充电影响

充电影响（精选十篇）

充电影响篇1

一、对输电网络的影响分析

据估计, 2030年我国电动汽车的保有量可达6000万辆, 按充电功率10千瓦/辆算, 若极端情况下, 6000万辆电动汽车同时进行充电时, 其峰值充电功率可达5亿千瓦, 预计将会占到2030年我国装机总容量的26%左右, 因而未来电动汽车将有可能成为数量最多的电网负荷之一。

而现有发电容量能否满足电动汽车充电过程中所引起负荷的增长情况, 是很多人一直关系的问题。研究发现, 电动汽车对电力的需求、供应方面以及电源的结构、电价及其排放等方面均存在着潜在的影响。此外, 通过对不同插入式电动汽车的发展场景进行研究发现, 若不额外进行电力设施的建设, 将会导致5-10%电能需求的增加。

二、对配电网的影响分析

电动汽车充电过程会对配电网负荷的平衡造成影响, 同时, 还会引起其它方面的问题。电动汽车大规模性的充电将会导致局部区域用电负荷紧张, 若充电时间叠加或者处于负荷高峰期时电动车的充电行为甚至会导致配电网用电负担的进一步加重。由于多数电动汽车采用的是夜间充电模式来进行电动汽车的充电, 在此模式下, 电动汽车在18时到20时间陆续开始充电, 这样其完成电能的补充大约耗时4个小时。此时, 由于受到大规模电动汽车的充电影响, 负荷最大情况约处于21时左右。此时将会导致“峰上加峰”情况的发生, 造成电网调峰难度的进一步增加以及配电网建设压力的不断加大, 此外, 还会导致发电机组以及电网运行效率的大幅降低。

对此, 可采取分时电价等措施对用户进行引导, 使充电时间逐步得到调整。这样一来既不会对用户电动汽车的充电过程造成影响, 还可以大幅度降低大规模电动汽车同时充电而对电网带来的冲击, 此外, 还使用户使用成本得到了有效的降低。

三、对电网的谐波污染分析

作为一种非线性负载, 电动汽车的充电设备能够产生极大的谐波电流, 因而对于电网的电能质量而言无疑十分不利, 其所造成的谐波污染会导致测量仪表准确性降低, 大容量电容器被破坏, 导线过热以及保护装置发生错误报警等等一系列问题的发生。

对于电动汽车充电而引起的谐波污染问题, 可采取如下措施予以解决: (1) 严格贯彻和实施与谐波有关的国家标准, 以实现供电系统总体谐波水平的有效控制; (2) 对换流装置相数进行进一步的增加, 作为最主要的一种谐波源, 若将换流装置的脉动数由6增至12可使得谐波电流的有效值得到大幅度的降低; (3) 进行无功补偿装置的设置, 以实现系统谐波承受能力的进一步提高; (4) 此外, 还可以进行滤波装置的增设, 以便对谐波污染情况进行就地治理, 在充电站即可完成对谐波的治理, 随着电动汽车的进一步发展, 相信不久的未来, 绿色充电站的使用必将越来越完善, 届时谐波问题即迎刃而解。

四、充电设施建设对电网的影响分析

就电网负荷而言, 充电设施即电动汽车充电装置同电网之间的接口, 因此, 充电设施的建设对于电网而言具有十分巨大的影响。如今, 电动汽车充电过程对于电网所带来的影响多体现在充电站以及充电桩方面所带来的影响。虽然充电桩的容量相对较小, 且较为分散, 但是充电站中大量充电机及充电桩的存在将会对电网带来很大的影响。

因此, 进行充电站的布点时应尽可能将充电站建在配电变压器四周, 以便进行电能的获取, 同时还应考虑到使用者的需求, 充电站应尽可能靠近市区, 因此可将充电站建设于市区的周围。

