電動汽車對電力系統的影響以及應對措施

陳建峰

摘 要：電動汽具有尾氣“零排放”，能源來源多樣化等優勢，是解決能源危機和環境污染的有效措施，具有廣闊的發展前景。本文對電動汽車充電對電力系統的影響機理進行了分析研究，并提出了若干應對措施。

關鍵詞：電動汽車；電力系統；影響；應對措施

引言：目前，化石能源的需求量和消耗量日益增大，世界各國都面臨著嚴峻的能源短缺和環境污染的雙重難題。以電能作為主要驅動力的電動汽車具有尾氣“零排放”，能源來源多樣化等優勢，是解決能源危機和環境污染的有效措施，得到了世界各國的廣泛關注，是未來汽車工業的發展方向。但是，當電動汽車發展到一定規模的時候，會給電力系統帶來不良的影響，威脅電力系統的安全穩定運行。因此，研究電動汽車充電對電力系統的影響，并提出相應的應對措施具有重要的意義。

一、電動汽車發展概述

電動汽車按照使用方式主要分為公共交通車、普通乘用車和微型乘用車[1]。當今電動汽車行業還處于發展階段，對電動汽車的應用還不夠成熟。電動汽車充電問題是限制電動汽車發展的瓶頸之一，充電基礎設施不足以及充電效率低下都限制了電動汽車的普及。隨著電動汽車的不斷普及，大規模無序充電會給電力系統帶來巨大沖擊，嚴重威脅電力系統的安全運行，嚴重限制了電動汽車的發展。

二、電動汽車充電對電力系統的影響

（一）充電負荷對電力系統的影響。當電動汽車數量達到一定規模時，對電力系統來說，電動汽車的充電行為相當于一個巨大的用電負荷，并且具有一定的間歇性和隨機性，對電力系統的影響有：

（1） 對配電系統安全與可靠性的影響。在電力系統負荷高峰期充電，尤其是采用快充方式會引起變壓器過載，并且顯著增加配電系統的功率損耗和電壓偏移。負荷高峰期是，大量電動汽車無序充電會給配電系統的安全穩定運行帶來巨大的威脅；（2）對配電系統投資成本的影響。研究表明，如果負荷高峰期時對電動汽車進行充電，會顯著增加配電系統的建設成本，相比于沒有電動汽車接入時增加約20%，在負荷密度高的地區投資更高。而考慮電動汽車在非高峰時段充電，配電系統增加的投資成本會顯著減少。（3）對電能質量的影響。電動汽車接入電力系統增加的負荷不僅會導致變壓器的溫度升高，并且電動汽車上的電力電子裝置會產生更多的諧波。研究結果表明在常規充電模式下，造成的諧波復燃和電壓偏移相對較低；在快充模式下，將會使電壓降及網損增加，在高峰時充電式將造成變壓器過載。

（二）不同充電模式對電力系統的影響。（1）無序充電方式。隨著電動汽車的保有量持續增加，電動汽車的無序充電負荷會越來越大。基于某省電力系統的研究表明，電動汽車無序充電會明顯降低電力系統的負荷利用小時數，降低系統運行效率。大量電動汽車的隨意充電會對配電網線路產生巨大的沖擊，線路的負載率會增加70%～83%，極大減低配電線路的供電可靠性。（2）有序充電。大規模車載電池可以當做智能電網的移動存儲單元，在電力系統低谷負荷時充電，在電力系統高峰負荷時放電，起到調峰填谷的作用。在可再生能源發電比重較高的微網系統中，電動汽車車載電池能夠平衡電力系統負荷狀態和可再生能源產生的發電波動性，幫助可再生能源更好的融入電力系統。

三、降低電動汽車對電力系統影響的應對措施

（1）加大對電動汽車充放電的研究。加大對電動汽車充放電策略、充電設施規劃、電力系統智能控制等內容的研究投入，分析電動汽車充放電對電力系統的影響機理，提出最優的充放電策略，減少對電力系統安全穩定運行的影響。（2）采用電池租賃的商業運營模式。電動公交等公共交通工具不僅能夠實現集中管理，而且具有明顯的運行規律，便于采用基于電池租賃的商業運營模式[2]。以更換電池的方式代替直接充電，不但能夠有效提高公共交通的運行效率，而且在電網負荷低谷期集中充電，能夠有效改善負荷曲線，提高電力系統的運行經濟性，而且能夠實現整體運行利益最大化。（3）建立分時充電電價。電動汽車個人用戶主要根據自身需求采用無序充電的方式。為了降低自主式隨意充電對電力系統的沖擊影響，合理引導用戶在低谷負荷時充電，躲避電網高峰負荷，可以建立分時充電電價。高峰負荷時電價較高，低谷負荷時電價較低，利用充電電價的差異引導用戶，減少對電動汽車充電對系統的沖擊影響。

四、結束語

電動汽車是解決能源危機和環境污染的有效措施。但是，各國對電動汽車的研究大多集中在電池技術、整車技術等，砸電動汽車對電力系統的影響方面的研究還不是很多。本文對電動汽車充電對電力系統的影響機理進行了分析研究，并提出了若干措施減少充電行為對電力系統的影響。

參考文獻：

[1] 李興虎. 電動汽車概論[M]. 北京理工大學出版社. 2005：5-9.

[2] 任玉瓏，史樂峰，張謙， 等. 電動汽車充電站最優分布和規模研究 [J]. 電力系統自動化， 2011， 35（14）：53-57.