配電系統與電動汽車充電網絡的協調規劃

李勝飛　李茜

摘 要：現階段，能源緊缺現象在不斷加劇，新型電力能源作為我國汽車行業的必備能源，在電動汽車廣泛的應用過程中，配電系統與充電網絡的進一步完善促進了電動汽車的推廣與使用范圍，因此，完善配電系統與電動汽車充電網絡之間的協調關系對推動我國電力汽車領域的快速發展具有顯著意義。該文針對配電系統中充電基礎設施的實際定容與充電功率進行全面的分析，進而對配電系統與電動汽車充電網絡之間的協調規劃進行深入探究。

關鍵詞：配電系統 電動汽車 充電網絡 協調規劃

中圖分類號：TM91 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（b）-0069-02

電動汽車的廣泛應用與充電服務之間存在著較為密切的聯系，而充電基礎設施的建設又離不開配電系統規劃的協調。基于上述情況，進一步提出以節點充電需求分散式充電樁規劃措施為基本點，進一步策劃出投資成本與系統網損二者之和相對較小，快速充電站截獲交通流量最大為總目標的配電系統與電動汽車充電網絡協調規劃的基本模型。

1 對充電基礎設施進行分析

1.1 分散式充電樁

現階段的電動汽車的能源補給方式主要采用分散式充電樁，其布設質量對實際的電動汽車充電網絡服務水平產生一定的作用。就較為專業性的角度而言，配電系統中每個節點分散式充電樁的整體數量是由其充電需求總量進行逐漸明確的。

1.2 快速充電站分析

就實用價值的角度而言，電動汽車的用戶通常會選擇分散式的充電樁能源補給方式，這是由于電池在長期使用過程中會出現退化問題。但是在對其正常使用的過程中或者發生突發狀況的情況下，電動汽車用戶需要進行能源補給，例如：一旦能源剩余量不足，這時運用快速充電的方式是最快的能源補給手段，采用快速充電設備對汽車進行快速能源補充。經過相關的數據調查研究表明，電動汽車的廣泛應用性與充電服務水平二者之間存在一定的關系；一旦快速充電站在充電高峰階段，用戶會將其定為服務星級快速充電站，因此，相關的規劃設計人員對快速充電站的實際數目與功率進行計量過程中，應提高重視程度，確保計算數據具有一定的準確性。以表1為例，進行設置相應的快速充電站的配制方案。

2 淺析充電樁設計

2.1 充電樁外形設計

首先，在對充電樁外形進行設計過程中，應確保在不影響充電樁的安全防護功能情況下，使內部電氣保護器應起到保護回路的有效作用，并對充電樁的外觀設計應保證具有一定的審美價值，進而展示出國家電網企業的良好形象。其次，充電樁的外殼應選用一些堅固的材料，應保證室外保護的等級在IP54。最后，在電氣回路的設計中，應安裝輸入防雷器、附帶直流漏電保護的空氣開關，交流熔斷器充電連接器與急停按鈕等。

2.2 充電保護樁的功能設計

其一，充電保護樁應具備一定的安全防護措施，例如：過壓措施、過流措施、過溫措施、防雷保護措施等。其二，充電樁應具備一定的緊急停止功能。對充電連接器進行自動判斷，確定充電電纜是否連接無誤，確保交流充電樁與電動汽車在合理連接情況下，充電樁才能夠進行充電啟動；一旦交流充電樁檢測到與電動汽車連接不當，啟電就不會正常啟動。其三，應具備一定的計量計費功能。將充電樁內裝設電度表，能夠直接與主控制器進行通信。其四，應具備后臺系統上傳電動汽車BMS系統信息的功能。

2.3 淺析交流充電樁設計

針對充電樁的高壓設計，應運用SF6絕緣開關柜。主要包括了進線負荷開關、出線負荷開關與負荷開關熔斷組合等單元。低壓部分應安裝不打孔母線的掛接式系統，針對進線開關的選取應選用一些熔斷式的隔離開關。

針對高壓部分的設計。高壓應選用合格的全絕緣高壓環網開關柜，保證開關柜的結構合理，組合便捷，確保帶電部分與開關封閉應在不銹鋼的外殼內。這一開關裝置的設計應不能受到外界環境的直接影響，不用安裝加熱器，不會產生凝聚的問題，確保充電樁正常運行，保證人身安全。高壓部分設計圖如圖1所示。

低壓部分設計。首先，對低壓設置的熔斷器的隔離開關應作為進線開關與出現開關，低壓熔斷器的隔離開關應選用歐式模塊的先進產品；其次，針對低壓無功補償容量應按照變壓器的頻定容量的一部分進行合理配置；最后，在低壓母線上進行裝設發電車低壓應急接入功能單元，并且在一定程度上縮減發電車到達施工現場的時間。

3 優化配電系統與電動汽車充電網絡協調規劃優化模型

3.1 明確投資最小化以及系統網損

配電系統與電動汽車充電網絡的實際規劃過程中，投資成本與充電網絡對經濟效益有著重要的影響作用。采用對配電系統擴展規劃以及建立數學模型的方式進行研究，研究表明，對投資成本與系統網損存在影響主要表現在4點：配電線路建設成本、快速充電建設成本、系統網損成本與變電站擴容成本等。應采用多個時間段的潮流進行系統網損值的計算。與此同時，在進行實際的計算過程中供應逐漸引入虛擬時段的值進行計算。

3.2 快速充電站截獲交通流量淺析

為了截獲快速充電站每一年實際的交通流量，投資商應對投資成本和系統網損與快速充電站的截獲交通流量進行相應對比，進而為以后的規劃方案提供具有意義的參考數據，為了實現鮮明化與直觀化的對比，專業的技術操作人員應建設相應的數學模型。

4 結語

充電網絡的合理布局對現階段我國電動汽車的快速發展產生了一定的積極作用，與此同時為建立綠色交通提供了一定的保障，但是在實際的建設規劃過程中，網絡布局建設存在的因素相對較多，相關的配電系統與充電網絡的規劃設計人員應進一步提高重視程度，強化充電網絡整體布局的合理性與科學性，進而為電動汽車的推廣與應用打下良好的基礎。

參考文獻

[1] 姚偉鋒，趙俊華，文福拴，等.配電系統與電動汽車充電網絡的協調規劃[J].電力系統自動化，2015，39（9）：10-18.

[2] 唐海津.配電系統與電動汽車充電網絡的協調規劃[J].建筑工程技術與設計，2016（19）：2287.