规模化电动汽车充电对电力系统的影响

诸葛桥忠

(广西城市职业大学，广西 崇左 532200)

1 新能源汽车兴起的背景

1.1 全球石油价格上涨

当前，全球范围内石油资源的储备非常紧缺，能源稀缺问题十分严重，石油价格涨势明显。而汽车的主要燃料就是石油，所以现阶段的实际状况对于汽车产业的发展特别不利，发展电动汽车势在必行。不少汽车制造商开始将视线转移到发展新能源汽车上，并进行大力推广。各国也给予了一定的扶持政策，如推行相关优惠政策，对于购买和销售新能源汽车的人群给予一定的政府补贴。目前，新能源汽车产业的发展具备较好的良机[1]。

1.2 有些国家的石油储存量低下

有些汽车消费大国的石油自给率水平原本就不高，而且石油的贮存量也在逐渐变少，所以只能减少汽车对于石油的依赖。从经济等各个角度出发，都必须支持发展新能源汽车，真正降低汽车对于石油的依赖，这也是当前国际能源形势下的必然选择。

1.3 汽车尾气排放标准逐渐严格

以石油为主要燃料的汽车，它们排放出来的尾气会严重影响空气质量，是主要的空气污染物。面对汽车尾气污染空气环境这一问题，各国也制定了相当严格的尾气排放标准，但这还远远不够，只有开发和使用新能源汽车才可以从根本上解决问题。

2 规模化电动汽车充电对电力系统的影响

有关动力电池的技术正在不断发展，这为电动汽车的研发提供了有效的技术支撑，电动汽车也因此开始逐渐走向市场。在国外，混合型动力电动汽车已经被广泛投放于市场，受到了人们的喜爱，消费者认为混合动力电动汽车是在较长时间内最具可行性的新能源汽车。根据当前的市场化销售分析，未来会有更多的新能源汽车被投放到市场，其主要动力来源就是电能，所以规模化的充电负荷会对配电网造成较大影响[2]。

2.1 影响电力的用电平衡

电网存在地域性的分配限制，当电动汽车进行大规模充电时，就会对配电网造成很大的用电负荷，从而影响配电系统的稳定性。在大量汽车集中式充电时，必须要重视电网的用电稳定性和平衡问题。针对这一现象，可以统一协调电动汽车充电问题，要对需要充电的电动汽车数量采取一定的干预措施，以免出现变压器负荷过载、线路故障等问题，确保配电网运行的稳定性和可靠性。

2.2 影响电能质量

电动汽车集中充电的数量和接入充电时的不同水平都会对配电网电压造成影响和波动，电压若是有了波动，就会造成电流不稳定。当电压过低时，电网的有功功率和无功功率都会变大，从而加大成本。当充电桩接入配电网时，要使电动汽车有序充电，特别是在高峰期时，更要避免大量汽车同时充电，否则会给电力系统造成很大负担，会使片区配电网超负荷运载，严重影响用户用电质量和稳定性。由于每个用户用车的随机性太强，所以充电时间没办法统一，这也是造成用电负荷不确定性的主要因素。如果很多电动汽车同时接入电网充电，就很容易超过电网的最大负荷，电网峰谷差率一旦加大，就会导致电网运行的效率低下、发电成本过高、区域用电紧张、配电设施负担过重、配电网运行和管理难度增加。

2.3 形成谐波影响

大规模电动汽车同时充电，负荷承载过多的用电端容易出现谐波影响。谐波不仅会对电网内潮流的计算造成一定影响，加大电网消耗量，还会对高压设施造成一些额外损耗。谐波对于通信线路的影响主要可以分为静电感应影响和电磁干扰影响。若是不对称的电路，需要分析两种情况。若是对称线路，则只需要分析高次谐波的静电感应效应。从谐波造成的不良影响可看出，充电桩带来的动态污染和用电端导致的电网污染都会对整个配电网安全和稳定运行造成一定影响。

3 降低对电力系统影响的应对措施

3.1 加强对电动汽车充放电技术的研究

可以通过加强相关技术研究和采取强化智能控制手段来对电动汽车充电进行有效调整，并对充电设施进行科学规划，以提升电力系统运行管理的安全稳定性。

3.2 采用电池租赁的运营模式

电动汽车的应用普遍集中在公共交通工具上，这为通过改变商业运营模式而有效调整电动汽车的充电规律提供了可能性。电动公共交通工具通常都具有一定的运行规律，因此可利用电池租赁的模式。如通过换电池方式取代充电，不仅可节省充电时间，提升运行效率，还能在负荷低谷时进行大规模充电，有效改善用电负荷曲线，大幅提升配电系统运行的经济效益。

3.3 建立分时充电电价

需对不同时间段用电价格作出相应调整，通过价格引导和干预用户充电行为来避免用户进行无序充电，使充电更具规律性，从而减少充电对配电网的不利影响，用户可结合自身实际需要来选择充电方式。为了减少用户随意自主式的充电对配电网造成冲击和影响，可以合理引导用户避开用电高峰期，在负荷低谷时充电，错开高峰负荷。可以建立分时段充电的电价，通过电价差异避免汽车充电造成配电网不稳定性。

3.4 有效干预谐波现象

针对上述谐波污染现象，分析总结出如下举措：①严格执行国家规定的有关谐波的各项标准，从源头上对谐波水平进行干预和控制。②在导致谐波的诸多因素中，换流装置是其主要因素之一。加大换流装置的相数，将脉动数从6增加到12，以降低谐波电流有效值。③通过优化无功补偿装置来增强配电网对谐波的承受能力。④增设滤波装置，通过就地治理的手段直接在充电站开展治理谐波工作。未来，在充电站中建设绿色充电机或许会成为一种发展趋势，这种案例也会越来越多。借助绿色充电机能帮助电动汽车在充电的同时抑制谐波的产生。以武汉某电动汽车运营公司为例，该公司建设了绿色充电系统，该系统主要通过集中充电的方式进行工作。充电模块主要由功率因素校正、直流转直流(DC/DC)两大功能电路组成。绿色充电系统采取了电流平均值控制法，是利用较高功率因数的Boost单相功率因数来校正电路，这样能够有效提升功率，使功率因数高于0.92，使谐波畸变率低于5%。

4 结语

在环境污染严重、能源危机巨大的形势下，电动汽车的推广和使用体现出了重要的意义和价值，但因此造成的配电系统运行不平衡等问题也引起了高度重视。政府部门和技术部门会共同采取有效措施，使这一问题得到合理解决。对于纯电动汽车的充电问题可以借助直流电或蓄电池的电力进行充电，这种充电方式不仅耗费成本小，还不会对环境造成太大污染，经济实惠与环保效益兼得。对于充电站、直流机及充电桩的建设应结合车辆行驶轨迹设在停车场、小区、超市等人口流动密集的地方，这样能够充分发挥土地资源的作用，提高社会效益。