充电桩充电对电网和电能计量的影响

覃尚化 张立华

【摘 要】文章主要针对充电桩充电对电网和电能计量的影响进行分析，结合当前充电桩充电现状，从充电桩充电对电网的影响、充电桩充电对电能计量的影响进行研究与探索，更好推动充电桩充电效率的提升与强化。

【关键词】充电桩；充电；电网；电能计量

随着社会经济的快速发展，人们对于电能的需求也逐渐提升，这也使得充电桩受到了较为广泛的关注与重视。当前充电桩通常可分为交流直流结合充电桩与直流充电桩两种结构，充电桩在充电期间，电流谐波、电网电压等都会搜到相应的影响，最终导致点能计量出现问题，这时电网自身稳定性、安全性等都会出现各种问题。因此，需要针对充电桩充电对电网和电能计量的影响进行优化与完善，为促进充电桩发展奠定基础。

1.充电桩充电对电网的影响

充电桩每天负荷曲线和低等级电压区域电网模型相结合，可以对充电桩大量接入电网充电对低等级电压电网的影响产生更加全面的认识，在不同季节，不同充电桩充电接入比例下，充电桩充电对电网电压、功率损失也存在差异，通过调查统计发现，在非协调充电情况下，充电桩充电在夜间电网负荷高峰时发生最多，会使电网负荷增加、电压偏差增大，使电网网络损耗不断提升，导致电网的输电效率和供电质量都呈下降趋势，为降低充电桩充电对电网的影响，现阶段提倡协调充电，即当电网处于负荷低谷的状态下时，利用充电桩充电使低谷得到平衡，以此缩减备用发电站的启停频数和电力资源调度的次数[1]。

另外，在接入电网的充电桩数量不断增多的情况下，日负荷曲线的用电高峰发生了改变，电网峰谷差大幅提升，如果不能及时的采取有效措施进行控制，电网损耗将增加，经济运行受到严重的冲击，传统模式的负荷曲线预测误差将会逐渐增大，使其不能准确的反映客户的需求，对电网调度和运行起到阻碍，所以要提升电力系统的运行效率，缩减充电桩充电对电网的影响，电力调度部门在对电力生产进行布置时，应有意识的对电量裕度和电气设备升级给予足够的重视，以此保证设备在电力负荷增加的情况下不会产生过载；其次，电力部门应有意识的引导充电桩用户协调充电，有意识的对用电高峰进行充电避让。

但充电桩接入电网充电也会对电网产生积极的影响，例如在传统模式下电网负荷的峰谷差非常大，特别是白天与黑夜之间的峰谷，电力系统为改善此问题，引进大量的发电容量备用，但电力调度次数的增加使电力资源被极大的浪费，但将充电桩充电合理的应用在电网中，电力系统的负荷曲线会逐渐平滑，特别是充电桩在夜间充电，不仅使峰谷差得到有效的平衡，而且，使电网24小时内最大负荷利用小时数得到提升，使电力资源浪费的问题得到极大地改善。

2.充电桩充电对电能计量的影响

我国传统模式中电能计量是采用一户一表制，应用的电表都是功率较低的单相计量，在充电桩接入电网后，受充电位置、充电功率等因素的影响，需要重新安装电能计量设备，而且随着智能电网的逐渐深化，充电桩充电将形成 V2G 模式，使城市配电网的诸多线路成为双向潮流，所以电能计量的模式也需要随之发生改变[2]。充电桩充电过程中会生成谐波，谐波不仅会对电网产生谐波污染等，而且要求针对充电桩安装的电能计量设备在具有直流电能计量和宽负载计量功能的基础上，必须具有谐波计量检测和消除的功能，充电桩的功能决定，其在充电的过程中有快充、慢充等情况，充电负荷的调整直接关系到快充设定的容量在常规充电的状态下是否会发生容量冗余，而充电时间的调整，直接关系到充电桩能够在低谷时段削峰填谷，是负荷利用率更有保证，而充电桩计量点的配置是充电负荷调整和时间调整的重要依据，所以充电桩充电对电能计量具有重要的影响。

2.1充电桩充电所产生的谐波对电能计量准确性的影响

充电桩充电所生成的谐波和容性负荷性质对电能计量装置的性能提出较高的要求，通过对全电子式电能表计量所涉及的输入、电能测量单元和输出部分的流程分析可以发现，其在电能计量的过程中出现的误差主要生成于输入部分，这是因为全电子式电能表仅依靠基波信号实现变送，当电压和电流中任何波形发生改变，磁通并不能结合其变化生成与之相对应的线性变化，从而电能表整体的计量精度无法保证[3]。现阶段电子式电能表基本上在1至1千赫兹之间对谐波动率和基波功率的相应都基本一致，所以其在计量基波电能和全部谐波电能的过程中，可以直接将电能表示为 ，W1和 Wi分别代表谐波动率和基波功率，由此可见要缩减充电桩充电对电能计量的影响，应针对充电桩安装全波电能表。

2.2充电桩充电所产生的冲击负荷对电能计量的影响

实践证明充电桩快速充电的同时会对电网生成冲击性负荷，而冲击性负荷会加重波形变形，使其更加不具备规律，甚至可以使不同周期的波形在幅值、相位、频率等各方面发生变化，当功率变化的速度不断加快的同时，电力系统电压会发生闪变，进而造成电压波形凹陷或凸起，这在一定程度上使电能计量表的计量误差随机性加大。

2.3充电桩充电对电能表宽负载计量能力的影响

充电桩在快速充电的过程中，会在回路中形成较大的负载电流，据统计形成的负载电流可达150至600安培，而在慢充模式下，充电回路中形成的负载电流会明显的缩减，所以针对充电桩充电进行电能计量的电能表的计量范围要相比正常范围更大，这对电能表的设計开发提出了新的难题，现阶段通常通过将并联均流方法应用于大电流中以缓解此技术难题，但此方法并不是通过直接的将电源输出端相连接就可以实现的，对技术的要求也较高，所以现阶段有效的消除充电桩充电对电能计量此方面的影响仍较困难。

结束语

综上所述，通过文章的研究与分析可以发现，在充电桩快速发展与推广过程中，充电桩充电对于电网与电能计量造成的威胁受到人们的广泛关注，想要更好促进电网安全性与电能计量科学性，就需要相关工作人员全面认识与了解充电桩充电对电网与带能计量造成的各种影响，并以此基础通过科学方法进行优化与完善，进一步促进充电桩的发展与进步。

参考文献：

[1]管永高， 牛涛， 倪盼盼. 电动汽车直流充电桩接入对电网谐波的影响分析[J]. 电力需求侧管理， 2017（3）.

[2]赵慧娟. 浅析电动汽车充电桩系统设计[J]. 电脑知识与技术， 2017（30）.

[3]张策， 刘莉， 赵文静， et al. 电动汽车交流充电桩对供电系统谐波的影响[J]. 沈阳工程学院学报（自然科学版）， 2017（3）.