研究背景

目前，隨著電動汽車滲透率的不斷提高，不加管理的自由充放電給電網(wǎng)帶來了威脅。如變壓器過載、網(wǎng)損增加等，可以采用相應(yīng)的控制和調(diào)度策略來消除和抑制，同時實(shí)現(xiàn)削峰填谷、消納可再生能源等功能。文章通過探討電動汽車的負(fù)荷特性、負(fù)荷模型，從4個方面闡述了其對電力系統(tǒng)的影響，并簡述了相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)度控制策略。

電動汽車充電對電力系統(tǒng)的影響

考慮到電動汽車車主充電行為的自由隨機(jī)性：時間上，電動汽車到達(dá)充電站具體時刻的不確定，蓄電池狀態(tài)不同導(dǎo)致充電時長的不確定；空間上，由于人們出行需求的不確定導(dǎo)致電動汽車位置的隨機(jī)性。種種的不確定使得電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行將承受更大的考驗(yàn)。對于間歇式可再生能源的功率波動問題，利用儲能平滑波動，參與調(diào)峰的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)有所研究，而電動汽車在一天當(dāng)中的大部分時間都是空閑狀態(tài)，可以看成是分布式儲能，消納過度的可再生能源，并在電網(wǎng)峰荷期向其輸送電能，同時還可以優(yōu)化風(fēng)電并網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性。

電能質(zhì)量

電動汽車蓄電池充電屬非線性負(fù)荷，其接入也會增加相應(yīng)的包含大量電力電子裝置的充電設(shè)備，充電過程中會產(chǎn)生諧波，采用PWM整流+DC/DC充電機(jī)和相應(yīng)的控制策略，能把諧波限制在較低水平，但其受到容量、成本等限制，并不能得到廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行中，為確保電網(wǎng)的電能質(zhì)量達(dá)標(biāo)，汽車充電站會考慮在相關(guān)配電系統(tǒng)中配有補(bǔ)償和濾波裝置。

負(fù)荷平衡

電動汽車的大范圍應(yīng)用和大量接入電網(wǎng)，可能會導(dǎo)致配電網(wǎng)局部負(fù)荷變大。顯然，不同的電動汽車滲透率，導(dǎo)致的日峰負(fù)荷增量對應(yīng)不同，必須采用有效的模型和策略消除影響。已有文獻(xiàn)進(jìn)行了對配電網(wǎng)中的普通負(fù)荷、分布式電源、電動汽車等進(jìn)行分層分區(qū)規(guī)劃，建立協(xié)調(diào)調(diào)度控制模型，實(shí)現(xiàn)了電動汽車充放電的動態(tài)優(yōu)化控制。

電源容量規(guī)劃

電動汽車接入電網(wǎng)后必須調(diào)整相應(yīng)的電力裝機(jī)容量和電力輸送設(shè)備，以應(yīng)對負(fù)荷增長造成的發(fā)電、輸配電系統(tǒng)的壓力，同時這種負(fù)荷變化將會對電網(wǎng)的電源裝機(jī)、線路容量提出更高要求。

電動汽車放電對電力系統(tǒng)的影響

研究發(fā)現(xiàn)，EV入網(wǎng)比建設(shè)調(diào)峰電廠或機(jī)組更加經(jīng)濟(jì)，目前也有相關(guān)文獻(xiàn)研究V2G技術(shù)的可行性與潛在效益。車網(wǎng)互聯(lián)的概念將帶來新的補(bǔ)償理念，如果采取正確合理的調(diào)度和引導(dǎo)，用電動汽車吸納過剩的可再生能源、平抑波動，有助于實(shí)現(xiàn)供需平衡，同時可以擴(kuò)大電力市場、降低峰谷差、為電力系統(tǒng)提供備用。但是考慮電價因素的電動汽車有序充電和與可再生協(xié)調(diào)互補(bǔ)、或者參與調(diào)頻、作為旋轉(zhuǎn)備用等方面的綜合調(diào)度策略并沒有成熟的研究，有待進(jìn)一步的探索和發(fā)展。

結(jié)語

本文從系統(tǒng)可靠性、電能質(zhì)量、負(fù)荷平衡、電源容量四個方面闡述了電動汽車自由充放電行為對電力系統(tǒng)造成的不良影響，如變壓器過載、網(wǎng)損增加等。并闡述了按照合理調(diào)度規(guī)劃后接入電網(wǎng)，將會帶來的良好效益，如削峰填谷，消納過剩可再生能源等。同時綜述了充電負(fù)荷的影響因素及其概率模型，為后人的研究提供了參考。