电动汽车发展对配电网的影响及接入技术要求

摘 要：随着石油资源的短缺，环境污染的加剧，电动汽车必将成为将来汽车发展的方向，而电动汽车的大规模接入，将给配电网的规划和运行带来诸多影响。本文简要介绍了电动汽车的发展现状和未来预测，分析了电动汽车对配电网的影响，并提出了接入技术要求。

关键词：电动汽车;配电网;接入技术

1 电动汽车发展概况

电动汽车诞生于1873年，比内燃机汽车早13年。但受电池技术和电机控制系统的限制，电动汽车的发展远落后于内燃机汽车。

目前，电动汽车的核心——电池，是制约其发展的瓶颈。从全世界范围看，电动汽车的电池技术还有待提高。电动汽车电池的研发经历了铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池，每种电池各有优缺点。现阶段，锂离子电池是最先进的电池，可以达到20C以上，但其“能量比”大约只有汽油的五十分之一[1]。

电动汽车几乎能够做到零排放、零污染，是未来汽车最理想的选择。2013年，全球电动汽车市场产销两旺，产量突破24.1万辆，同比增长44%;销量突破18.6万辆，同比增长55%;电动汽车保有量也快速增长，超过35万辆，同比上升51%。国内电动汽车市场在政策的推动下表现出色。2013年国内电动汽车产量3.57万辆（包括传统混合动力车型），同比增长26.2%，进口电动车1.66万辆;销售超过4万辆，年底国内电动汽车保有量超过8万辆[2]。

2 电动汽车发展趋势预测

电动汽车现在为发展初期，随着新材料、新技术、新工艺的发展，电池蓄电能力、充放电速度正在逐渐更新进步。

目前，新型石墨烯电池实验成功，可把数小时的充电时间压缩至短短不到一分钟。石墨烯储能设备的批量生产，将对电池产业和电动汽车产业带来革命性变化，电动汽车产量将出现井喷式增长。

近期国内电动汽车仍将保持快速增长的势头，中远期中国也将成为全球电动汽车普及度提升的重要驱动力，领跑环保车型的推广。

中远期展望，普华永道预测2020年前混合动力车、插电式混合动力车将占到全球新车总销量的1/16，即6.3%;埃克森美孚在其发布的《2040年能源展望》中预测，到2040年混合动力车将占全球轻型车的35%[3];壳牌在其发布的《新视野》中预测，2030年前后电力、氢气开始逐步“接管”汽车能源市场，到2070年电动汽车将全面取代燃油汽车[4]。

3 电动汽车接入对配电网的影响

未来电动汽车规模化应用后电池容量较大，单车快速充电功率将达到数百千瓦以上等级，将对地区配电网产生极大的电力负荷冲击。电动汽车充电为变流操作，需要对电动汽车充电设备的谐波等技术指标进行严格控制。

3.1 对负荷特性的影响

电动汽车分整车充电和更换电池充电，充（换）电站中电池的充电时间控制相对灵活，可以在用电低谷时段集中对电池进行充电，有效调节电网负荷峰谷差。

作为可移动的分布式储能单元，电动汽车可以与其他可再生能源（如风能和光伏发电）相互配合，协调电力系统的日负荷特性曲线。电动汽车接入配电网，可以给电力系统调度提供更多的可控制负荷，改变接入点的日负荷曲线，减小峰谷差，起到一定的削峰填谷的作用。具体的调节效果，由变电站负荷功率及负荷特性所决定。若地区日负荷特性曲线为典型曲线，即具有高峰低谷，而且负荷特性曲线变化平滑，则电动汽车接入后的调节效果显著。

