考虑配电网和交通网的电动汽车充电站规划研究

考虑配电网和交通网的电动汽车充电站规划研究

周嘉团

广东电网有限责任公司汕尾海丰供电局 516400

摘要：电动汽车作为新能源应用的一个典型例子，逐渐成为具有低污染、低排放优势的人们日常出行的首选，也是解决当前能源短缺和环境退化问题的重要应用手段之一。但是，由于电池技术的限制，电动汽车不能满足长途或长期行驶，需要建设大型充电站等基础设施，才能满足电动汽车的正常运行，而充电站的建设又会影响现有的城市配电网。鉴于此，对配电网和交通网的电动汽车充电站规划进行了分析，以供参考。

关键词：配电网；交通网；电动汽车；充电站；规划

引言

电动汽车是由电驱动的新型汽车，与传统的燃料机车相比，电动汽车具有减少化石燃料消耗和减少环境污染的优势，因此备受关注。但是，电动汽车的装卸具有很大的随机性，会影响电网的安全稳定运行，因此，大型电动汽车接入电网的研究引起了电力行业的极大关注。

1电动汽车分类

负载特征和许多影响因素，所有因素都是随机的和相互关联的，为了准确分析，根据出行功能可以分为私家车、公共汽车、出租车和公务车辆。

表1是四类电动汽车在2020年和2030年保有量预测结果。

从表1可以看出，电动汽车发展迅速。2030年，各类电动汽车的数量比2020年增加了5-6倍，私家车最多，达到4744.41-5835.39万辆,因此，大规模接入电网负荷将对配电网系统产生明确的影响。因此，研究负荷特性一方面对于未来的电力规划和建设具有明确的现实意义，另一方面也可以更好的为入网充电制定相关的策略，实现供用电双方利益的最大化。

2电动汽车充电对电网影响

2.1电动汽车充电负荷对配电网潮流的影响

大型电动汽车连接电网进行无序充电后，会产生一定的聚集效应，这将在原来的峰值上增加额外的电力负荷，即“峰值”现象。以上所述的聚集效应将增大电力负荷的峰谷差，也会影响传统机组的设备利用率。同时也会增加自动发电控制单元(ACG)的投资成本，尤其是配电网的网络损耗和电压稳定性有很大影响。因此，为了配电网的稳定运行以及电动汽车的推广和应用，电动汽车的优化装卸调度至关重要。

2.2对电力市场的影响

在充放电双向相互作用的情况下，具有v2g功能的电动汽车不仅可以从电网中获取电能，还可以在需要时将电能反馈给电网。但是，这项v2g技术需要成熟的业务模式和合理的激励机制。如何运用经济手段控制电动汽车的装卸是电动汽车主动配电网优化调度的重要研究方向之一。

3考虑交通网络的电动汽车充电站选址研究

3.1考虑城市交通网络的电动汽车充电站选址

电动汽车的快速发展也将不可避免地加快社会上电动汽车充电站的建设，作为未来必不可少的社会基础设施，充电站的设计直接影响到消费者的舒适性、经济性和道路交通的采用等如果人口稠密的城市地区和主要交通路线的充电站很少，充电排队会有困难，大大增加用户的时间成本，同时大量的汽车排队也会增加城市道路的出行负担。相反，在郊区、外环等交通较少的地区，建设过多的充电站会导致大量充电电池处于闲置状态，造成人力、财力和物力的浪费。因此，利用科学手段合理规划货运站选址可以最大限度地发挥货运站的效益。

3.2考虑高速公路交通网的电动汽车充电站选址

由于高速能源消耗高于城市能源消耗，以及车辆速度、司机驾驶习惯、空调等货物损失，道路上电动汽车的里程将大幅减少。作为城市之间的纽带，合理规划充电站是确保电动汽车在两个城市之间行驶的重要基础，具有重要意义。高速公路具有高密封性、单一固定的旅行路线等特点，只能进出特定的入口，不能转弯，在考虑装货站选址时，只需考虑道路的一侧，另一侧可以按照同样的方法选择选址。如图1所示，N_１，N_２……Nｎ代表高速路上各出入口，V_１，V_２……V_ｎ代表各出入口的交通流量，C_１，C_２……Cｎ代表考虑建设在各出入口之间的充电站。

