电动汽车影响配电网的关键因素分析

电动汽车影响配电网的关键因素分析

（1）电动汽车类型。按驱动形式分为纯电动（EV）、混合动力（HEV）、插电式混动（PHEV）；按车型分为乘用车和商用车。公交车采用慢充和换电形式；出租车采用快充或换电形式；私家车多采用慢充方式，不同车型的充电负荷不尽相同。(2）电池充电曲线。电池容量、类型、荷点状态均会对接入电网造成影响。目前主要电池类型为：铅酸、锂电、镍氢、磷酸铁锂等，它们有着不同的充电特性曲线，就对比试验结果看，锂电池综合性能最为优异。(3）充电时段选择。电动汽车充电设备数量与接入网功率负荷呈正比例相关性，不同充电时段选择会对接入网的峰谷特性产生影响，如果能实现削峰填谷是最理想的状态，非峰荷时段的充电会平抑对电网的冲击。2.电动汽车对输入网络电源的影响2.1电动汽车充电压器对输入网络的影响2.1.1馈线末端节点配变配电网接入容量仿真分析配电变压器容量直接决定了可接入的电动汽车数量，对电动汽车充电规律的模拟仿真应区分阶梯电价与非阶梯电价区域。影响电动汽车充电的用户行为有日均行驶里程、驶出与驶入时间等。基于馈线末端节点配变短时过负载与满载运行规律，分析充电电动汽车接入容量变化规律，不同约束下的仿真结果表明：单台电动汽车以单相充电模式接入配电网的电流为16A，充电功率3.3kW；随着电动汽车接入数量的增加，配电网接入负荷同步增加。这种情况下实施电价约束，无法改变电动汽车接入数量与负荷容量的线性关系，增长趋势未发生改变，无分时电价增长率小于有分时电价情况。电动汽车在配电网中的接入量要受配电网容量的限制，否则存在超出配电容量的风险。2.1.2电动汽车负荷仿真结果在有无阶梯电价两种情况下，以40Ah电动汽车为分析对象，对馈线末端的配变负荷进行仿真。结果表明：电动汽车的接入加大了配电网的峰谷差，负荷峰值发生偏移。当电动汽车负荷占比提高时，负荷曲线变会出现时间上的偏移；当负荷占比超过日均负荷一半时，无论有无阶梯电价，负荷曲线都会受到电动汽车充电负荷影响。2.1.3无分时电价模式下接入点电压在有功功率足够时，电网系统电压维持稳定，充电电动汽车会对接入点附近供电电压造成影响，但并不会影响其他负荷，接入点电压基本维持稳定。当电网功率水平处于低位时，为维持电网稳定，电网电压会下降。此时，如果电动汽车接入配网末端节点，无分时电价模式下的充电电动汽车会拉低就地负荷，有时会低于低压限制；有分时电价模式下的充电电动汽车会造成负荷高峰时段电压降整体不达标，降低供电可靠性，威胁电网运行安全。2.2电动汽车接入网仿真分析在配电网中，电动汽车接于末端节点变压器低压侧进行充电，建立高次谐波影响模型。低压侧连接400kvar补偿电容，用以保证变压器功率因数，电容分为10档进行补偿，谐振点出现在700Hz附近。在电动汽车接入点注入频率为680～700Hz的谐振电流，占比为5%，仿真结果显示低压侧的电压、电流均产生畸变。在电动汽车充电过程中引入的高次谐波，使接入网面临谐振风险；中高次谐波将并联谐振与串联谐振带入接入网，增大了谐波占比，电容存在烧毁的可能性，甚至引起继电保护与自动化控制系统误动，影响电能计量的正常工作。3.基于电动汽车接入网络运营风险的评估模型和反应策略3.1运行风险评估(1）运行风险识别。建立电动汽车大规模接入配电网，无序充电状态对电网合成影响的仿真模型，进行设施规划、建设、运维的全过程风险识别。涉及的风险因素有：规划合理性，施工可行性，设备、电网、人员安全，运维与信息系统安全。(2）运行风险评估。建立安全运行风险评估模型，由三块内容构成：评估标准设定、风险程度排序、单项风险权重。评估标准应包含单向风险损失程度和可行性，保障风险评估执行；绘制风险项集合的集中得分正态分布，分为重大风险项和一般风险项；确定单向风险得分权重，体现其重要程度等级。3.2电动汽车充换电设备运维风险应对措施(1）规划环节风险管控。电动汽车充换电设备规划依据“一体融合、前后衔接、统一布局”原则，以此为基础制定发展路线。对电动汽车数量和发展趋势做出预测，作为充换电设施规划的数据支撑，配套规划管控流程。(2）建设环节风险管控。电动汽车充换电设备建设依据“标准、管控、验收统一”原则，设计、施工、验收全流程严格遵循充换电设施标准，均应符合电网建设标准和规定。管控核心应围绕电动汽车充换电标准统一、完善进行，确保执行到位。(3）运维环节风险管控。运维环节的风险项主要是用电监控、序列调度、制度匹配。建立充换电设备操作、巡检、应急处置标准和日常行为规范。构建充电序列调度系统，划分不同层级充电群，重点关注用电异常监控录像，降低无序充电电动车占比，以减少对接入网的影响。电动汽车接入点风险电动汽车及充换电设备接入成为大电网，尤其是配电网安全运行的新挑战。负荷容量的增加和峰谷差的拉大，加大了负荷的不平衡度，电动汽车充换电设备接入会引入谐波，同时接入点的电压降、系统故障电流、短路电流风险加大，成为配电网