和占1Okv配电网总损耗的50%为经济合理。其中，当线路上的配电变 压器的综合实际负载率达到或接近综合经济负载率时，造成变压器的铜损及其所 占比重为经济合理，那么，与导线线损之和的50%所余部分，即为合理的线路导 线线损。显然，线路导线线损与变压器铜损分别各为多少、各占多大比重较为合11 /80理，一般没有一

37、个固定的数值，是由具体电网的结构与运行两参数所决定的。(5)此外还要进行线路在不同用电季节的线损率的对比，企业线损率的实际 值与考核指标(计划线损率)的对比，本年、季度线损率的实际值与上年同期线损 率的实际值的对比，不同供电区线路线损率的对比，不同用电负荷线路线损率的 对比等等。网损是特指110kv及以上电压等级的电网产生的电能损耗，是整个电网线损 的一部分。电网网损计算的范围是：从发电机出口装设的电度表处开始(但不包 括厂用电)到各11Okv及以上电压等级的降压变电站的主变压器中、低压电度表 处为止。在这一范围内，一切输电、变电元件中各种形式的电能损耗均应计入电 网网损中。网损计算的元件包括

38、：(1)各11Okv及以上电压等级的降压变电站的主变压器；(2)各110kv及以上电压等级的输电线路；(3)各11Okv及以上电压等级的降压变电站内的各种一次及二次运行设备， 包括串联、并联静电电容器和电抗器，调相机，电流、电压互感器，各级电压(4)各11Okv及以上电压等级的变电站的自用电(不含变电站生活用电、扩改建时的施工用电、设备大修时检修用电等)；在上述元件中，导线电阻的发热损耗、铁芯损耗、调相机的机械损耗、电缆 和电容器的介质损耗，架空输电线路的电晕损耗和绝缘子漏电损耗等均在网损计 算范围内。网损计算的原始数据分为两类：一为有关电力系统结构的元件参数及拓扑图； 一为有关电力系统运行的

39、数据，包括电流、电压、功率因数、有功和无功功率或 计算时段内的有功和无功电量等。其中，前者通常是不变的，而后者变化很大且 具有实时性、随机性。原始数据的准确性、网损计算依据的数学模型及数学方法等方面的精确与否， 决定了电力系统网损计算的误差大小，设总误差为100%，则有：(1)原始数据不准确造成的误差为8284%；(2)数学模型不精确造成的误差为1415%； (3)数学方法不精确造成的误差为23%。显然，主要误差由原始数据的不准确造成，原始数据(主要是负荷资料)的是 否准确与是否齐备极大的影响着网损计算的精确性。应当指出，对于全电力系统 的网损计算，其要求的原始数据的收集整理工作量极大。所以网

40、损计算的方法应 考虑使用尽可能少的必要的运行和结构数据，而又满足计算的精度要求。发展对 主要负荷的直接监控和测量系统及计算机网的数据处理系统，可以更有效的解决 12 /80网损计算所要求的原始数据问题。3.3电动汽车与网损的关系在用电高峰期，加入电动汽车会对网损有较大的影响，因此，为了对整个电 力系统用电的改善，可以通过电力市场分时电价的手段对配电网进行调节，将电 动汽车的充电都调整到 0: 00以后，使配电系统的网损有相对的降低。当接入电动汽车的负荷之后，网损的灵敏度将会发生改变，接入负荷在一定 的范围内，网损灵敏度可以满足需要，当继续接入负荷，网损将成倍增加，所以 需要选择其他节点作为电动

41、汽车的接入点。通过充电优化实现配电网降损的效果明显，在电动汽车渗透率为 34.4%的情 景下，可使网损降低8.45%。应用充电优化方法，电动汽车充电负荷可避开居民负荷的高峰时段，转至用 电低谷时段进行充电，在减小配电网网损的同时平抑负荷变化；应用充电优化方法，可以规避无序充电情景下节点电压幅值越界的风险，有 利于电力系统安全运行与电能质量的提升。参考文献1欧阳明高.我国节能与新能源汽车发展战略与对策J.汽车工程，2006, 28(4)：317-321Ouyang Minggao. Chinese development strategy andcountermeasure of energy-

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50、onsJ . Power SystemTechnology，2011，35(11)：35-42(in Chinese). 12万路路，王磊，丁昊.配电网电动汽车优化充电研究仃.华东电力，2011, 39(12)：2049-2053.Wan Lulu,Wang Lei,Ding Hao . Research on chargingoptimization for distributed plug-in hybrid EVJ .EastChina Electric Power , 2011 , 39(12)： 2049-2053(inChinese).Masoum A S,Deilami S,Mo

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52、al-timecoordination of plug-in electric vehicle charging in smartgrids to minimize power losses and improve voltageprofileJ .IEEE Trans. on Smart Grid,2011,2(3)： 456-467.Sortomme E,Hindi M M,MacPherson S D J,etal . Coordinated charging of plug-in hybrid electricvehicles to minimize distribution syst

53、em lossesJ.IEEETrans. on Smart Grid,2011,2(1)：198-205.Clement-Nyns K,Haesen E,Driesen J.The impact ofcharging plug-in hybrid electric vehicles on a residentialdistribution gridJ4 电动汽车接入对电能质量的影响电动汽车的广泛投入使用可以有效缓解我国的能源危机和环境污染问题。然 而,电动汽车充电由于采用了大量六脉冲整流充电机等非线性电力电子装备,不 可避免会造成大量的谐波污染,引起电力系统电能质量的下降。因此研究电动汽 车

