电动汽车接入电网的电能有序利用模型与控制策略研究

张海 韩建伟 张西鲁 魏春雪 谢允红

摘 要：随着资源节约型社会的不断发展，电动汽车的数量越来越多，电动汽车规模化充电现象越来越普遍。笔者将对电动汽车规模化充电为我国电网带来的影响进行了分析，从而提出了电网的电能有序利用的模型与策略，希望对于我国的电网完善有一定的帮助与借鉴意义。

关键词：电动汽车;电网;电能有序利用;模型;控制;策略

【中图分类号】TM711 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）02-0168-01

1 影响电动汽车电力需求的因素

笔者通过文献调查和实际的工作经验对影响电动汽车电力需求的因素包括以下四个方面：电池特性、充电模式、用户行为和市场情况，并且这些影响因素具有一定的不确定性。

1.1 电池属性

电池是电动汽车的很重要的部分，如果不能对电池的续航里程进行预估，然后再加上长时间使用之后电池的续航衰减，会给开电动车的用户带来一定的困扰。所以，这就要求电池生产商做到对电池的续航时间以及续航衰减情况进行明确的标注。

1.2 充电模式

目前我国电动汽车的充电模式一般分为两种：一种是快速充电模式，一种是慢速充电模式。对于目前的电动汽车来说快速充电模式可以对电池组进行快速补充电量，采用的是大功率充电，一般情况下在三十分钟就可以把电量充到80%左右。慢速充电模式由于电流比较小，充电时间比较长。对于充电设备的要求也是不同的，快速充电模式对于电力设备的要求是比较高的，投入成本也是十分大的;慢速充电模式实用、安全，投入成本比较小，但是充电时间长达六个多小时。所以充电模式的不同，在一定程度上影响着电网的使用情况。

1.3 市場情况

目前来看，我国已经形成了比较完整的供电网络，对于充电汽车的充电站在高速公路中间隔不会超过五十千米，每个充电站会有四个最大功率为120千瓦的充电桩。为了更加方便电动汽车的运营商获得信息服务，我国采取了物联网、云计算、大数据等一系列新技术来帮助成立电动汽车车联网平台。国家政策及其提到的相关的基础设施都会对电动汽车市场起到导向作用，随着智能电网建设的不断完善，电力市场在调控充电管理方面会起到巨大的作用。

2 电动汽车充电对电网的影响

电动汽车充电对电网的影响有以下几点，笔者根据自己的工作经验和一定的资料查询总结如下。

2.1 对负荷的影响

在电动汽车行业的发展的初级阶段，汽车数量并不多，虽然已经有汽车通过电网进行充电，但是数量很少，对电网的影响可以忽略不计。但是与其他行业相同，随着电动汽车行业的不断发展，电动汽车的数量会在近几年内极具增长，那么对于电力系统的压力也会急剧增长。因此，要对电网进行一定的扩容，这会增加电网的建设和维护成本，所以合理进行电能的有序利用是非常重要的。

2.2 对电网的影响

由于增加了专用的汽车充电设施，这些设施的电压在高峰与低谷的差别是十分明显的。所以，电动汽车接入之后，电网的负荷增加，线路节点的电压下降，尤其是电路末端的电压的下降会是十分严重的，电压分布也会随之发生变化，如果处理不好甚至会影响到用户的正常用电需求。

2.3 对网损的影响

配电网作为我国的基础设施，其是非常巨大而且复杂的，并且其可靠程度与居民的日常生活和企业的正常运行效率是密不可分的，所以必须保证其稳定且运行可靠，所以在增加用电设施之后，对于配电网的接线方式进行调整也是十分重要的。电动汽车充电负荷并非线性负荷，在接入配电网之后会产生谐波，从而会造成线路和变压器发热，耗损增加，影响配电设备的使用寿命和使用效率，从而造成电网运行的的不稳定性和安全隐患。

3 对于接入电网的电能有序利用模型与策略研究

根据以上对于电动汽车接入电网的相关研究情况，笔者提出了以下的关于电能有序利用与控制的策略，希望对于相关的研究有一定的帮助。

为了解决特定时间短的电动汽车大规模集中充电时产生的负荷量带来的电网运行的安全隐患，实行充电序化是非常重要的。有序充电控制管理系统由四个分系统组成：充电需求分析、充电电荷的预测、配电信息监控和集中充电监控。其中配电信息监控和集中充电监控系统是通过光线等形式与充电台相连，能够监控充电站的实施情况的同时也能控制充电行为。路由器、控制器和有序充电控制单元能够保证充电信息顺畅，同时也能掌握现场的充电设备的运行情况，能够及时安排检修。除此之外，通过实时的监控，可以减少现场的运行维护人员，从而降低设备的运行成本，提高整个设备的运行经济性。

建立电能有序利用模型，从而对电能的有序利用进行控制，能够帮助电动汽车的有序充电，降低集中电动汽车接入电网之后对于电网造成的影响。随着资源节约型环境友好型社会的不断建设，电动汽车作为一种清洁的交通工具，肯定会被大规模使用，作为石油机车的替代。所以未来的国家电网进行改造，从而保障其电动汽车的发展与电网的经济、安全和运行稳定性是十分必要的。以上，就是笔者对于电动汽车接入电网的电能有序利用的相关研究和建议，希望对于我国的相关研究者的研究有一定的借鉴意义，同时也希望国家加大对于电网改造的重视程度，以保障整个电网的安全可靠运行。

参考文献

[1] 金兆鹏.电动汽车大规模接入对电网安全运行影响及管控措施分析[J].装备维修技术，2019（04）：159.

[2] 徐世泽，张永明，吴笛，冯文波.电动汽车充换电设施运营模式及其对电网的影响[J].通信电源技术，2019，36（08）：26-27.

[3] 刘兴涛.电动智能车环境下电池管理技术应用综述[C].中国自动化学会系统仿真专业委员会、中国仿真学会仿真技术应用专业委员会、中国科学技术大学.第二十届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集（20th CCSSTA 2019）.中国自动化学会系统仿真专业委员会、中国仿真学会仿真技术应用专业委员会、中国科学技术大学：中国自动化学会系统仿真专业委员会，2019：27-33.

[4] 朱晓岭，杨静，于德明，盛慧慧，张建，王航.规模化电动汽车充电对配电网电缆老化的影响[J].电力自动化设备，2018，38（06）：117-123+130.

[5] 王众毅，王德真.电动汽车充电负荷与调度控制策略探讨[J].科技风，2017（25）：228.