探究电动汽车充放电对电力系统的影响

　　研究背景

　　目前，随着电动汽车渗透率的不断提高，不加管理的自由充放电给电网带来了威胁。如变压器过载、网损增加等，可以采用相应的控制和调度策略来消除和抑制，同时实现削峰填谷、消纳可再生能源等功能。文章通过探讨电动汽车的负荷特性、负荷模型，从4个方面阐述了其对电力系统的影响，并简述了相应的优化调度控制策略。

　　电动汽车充电对电力系统的影响

　　考虑到电动汽车车主充电行为的自由随机性：时间上，电动汽车到达充电站具体时刻的不确定，蓄电池状态不同导致充电时长的不确定；空间上，由于人们出行需求的不确定导致电动汽车位置的随机性。种种的不确定使得电网的安全稳定运行将承受更大的考验。对于间歇式可再生能源的功率波动问题，利用储能平滑波动，参与调峰的相关技术已经有所研究，而电动汽车在一天当中的大部分时间都是空闲状态，可以看成是分布式储能，消纳过度的可再生能源，并在电网峰荷期向其输送电能，同时还可以优化风电并网的经济性。

　　电能质量

　　电动汽车蓄电池充电属非线性负荷，其接入也会增加相应的包含大量电力电子装置的充电设备，充电过程中会产生谐波，采用PWM整流+DC/DC充电机和相应的控制策略，能把谐波限制在较低水平，但其受到容量、成本等限制，并不能得到广泛的应用。在实际电网运行中，为确保电网的电能质量达标，汽车充电站会考虑在相关配电系统中配有补偿和滤波装置。

　　负荷平衡

　　电动汽车的大范围应用和大量接入电网，可能会导致配电网局部负荷变大。显然，不同的电动汽车渗透率，导致的日峰负荷增量对应不同，必须采用有效的模型和策略消除影响。已有文献进行了对配电网中的普通负荷、分布式电源、电动汽车等进行分层分区规划，建立协调调度控制模型，实现了电动汽车充放电的动态优化控制。

　　电源容量规划

　　电动汽车接入电网后必须调整相应的电力装机容量和电力输送设备，以应对负荷增长造成的发电、输配电系统的压力，同时这种负荷变化将会对电网的电源装机、线路容量提出更高要求。

　　电动汽车放电对电力系统的影响

　　研究发现，EV入网比建设调峰电厂或机组更加经济，目前也有相关文献研究V2G技术的可行性与潜在效益。车网互联的概念将带来新的补偿理念，如果采取正确合理的调度和引导，用电动汽车吸纳过剩的可再生能源、平抑波动，有助于实现供需平衡，同时可以扩大电力市场、降低峰谷差、为电力系统提供备用。但是考虑电价因素的电动汽车有序充电和与可再生协调互补、或者参与调频、作为旋转备用等方面的综合调度策略并没有成熟的研究，有待进一步的探索和发展。

　　结语

　　本文从系统可靠性、电能质量、负荷平衡、电源容量四个方面阐述了电动汽车自由充放电行为对电力系统造成的不良影响，如变压器过载、网损增加等。并阐述了按照合理调度规划后接入电网，将会带来的良好效益，如削峰填谷，消纳过剩可再生能源等。同时综述了充电负荷的影响因素及其概率模型，为后人的研究提供了参考。