電力系統大批量接入電動汽車的穩定性分析

趙云　李磊

摘 要：在我國科學技術進步的強力推動下，電動汽車技術迅速發展，并趨于成熟。再加上人們環保意識的增強和環境保護要求的不斷提高，電動汽車因為其獨特的優勢受到了青睞，取代了一部分的燃油汽車，具有顯著的環保效益。但是隨著電動汽車應用范圍的擴大和使用量的增加，大量的充電負荷成為了電動汽車發展中必須解決的重要問題，也給城市電網運行的安全性和穩定性帶來了新的挑戰。為了解決問題，本文圍繞電力系統大批量接入，對電動用汽車的穩定性進行了討論。

關鍵詞：電力系統；大批量接入；電動汽車；穩定性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.128

1 電動汽車概述

1.1 分類

根據消耗能源的差異，我們可以將電動汽車分為3種類型。第一種，純電動汽車。這種類型的能源只是電能，完全依賴電能進行驅動。第二種，插電式混合動力電動汽車。這種電動汽車既可以依靠電能驅動，也能使用汽車驅動。第三種：燃料電池電動汽車。這種電動汽車的主要驅動能源是清潔能源產生的電能。

目前，受到技術水平的限制，電池的容量有限，所以會對電動用汽車的續航能力產生較大的影響，所以第一種純電動汽車的普及有限，沒有大范圍推廣。但是隨著科學技術的不斷進步，這種電動汽車將是未來電動汽車發展的主要趨勢。對于插電式電動汽車來說，其最大的應用優勢就是可以使用兩種動力能源，不僅可以提高使用效率，而且靈活方便，再加上使用技術的成熟度高，所以開始進入產業化發展階段。因為這兩種電動汽車都需要汲取電網能源，具有充電行為，所以是本文研究的主要對象。

1.2 電動汽車入網技術

電動用汽車自身攜帶的蓄電功能和電池的充放電功能是電動用汽車入網的技術的基礎。目前，常用的入網技術主要有如下幾種：

第一種，以吸收非主流發電形式產生剩余電力的方式。我國主流的發電形式包括水電、火電和核電，因此這種方式就是說吸收的剩余電力不是這三種發電形式產生的，所以作為電網的緩沖人容量，最主要的作用就是緩解用電高峰和低谷之間產生的波動，降低電網的調度壓力。

第二種，采用相關的電動汽車技術來補充不足的電網容量。換句話說，這種入網技術就是利用電池或者車輛來為電網提供電能。

第三種，在停電時為家庭提供電源。在遭遇突發性事件時，例如火災、地震、洪水等大規模災害等，就可以使用這種功能。當社會公共的供電系統出現問題，無法保證供電的穩定性時，電動汽車中的車載電池就可以作為家庭供電的來源，保障家庭的正常供電。

2 電力系統的動態仿真模型

電力系統的動態仿真可以根據仿真過程存在的差異，分為以下幾種類型，即電磁暫態過程仿真、機電暫態過程仿真、中長期的動態過程仿真。本文是在第二種類型的基礎上對電網供應的穩定性進行的研究。

在具體的分析過程中，我們主要采用忽略定子回路電磁暫態過程的五階應用作為電動機的研究模型；勵磁系統則選擇可控硅勵磁調節器的三階模型，主要是由勵磁器、調節器和勵磁電壓軟反饋3個部分組成。電力系統是由多個部分共同組成的，其中包含了各種元件和參數，而且眾多的元件之間還具有很強的耦合聯系，因此，電力系統中的每一個元件模型和不同的參數，都會對動態仿真的結果產生影響，模塊的參數也就可能出現誤差，不利于提高動態仿真結果的準確性和精確度。為了解決這一問題，我們還需要對系統進行分塊解耦動態仿真分析。

3 分塊解耦動態仿真原理

將電力系統的動態模型假設為黑箱系統。在這一系統中，黑箱的輸入就代表了在分母的邊界部位，分塊耦合動態仿真輸入的實際測量數據，所以黑箱的輸出結果就是解耦仿真得出的結果。

電力系統分塊解耦仿真利用PUM的量測數據將系統解耦成若干個子系統，只對其中一個子系統進行研究，外部系統只需考慮及對研究系統的影響。在邊界母線處注入的實測數據代替發電機或者電池集中充電站仿真模型，外部系統對研究系統的影響就以動態數據的形式反映出來。

4 結束語

綜上所述，隨著電動系統的推廣和普及范圍擴大，其在緩解環境壓力的同時，也導致充電負荷大量增加，對電力系統穩定性的影響逐漸增加。為了解決這一問題，我們在電動汽車大量接入的前提下，對電力系統的穩定性進行了簡單討論。本文首先對電動汽車及其入網技術的幾種類型進行了說明，然后通過建立動態仿真模型，分析了分塊解耦動態仿真的基本原理，為電力系統穩定性的研究奠定了理論基礎。當然，本文并沒有對分塊解耦動態仿真的過程和計算方法進行論述，也沒有給出具體的實際案例，這一不足也是我們今后研究主要的完善方向。

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