54、充电对电网电能质量的影响,从而便于做出合理的规划设计,减小谐波带来的 危害,具有非常重要的意义。针对电动汽车并网引起的谐波问题，现有的研究在结合电网进行分析的方面还有 所欠缺，给出的结果不够直观、具体。本文的研究工作主要按以下思路展开：确 定电动汽车充电引起谐波的特征，量化谐波对电网的具体影响，分析谐波引起谐 振的可能，最终，提出具体的谐波治理方案，以减小电动汽车并网给电能质量带 来的不利影响。单台汽车充电桩充电过程的电能质量监测测试说明本次测试随机抽取了深圳一汽车充电站的国产充电桩。采用了额定电流为 8A的比亚迪的BYD-F3电动汽车进行充电过程的电能质量测试。测试采用某公司 PQM-3电能

55、质量监测仪进行监测。测试仪的采样周期为200ms （连续10周波）、 无间隙方式；采样数据记录间隔为3s。考虑到充电桩正常工作后，数据变化不 大的特点，主要截取充电桩正常充电后的数据进行分析和比较。由于BYD充电车 充电时采用A相单相进行，电能质量测试仪电压信号取三相调压器输出端A相电 压，电流信号取三相调压器A相电流，因此电能质量测试指标中的三相电压允许 不平衡度无法经由本次测试取得。测试点测试点选择在电动汽车充电桩的电源进线侧。测试接线图如图1所示：汨1到祓推线困测试结果1电压有效值、电流有效值。充电车在进入正常充电后，测得的电压为 220V， 电流为7.68A。2功率、功率因数。充电车在

56、进入正常充电后，测得测试点无功倒送，说明负 荷为容性。且功率因数位于0.95以上，符合国家相关标准的要求。.最大电压偏差。充电车在进入正常充电后，被测电压维持在220V左右。根据 电能质量 供电电压允许偏差(GB/12325-2008)，220V单相供电电压偏差为 标称电压的+7，-10，所以电压偏差符合国家相关标准的要求。.最大电网频率偏差。测得电网频率为50.0Hz。根据电 力系统频率允许偏差(GB/T15945-1995),电力系统正常频率偏差允许值0.2Hz, 所以电网频率符合国家相关标准的要求。5电压波形总畸变率。在充电车稳定充电的过程中，电压总畸变率也比较稳定。 所以选取稳定充电过

57、程中的一个时刻观察其电压畸变情况。测试点的电压总畸变 率为0.61%。查询测试点稳定充电期间的电能质量报表，可知电压总畸变率95% 概率值为0.664%。根据电能质量 公用电网谐波(GB/T14549 1993), 0.38kV 的电压总畸变率限值是 5%，测试点的电压总畸变率都远远小于限值，因此符合 国家相关标准的要求。6谐波电压。国家标准规定负荷接入系统前必须满足谐波标准电能质量 公用 电网谐波(GB/T14549 1993)。按照该国标，公用电网谐波电压(相电压)限 值见表1：表 1 公共电网谐波电压(相电压)限值电网标称 电压/电压总谐 波畸各次谐波电压含 有率/%kV变率/%奇次偶次

58、0.385.04.02.0104.03.21.6实际测得充电过程中谐波电压、谐波电流、允许谐波电流的95%概率值如图2所示。由图2可知，充电桩充电过程中主要产生奇次谐波，并且随着谐波 次数的增加，谐波含有量降低。测得各次谐波电压均小于0.45%，因此谐波电压 符合国家相关标准的要求。7谐波电流。单台充电机（桩）向连接点注入谐波，谐波电流有限值计算方法如下：对于0.38kV电力公用网，当电网系统短路容量（基准短路容量）为10MVA允许值则按照实际最小短路容量的大小允许值换算。当0.38kV电力公用网，电网系统短路容量为10MVA （基准短路容量）时， 按照电能质量公用电网谐波（GB/T14549

59、-1993）的规定，采用专用线路供电 的充电站向公用电网入的谐波电流分量（方均根值）不应超过表3（注入公共连 接点的谐波电流允许值）中规定的允许值。由于测试点0.4kV母线处的最小短路电流为10kA，该充电站充电机（桩） 组数n=14,充电机（桩）最小短路容量hT=6.928/14MVA，公用连接点基准短路 容量Ih=10MVA，实际最小短路容量ST=6.928MVA计算单机组注入公用点谐波有 限值，得到表4。表 测量得到谐波电流4 有限值谐波 次数n35711131719谐波电流4.05.05.15.24.94.3.5/A36473006由图2可知，各次谐波电流均小于0.65A,因此谐波电流

60、符合国家相关标准的要求。经证实，该汽车充 电站的配电系统中配有补偿装置和滤波装置，从而使电流谐波远小于规定限值。4.2结论通过对电动汽车充电站的单台电动汽车充电桩充电过程进行电能质量监测， 从测试结果可以得到以下结论：1电动汽车蓄电池为容性负荷，充电过程中会向电网倒送无功。2被测充电桩在充电过程中的电压偏差、频率偏差、功率因数、电压畸变 率等指标均合格。在配电侧加装了补偿装置和滤波装置后的谐波也符合国家相关 标准。3充电桩在充电过程中主要产生奇次谐波，并且随着谐波次数的增加，谐 波含有量降低。4实际设备产生谐波的过程中，谐波主要体现在电流上，电压只是很小的 畸变。事实上也充分说明，在实际电网运