充電樁充電對電網和電能計量的影響

覃尚化 張立華

【摘 要】文章主要針對充電樁充電對電網和電能計量的影響進行分析，結合當前充電樁充電現狀，從充電樁充電對電網的影響、充電樁充電對電能計量的影響進行研究與探索，更好推動充電樁充電效率的提升與強化。

【關鍵詞】充電樁；充電；電網；電能計量

隨著社會經濟的快速發展，人們對于電能的需求也逐漸提升，這也使得充電樁受到了較為廣泛的關注與重視。當前充電樁通常可分為交流直流結合充電樁與直流充電樁兩種結構，充電樁在充電期間，電流諧波、電網電壓等都會搜到相應的影響，最終導致點能計量出現問題，這時電網自身穩定性、安全性等都會出現各種問題。因此，需要針對充電樁充電對電網和電能計量的影響進行優化與完善，為促進充電樁發展奠定基礎。

1.充電樁充電對電網的影響

充電樁每天負荷曲線和低等級電壓區域電網模型相結合，可以對充電樁大量接入電網充電對低等級電壓電網的影響產生更加全面的認識，在不同季節，不同充電樁充電接入比例下，充電樁充電對電網電壓、功率損失也存在差異，通過調查統計發現，在非協調充電情況下，充電樁充電在夜間電網負荷高峰時發生最多，會使電網負荷增加、電壓偏差增大，使電網網絡損耗不斷提升，導致電網的輸電效率和供電質量都呈下降趨勢，為降低充電樁充電對電網的影響，現階段提倡協調充電，即當電網處于負荷低谷的狀態下時，利用充電樁充電使低谷得到平衡，以此縮減備用發電站的啟停頻數和電力資源調度的次數[1]。

另外，在接入電網的充電樁數量不斷增多的情況下，日負荷曲線的用電高峰發生了改變，電網峰谷差大幅提升，如果不能及時的采取有效措施進行控制，電網損耗將增加，經濟運行受到嚴重的沖擊，傳統模式的負荷曲線預測誤差將會逐漸增大，使其不能準確的反映客戶的需求，對電網調度和運行起到阻礙，所以要提升電力系統的運行效率，縮減充電樁充電對電網的影響，電力調度部門在對電力生產進行布置時，應有意識的對電量裕度和電氣設備升級給予足夠的重視，以此保證設備在電力負荷增加的情況下不會產生過載；其次，電力部門應有意識的引導充電樁用戶協調充電，有意識的對用電高峰進行充電避讓。

但充電樁接入電網充電也會對電網產生積極的影響，例如在傳統模式下電網負荷的峰谷差非常大，特別是白天與黑夜之間的峰谷，電力系統為改善此問題，引進大量的發電容量備用，但電力調度次數的增加使電力資源被極大的浪費，但將充電樁充電合理的應用在電網中，電力系統的負荷曲線會逐漸平滑，特別是充電樁在夜間充電，不僅使峰谷差得到有效的平衡，而且，使電網24小時內最大負荷利用小時數得到提升，使電力資源浪費的問題得到極大地改善。

2.充電樁充電對電能計量的影響

我國傳統模式中電能計量是采用一戶一表制，應用的電表都是功率較低的單相計量，在充電樁接入電網后，受充電位置、充電功率等因素的影響，需要重新安裝電能計量設備，而且隨著智能電網的逐漸深化，充電樁充電將形成 V2G 模式，使城市配電網的諸多線路成為雙向潮流，所以電能計量的模式也需要隨之發生改變[2]。充電樁充電過程中會生成諧波，諧波不僅會對電網產生諧波污染等，而且要求針對充電樁安裝的電能計量設備在具有直流電能計量和寬負載計量功能的基礎上，必須具有諧波計量檢測和消除的功能，充電樁的功能決定，其在充電的過程中有快充、慢充等情況，充電負荷的調整直接關系到快充設定的容量在常規充電的狀態下是否會發生容量冗余，而充電時間的調整，直接關系到充電樁能夠在低谷時段削峰填谷，是負荷利用率更有保證，而充電樁計量點的配置是充電負荷調整和時間調整的重要依據，所以充電樁充電對電能計量具有重要的影響。

2.1充電樁充電所產生的諧波對電能計量準確性的影響

充電樁充電所生成的諧波和容性負荷性質對電能計量裝置的性能提出較高的要求，通過對全電子式電能表計量所涉及的輸入、電能測量單元和輸出部分的流程分析可以發現，其在電能計量的過程中出現的誤差主要生成于輸入部分，這是因為全電子式電能表僅依靠基波信號實現變送，當電壓和電流中任何波形發生改變，磁通并不能結合其變化生成與之相對應的線性變化，從而電能表整體的計量精度無法保證[3]。現階段電子式電能表基本上在1至1千赫茲之間對諧波動率和基波功率的相應都基本一致，所以其在計量基波電能和全部諧波電能的過程中，可以直接將電能表示為 ，W1和 Wi分別代表諧波動率和基波功率，由此可見要縮減充電樁充電對電能計量的影響，應針對充電樁安裝全波電能表。

2.2充電樁充電所產生的沖擊負荷對電能計量的影響

實踐證明充電樁快速充電的同時會對電網生成沖擊性負荷，而沖擊性負荷會加重波形變形，使其更加不具備規律，甚至可以使不同周期的波形在幅值、相位、頻率等各方面發生變化，當功率變化的速度不斷加快的同時，電力系統電壓會發生閃變，進而造成電壓波形凹陷或凸起，這在一定程度上使電能計量表的計量誤差隨機性加大。

2.3充電樁充電對電能表寬負載計量能力的影響

充電樁在快速充電的過程中，會在回路中形成較大的負載電流，據統計形成的負載電流可達150至600安培，而在慢充模式下，充電回路中形成的負載電流會明顯的縮減，所以針對充電樁充電進行電能計量的電能表的計量范圍要相比正常范圍更大，這對電能表的設計開發提出了新的難題，現階段通常通過將并聯均流方法應用于大電流中以緩解此技術難題，但此方法并不是通過直接的將電源輸出端相連接就可以實現的，對技術的要求也較高，所以現階段有效的消除充電樁充電對電能計量此方面的影響仍較困難。

結束語

綜上所述，通過文章的研究與分析可以發現，在充電樁快速發展與推廣過程中，充電樁充電對于電網與電能計量造成的威脅受到人們的廣泛關注，想要更好促進電網安全性與電能計量科學性，就需要相關工作人員全面認識與了解充電樁充電對電網與帶能計量造成的各種影響，并以此基礎通過科學方法進行優化與完善，進一步促進充電樁的發展與進步。

參考文獻：

[1]管永高， 牛濤， 倪盼盼. 電動汽車直流充電樁接入對電網諧波的影響分析[J]. 電力需求側管理， 2017（3）.

[2]趙慧娟. 淺析電動汽車充電樁系統設計[J]. 電腦知識與技術， 2017（30）.

[3]張策， 劉莉， 趙文靜， et al. 電動汽車交流充電樁對供電系統諧波的影響[J]. 沈陽工程學院學報（自然科學版）， 2017（3）.