图1某高速公路段示意图

第一，根据高速公路电动汽车的行驶特性，得出了公路任意时刻电动汽车的SOC变化模型，通过计算这段时间内经过该点的汽车数量，可以得出该点的负荷需求。然后采用两步法选择充电站的位置，在第一步中，根据充电站距各出入口的距离、流量和充电要求，采用启发式法获取候选站的方向。第二阶段以充电站建设成本、电网连接成本和最低运行维护成本为目标功能，通过充电站数量、充电站容量、充电站需求、充电站距离、变量间逻辑为约束条件优选充电站位置。

4电动汽车站的优化设计措施

4.1电能质量的优化设计措施

为了实现最优的电能质量控制，需要在保证整个配电网系统稳定运行的基础上，采取控制、抑制、缓解、处置等多种控制方法，提高电动汽车充电站对配电网的影响，提高配电网的电能质量。

4.2改善电压波动的有效措施

(1)提高配电网供电能力:在电动汽车充电站建设中，可以建立专用供电线路，以减少其对配电网电压质量的影响。例如利用电动汽车充电站的双动力系统提供电力，同时改变电动汽车充电站的主接线结构，引进总线分割技术实现整体负荷隔离，有效控制(2)静态var补偿:电动汽车充电站引起配电网电压波动的主要原因是货物的随机性。因此，无功率补偿器配置可用于抑制配电网的电压波动。静态试剂的补偿本身包括反应堆、电容器等。，具有调节速度快、稳定性高等特点，可以有效抑制电压波动。

4.3有序充电方法

从电网合规性的角度出发，要避免电网常规能耗高峰，提供合理的电动汽车负荷分散，减少电动汽车负荷对电网其他负荷的影响，节约输电和配电建设成本因此，有必要分析电动汽车的日常能耗需求，利用技术或经济手段引导电动汽车有序充电，利用充电站完成充电，提高电动汽车的充电管理水平。在实际应用中，可以采用共享价格法来规范电动汽车的充电行为，测试电动汽车的有序充电控制，从最大限度地实现充电操作经济效益满足用户充电需求的角度对该控制方法进行了分析和思考利用模型仿真，分析了有序负荷和无序负荷下的典型日负荷曲线，在无序负荷模式下，夜间晚高峰，会有非常多电动汽车接入配电网，峰谷差明显增大。选择有序充电模式，虽然不会增加深夜高峰，但夜间山谷供电期，电费相对便宜，充电站为了获得更大的经济效益，将在这段时间内对电动汽车集中充电，有一个新的夜间电网局部电网供电高峰，表明随着电动汽车大量接入电网， 只有采取时价的方式来调节电动汽车充电的行为，很容易在低价时期引起大量电动汽车，电网出现了新的高峰。 因此，为了对电动汽车负荷对电网的影响实现有效控制，光采用分时充电法是不够的，今后需要对此进行更深入、更全面的分析。

结束语

电动汽车的负荷属于一种负荷，在负荷行为上具有随机特性，电动汽车的无序负荷很容易造成电网受到不利影响，我们必须更加重视电动汽车的负荷。v2g技术问世后，电动汽车与电网的连接不仅可以作为负荷，也可以作为电源。在用电高峰为电网提供电能，在用电低谷从电网吸收电能，使电网峰谷差得到有效控制。

参考文献

[1]刘安茳,袁旭峰,李婧.城市配电网下的电动汽车有序充电策略研究[J].电测与仪表,2018,55(21):50-55+74.

[2]王众毅,王德真.电动汽车充电对配电网的影响及对策[J].时代农机,2018,45(06):191.

[3]杨凤坤,刘艺,迟福建,宋毅.含电动汽车充电设施的配电网状态估计[J].信息技术,2018(05):60-63.

[4]王汉华,陈永进.电动汽车充电设施接入配电网的最优布点规划[J].广东电力,2018,31(04):72-78.

[5]黄金凤.电动汽车充电对配电网的影响及有序调度研究[D].兰州理工大学,2018.