将来随着电动汽车产销量的不断增加，电动汽车对配电网的日负荷特性的影响也将逐渐增大。如果电动汽车充电负荷控制协调合理，可以提高电力系统发电厂和电网设备的利用率，提高经济效益。但如果电动汽车无序充电，负荷控制协调不好，配电网可能产生“峰上加峰”的现象，使得电力系统调峰雪上加霜，大大增加配电网规划和建设的压力，影响发电厂和输配电网的运行效率，并将导致电力系统负荷高峰时电力不足，负荷低谷时发电厂出力和电网供电能力过剩的矛盾越发突出。

3.2 对配电网规划的影响

电动汽车和作为用电负荷，将改变配电系统的负荷结构，并且对配电网规划产生重要影响。根据负荷特性基础曲线，大规模电动汽车的充电控制和负荷管理将非常复杂，配电网规划必须满足未来电动汽车和分布式电源的接入。其中变电站电源布点、变电站容量、变电站和线路以及配变的无功补偿规划等都需要充分考虑电动汽车接入的影响，尤其是电动汽车多集中在夜晚进行充电，使得配电网夜间功率发生很大变化，需综合考虑配电网的负荷管理。

3.3 对配电网设备的影响

目前，电动汽车充电设备多采用电力电子器件，充电时呈非线性负载特性，电动汽车充（换）电站将产生谐波，增加配电网谐波含量。如不治理，谐波将导致发电机、变压器、线路等设备过热，增加线损，缩短设备绝缘寿命，干扰附近控制和通信系统，影响电网中其他正常用电设备运行。同时，大规模电动汽车充电时产生的谐波污染将影响配电网的电能质量，造成功率因数下降、电压畸变等。

4 电动汽车接入技术要求

4.1 电动汽车充（换）电站接入系统

电动汽车充（换）电站专用供电系统应满足充（换）电站的充电、照明、监控、办公用电的需求，不应接入其他无关的电力负荷。

（1）根据充（换）电站的建设位置和服务对象，评估其负荷大小和社会影响程度，确定负荷等级，并采用合理的供电电压等级和线路条数。

（2）根据充（换）电站用电负荷规模，确定供电线路导线截面和配变容量，并留有一定的裕度。

（3）充（换）电站配变低压侧可采用单母线接线或单母线分段接线。

（4）充（换）电站若采用2台及以上配变的，应避免出现配变高低压环网运行，在低压进线和联络开关之间应设置电气联锁和机械闭锁装置。

（5）为减少谐波的产生，两回低压线路向同一台充电机供电时，两回线路应该分别接入变压器两个低压移相绕组。

4.2 电能质量指标

（1）电动汽车充（换）电站电压和频率须满足GB/T 12325-2008电能质量 供电电压偏差和GB/T 15945-2008电能质量 电力系统频率偏差的要求。

（2）电动汽车充（换）电站、充电机的设计须充分考虑对公用电网电能质量的影响。满足GB/T 14549-93电能质量 公用电网谐波的要求。

（3）电动汽车充电设施接入中压配电网的功率因数应不低于0.95，非车载的低压充电设施的功率因数应不低于0.9，功率因数偏低的应安装就地电容器组、SVC、SVG等无功补偿装置。

5 结论

环境污染和石油资源等已经成为社会焦点问题，电动汽车在现有汽车技术基础上，发展储能技术，改变能源利用方式，缓解传统能源（石

油）危机、促进人与自然的和谐发展。电动汽车作为配电网的新型电力负荷，其大规模发展将对现有能源产业格局产生重大影响。大力推动电动汽车的普及和应用，将有效促进低碳能源、低碳产业、低碳交通的发展，符合绿色经济的发展战略。

参考文献：

[1]李安定.《电动汽车技术没有所谓的同一起跑线》[J].中国周刊，2009（08）.

[2]罗艳托，汤湘华，胡爱君，陈剑锋.《国内外电动汽车发展现状、趋势及其对车用燃料的影响》[J].国际石油经济，2014（05）.

[3]埃克森美孚，2040年能源展望[R].2014-02-11.

[4]壳牌，NewLensScenarios[R].2013-11-05.

推荐访问:接入 电动汽车 影响 发展 配电网