電動汽車規模化應用后寧夏電網適應性研究

任大江 馮 雪

（國網寧夏電力公司經濟技術研究院，寧夏 銀川750001）

0 引言

在國家政策的大力推動下，寧夏地區電動汽車產業將步入快速發展階段。電動汽車負荷具有大功率、非線性、沖擊性及波動性的特點，大量接入后將會對寧夏負荷體系的構成產生較大影響，同時使得電網產生諧波、三相不平衡、電壓波動與閃變等電能質量問題。

1 對電網負荷特性的影響

預計 2015年，寧夏地區常規負荷接近12000MW，電動汽車負荷約占常規負荷的0.3%左右，“十三五”后期，隨著電動汽車的不斷推廣和發展，傳統負荷占比將會逐年下降，至2020年，電動汽車負荷約占寧夏地區負荷構成的6%左右。

隨著電動汽車的快速發展，使其逐漸成為一種重要的用電負荷，在增加用電量的同時，由于可以在電網負荷低谷時段充電，發揮“填谷”作用，也會使得全社會用電的負荷特性發生變化。

城市用電高峰集中在白天，晚上是用電低谷，寧夏配電網長期以來一直存在日夜峰谷差大的問題。而大部分電動汽車一天當中只有5%左右的時間處于工作狀態，其它時間基本都處于空閑狀態。因此，可以利用電動車在夜間的電力低谷期充電，在不影響續駛里程的前提下，在負荷高峰期將部分能量回饋給電網，從而達到削峰填谷的作用，減少為維持電網低負荷運轉而引起的調峰費用，使電網釋放出最大的利益。

2 對電網損耗的影響

當線路無電動汽車接入充電時，線路平均負載率低，導致線路負載損耗率低（線路損耗率與變壓器銅損損耗率之和），而變壓器空載損耗率偏高，線路總損耗率也較高；當電動汽車接入電網充電，提高了線路負載率，負載損耗率相應增加，空載損耗率減少。

在電動汽車負載率為40%時，負載損耗率與變壓器空載損耗率相等，線路損耗率為最低，線路處于最佳運行區域。當電動汽車負載率從50%增加到100%時（此時電動汽車充電負荷達到線路最大負荷），線路負載損耗率迅速增加，空載損耗率減少，整條線路的損耗率大大增加，線路過渡到非經濟運行區域。

3 對電能質量的影響

3.1 諧波污染

電動汽車充電設備采用整流技術將交流電轉換成直流電，經輸出控制回路直接向電動汽車汽車充電，是典型的電力系統非線性負荷，在工作過程中會產生大量高次諧波，影響供電電能質量，干擾同一連接點的用電客戶，甚至引起變壓器、電纜、補償電容器組、電子測控裝置等設備的燒毀或誤動。

電動汽車充電機是電網的非線性負荷，會產生注入電網的電流諧波，主要為6±1次諧波，其中5次和7次諧波電流含有率較大，對電網造成了污染。電動汽車充電站在設計、投入運行前必須對諧波問題進行評估預測，并提出相應的電能質量改善方案，以期不影響電力系統安全穩定運行。

3.2 電壓越限

當線路負載率較低時，合理的電動汽車接入電網充電將會提高線路的運行效率，使線路經濟運行，但是當電動汽車負載率較高時，由于流經線路和變壓器的電流增大，導致線路負載過重，線路的負載損耗增加，從而讓線路從經濟運行區域轉變到非經濟運行區域。高負載率的電動汽車接入電網充電會影響線路的節點電壓，尤其是末端節點電壓會嚴重下降，影響用戶的正常用電。隨著電動汽車負載率的增加，無控制的電動汽車充電需求會對電網產生較大的負面影響，應當對其加以控制和引導。

3.3 三相不平衡

不同發展規模的電動汽車在自由和有序充放電兩種情況下接入對電網節點電壓影響。通過電動汽車有序充放電可以有效改善節點電壓不平衡。可以建立多目標規劃模型在不同的充放電情景模式下一并降低網損和解決電壓不平衡問題。從供需平衡、配電網電壓越限以及電壓三相不平衡多個角度來研究電動汽車對于現有配電網的影響。對于配電網三相不平衡問題，以負序電流與正序電流的比值來表征配電網節點的三相不平衡程度。大量的電動汽車接入將只會導致系統供需不平衡以及電壓偏差過大。只有在特定的運行場合，大量電動汽車充電才會導致電壓三相不平衡。電動汽車充電如果能夠合理的在三相之間進行分配，就能夠有效的解決三相電壓不平衡問題。

4 結束語

2015～2020年將是寧夏電動汽車快速發展相當重要的5年。預計到2020年，電動汽車的大規模使用可能會使電力負荷快速增長，這對于電網負荷峰谷差日益增大的電網而言，產生了巨大的輸配電壓力。建議供電公司針對電動汽車進行專門的負荷預測，以及負荷特性研究。

如果電動汽車用戶在負荷高峰期對電動汽車進行充電則會增加電網的負荷，不利于對電網的負荷調節。因此，在電動汽車普及之后應該對消費者進行正確的引導，建議政府相關部門應該出臺相應政策，鼓勵電動汽車用戶在負荷低谷時再對電動車進行充電。可以對在選定時間內充電的用戶實行優惠政策，即分時段計費法。這樣不僅可以讓在正確時間段充電的用戶得到實惠，而且利用充電負荷進行電網負荷調節能夠提高電力系統經濟效益。

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