电动汽车充电对配电网的影响及对策分析

张柏荣

摘 要：电动汽车具有智能化、高能效、低噪声、低排放的特征，因此备受市场的关注。但电动汽车充电却会直接影响到配电网的负荷、损耗、电压等，因此应当加以重视。对此，本文以10kV配电线路为研究对象，浅析电动汽车充电对配电网的影响，并在此基础上，提出行之有效的控制策略。

关键词：电动汽车；10kV配电线路；影响；控制策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.134

0 引言

调查数据显示，90%的电动汽车充电行为发生在夜间的车场或车库，充电时间为6-8h。据此，本文主要讨论电动汽车常规充电对配电网的影响，具体以10kV配电线路为研究对象，浅析在电动汽车渗透率下，电动汽车充电对配电网的影响，其中，同时笔者在此基础上，提出一种智能充电方法，以减少电动汽车充电度配电网的不利影响。

1 电动汽车充电对配电网的影响

（1）对负荷的影响。电动汽车在随机充电时，线路在电动汽车渗透率下的典型日负荷曲线主要表现出以下特征：线路的原始负载率较低，最小值为17.92%，最大值为43.31%；负荷峰值出现在晚上7：00-9：00，其中晚上10：00-早上7：00的负荷较低；早上8：00-下午6：00的负荷趋于平稳。综上，电动汽车充电时，其负荷将与线路的原始峰荷叠加，并出现新的峰荷；电动汽车渗透率=100%时，线路的最大负载率为86.62%，而较大的峰谷差将会增加电网的运行成本。

（2）对损耗的影响。电动汽车在随机充电时，线路全天在电动汽车渗透率下的损耗率分布表现出以下特征：在沒有电动车充电时，线路负载率的均值较低，此时线路的负载损耗率也处在较低水平，其中线路负载损耗率=变压器铜损耗率+线路损耗率；当变压器的空载损耗率较高时，线路的总损耗率亦会随之增高；在电动汽车充电时，线路负载率的增加会使负载损害率增加及空载损耗率降低；电动汽车渗透率=40%时，线路的负载损耗率等于变压器的空载损耗率，此时线路的损耗率处在最低水平，即线路的运行效果最佳；电动汽车渗透率由50%增至100%时，线路负载损耗在快速增加的同时，其空载损耗率降低，进而增加线路的损耗率，此时线路处在非经济运行阶段。

（3）对电压的影响。线路峰荷时，节点在电动汽车渗透率下的电压曲线如图1所示。

根据图1可知，电动汽车渗透率<30%时，节点电压的标幺值处在0.930，此时线路供电正常；渗透率>50%时，节点电压降低至0.844。另据统计数据显示，渗透率由20%增至100%时，节点电压的越线比例由1.11%增至56.67%，同时最大越线电压由0.822降至0.844。

综上，在不同的电动汽车渗透率下，电动汽车充电对配电网的影响主要表现在以下方面：线路在低负载率时，电动汽车充电可以改善线路运行的效率，但过高的电动汽车渗透率会增加变压器和线路上的电流，进而增加线路负载损耗，此时线路在非经济区间运行；当电动汽车渗透率偏高时，电动汽车充电会引起末端节点电压下降，此时电网的正常供电受到影响；在电动汽车渗透率不断增加的同时，电动汽车无节制的充电将会威胁到配电网的正常运行，应设法加以控制。

2 电动汽车充电的控制策略

在电动汽车渗透率偏高的环境下，电动汽车无节制的充电会威胁到配电网的正常运行，应当加以控制。对此，有研究人员提出一种智能充电方法，以控制电动汽车充电对配电网的不利影响。智能充电指的是在电动汽车正常充电的条件下，采用最优算法（多时段的总损耗与电压越界的总和最小）求解在各个时段内电动汽车可充电的功率，以实现电网负荷稳定化、电网损耗最低化和电压质量最高的目的。本案采用的智能充电方法主要根据短期负荷预测数据（24h），以离线方式优化电动汽车的充电负荷。智能充电方法的实现主要包括以下四大步骤：

（1）由调度中心完成短期负荷预测（24h）。

（2）车主把充电计划、行程安排和参与调度与否等信息告知服务商→信息经服务商汇总上报到调度中心→调度中心再以上报数据为依据对电动汽车未来24h的充电负荷进行预测及对短期负荷的预测结果进行调整。如此一来，不仅可以规范电动汽车无序的充电行为，亦可取得较好的经济效益。

（3）在电动汽车正常充电的条件下，以短期负荷的预测结果为依据，优化计算智能充电，由此求得在不同时段内电动汽车充电功率的优化值。

（4）调度中心把不同时段的电价、电动汽车充电功率的优化值等数据传给服务商，由服务商对辖区的电动汽车进行充电调度安排，以引导车主调整充电计划，进而实现充电最优化。

综上，电动汽车车主根据服务商下发的调度指令调整充电计划是需求响应的过程，其中电动汽车车主、服务商、调度中心之间主要利用高级计量体系实现双向通信。

3 结语

综上所述，智能充电方法不仅可以减少电动汽车充电对配电网的不利影响，亦可通过引导车主调整充电计划来实现用户与电网之间的互利共赢。此外，智能配电网的大规模建设有助于优化电动汽车充电和提供优质的入网服务，进而为电动汽车的发展提供有利条件。

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