电动汽车接入配电网的评估方法探讨

张明华 菏泽学院物理与电子工程系 山东菏泽 274015



电动汽车接入配电网的评估方法探讨

张明华 菏泽学院物理与电子工程系 山东菏泽 274015

【文章摘要】

随着电动汽车的普及，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。电动汽车充电将导致负荷增长，若大量电动汽车集中在负荷高峰期充电，将进一步加剧电网负荷峰谷差，加重电力系统的负担。本文提出一种基于居民区配电网的电动汽车接纳能力评估方法，并且给出了一种居民区内电动汽车充电负荷计算方法。

【关键词】

配电网；电动汽车；负荷计算

随着经济发展与能源供给、环境污染之间的矛盾的日益激化,节能降耗,减少对化石燃料的依赖,已成为我国经济持续发展迫切需要解决的问题。电动汽车是电力系统的新型负荷,其充电在时间和空间上都具有随机性,且大规模电动汽车的集中充电将极大影响传统负荷曲线,影响电力系统的安全稳定运行。因此，研究配电网接纳电动汽车群体接入能力评估方法尤为重要。

1 居民区住户分析

由于居民区数量庞大、配电网的容量配置多样，完全获取大量居民区配电网负荷的数据较为困难。本文从居民区配电容量设置和负载水平的分析出发，结合电动汽车的充电需求特点，得到在不升级配电网容量的条件下，现有配电网接纳电动汽车充电负荷的能力。

由于居民区住户数量存在差异，根据某市居民区统计数据，居民内住户数量主要分为6个等级。每个数量级的居民区分布百分比如表1所示。

图1-1 基于居民区配电网的电动汽车接纳能力评估方法流程图

表1　居民区用户数量级分布情况

2 评估方法流程

图1展示了居民区配电网接纳电动汽车充电能力评估方法流程图。首先，依据区域内单个居民区内住户数量分布，随机生成区域内每个居民区住户数量。然后，根据居民区住户数量，结合不同居民区类型所对应的居民区计算负荷值可依次得到居民区用电负荷，居民区配电变压器总容量，居民区配电变压器最大负载率。同时，根据居民区住户数和电动汽车渗透率，得出居民区内电动汽车数量。再依据居民区内电动汽车充电规律，得到电动汽车充电负荷。在获取居民区配电变压器负载率和居民区电动汽车充电负荷的基础上，可进行居民区接纳电动汽车充电能力的评估。本章分别针对居民区无负荷增长、居民区负荷以不同增长率增长以及单个居民区存在极端用电负荷等不同情况下的配电网接纳电动汽车充电能力进行了评估和分析。

3 居民区内电动汽车充电负荷计算

式（1）表示某一确定居民区内电动汽车最大充电功率。

式（2）实现电动汽车充电同时率的计算：

在无序充电或者不同智能充电策略下，同时率存在差异。计算电动汽车充电同时率时，首先，计算得到电动汽车一天（24小时）充电的功率分布。然后，根据充电功率分布可以得到一天内充电功率最大的时间点以及其对应的充电功率。该最大充电功率与所有电动汽车同时充电的总充电功率的比值即为电动汽车充电负荷在负荷高峰时的同时率。

根据无序充电的特性曲线以及居民区用电负荷特性，电动汽车充电负荷恰与居民用电峰荷形成叠加，造成“峰上加峰”。因此，本文假设居民区用电负荷最大值与居民区电动汽车充电负荷最大值同时出现。同时假设不同居民区内所有电动汽车日行驶里程、电动汽车驶入离开时间均具有相同的分布特性。

假定居民区内所有电动汽车驾驶、充电行为如下：百公里电耗为15kWh；电动汽车在最后一次出行返回后开始充电；每次充电都将电池充满；充电开始时刻、日行驶里程为相互独立的随机变量；每辆电动车都配有充电设备，且不存在排队拥堵现象；根据上述假设，开始充电时间为最后一次出行返回时刻，其概率密度函数为：

日行驶里程满足如下对数正态分布，其概率密度函数为：

4 结语

电动汽车以其良好的环保效应和灵活多样的能源利用形式，已成为国际社会普遍公认的汽车工业的重要发展方向之一。本文基于居民区用电负荷计算方法，，通过建立数学统计模型，提出了一种居民区配电网接纳电动汽车充电能力评估方法。

【参考文献】

[1]张文亮,武斌,李武峰,来小康.我国纯电动汽车的发展方向及能源供给模式的探讨[J].电网技术,2009.

[2]陈磊,黄琦,张昌华等.考虑故障影响的电动汽车充电系统控制策略的研究[J].电力系统保护与控制,2012.

张明华(1985-),男,山东菏泽人,助教,硕士

【作者简介】

中图分类号：TM715

文献标识码：A

基金项目：菏泽学院科学研究基金(XY14B003)