五、结语

充电影响篇2

手机电池没充完就拔下来使用，不会影响电池寿命。但如果条件允许且不嫌麻烦，连着充电线使用会更有利于电池寿命。

电池没用完就充电，对电池寿命是有利的。相反的，如果每次电池电量都用到很低，甚至用光，对电池寿命的危害很大。

然后是扩展阅读：

锂离子电池的衰退机理有很多，大体上可以分为滥用衰退与正常衰退两种。

滥用衰退是可以避免的，包括过充、过放、低温、大功率充放电，等等。对于手机的使用来说：

过充：电子设备有电路保护，一般不会发生这种情况，因此用户也不必去担心。

过放：这是一个模糊的概念。大体上而言，尽量不要在电量20%以下使用手机，特别不要在5%电量以下使用手机，会对电池造成不可逆损伤。

低温：主要是指低温充电危害很大。电子设备一般也都有保护了（iPad在低温下是充不进去电的），因此，用户也不必去担心。

大功率充放电：电子设备的放电，一般是比较温和的。就是一直玩游戏，手机也能撑个三四个小时，这最多就是0.2C放电，非常温和，用户也不必担心。充电呢，也是由充电器和电子设备的电路保护的，用户也不必担心。

正常衰退是不能避免的，主要影响因素是放电深度的积分与静置时的电量状态。

放电深度积分：也可以称为放电循环次数，比如从100%放到50%，这就算是0.5个循环。意思就是说，平时用得越多，那么衰退就越快。但手机买来就是用的嘛，能用就用。

静置时的电量状态：这一点在学术上有争议。主流观点是，电量越高则衰退越快。意思就是，100%的电池放一个月，与50%的电池放一个月，前者的容量衰退更大一些。

因此，推荐的使用习惯是什么呢？如下：

首先，避免滥用。除去电路保护的部分，用户需要注意的是，尽量不要把手机电量用到很低——随身带充电宝吧。

其次，降低正常使用下的衰退。当然，该用的时候还是用，不能为了保护电池就不玩手机了吧？这里的建议是：没事儿就把充电线插到手机上充电。这样的话，手机会从外部取电，相当于减少了放电循环次数。

最后，“最优”的使用习惯是：将手机电量维持在30%-50%的低电量状态，直到出门前两个小时，再充满到100%。这样就降低了“高电量状态下的静置时间”。——当然，这个策略对于手机等消费级电子设备是不适用的，付出与成本不成比例。但对于电动汽车来说，电池很大很贵，就值得开发出这样的智能充电器。事实上，很多机构正在做。

根据评论总结出了各位朋友的3个质疑：

1. 苹果店or书上or专家说电池要每隔一段时间放光再充满，才能够保持寿命的啊！？

答：苹果店or书上or专家应该说的是上一代充电电池，镍氢电池，有记忆效应。而锂离子电池，无论是在理论上还是实践中，至今从未观测到有任何记忆效应。因此，苹果店or书上or专家的这种说明，是没有依据的。

2. 插着充电线玩手机，那不是一边充电、一边放电，对电池的损耗更大吗？

答：提出这个问题的朋友，是把电池想像成了“水库”模型。水库有进口、有出口，有可能进口在进水，而出口在出水。在这种模型下，就有可能出现水面高度不变（电量不变），而实际上流量很大的情况。而这与电池寿命衰减是有关的，流量大不就是衰减快吗？这种想法的问题在于，电池不是水库，它没有两个口，只有一个口：这个口中，要么在充电，要么在放电，不会出现充放电同时发生的情况。

3. 插着充电线玩手机，会爆炸吗？

答：应该是存在插电玩手机爆炸的案例，但我不能辨别哪些是真新闻、哪些是假新闻。试着分析了一下，边充电边玩手机，会使充电发热（源自于电池内阻，电能来自于充电线）与用电发热（源自于CPU与屏幕，电能来自于充电线）的两种发热效应同时发生，温度会更高，从而有可能引发爆炸的风险（如果电池质量不合格）。

说到底，爆炸是电池安全问题，不是电池寿命问题，有些跑题了。

有人质疑：“没用完的情况，如用到50%再充电和用到10%再充电，结果差异很大，第一种不利于电池寿命，第二种有利。”。

答：电池寿命衰减机理主要分为两种：

第一种为循环衰减。把电池想象成一个管状物，充电就是往上撸，放电就是往下撸。上下完整撸一次就是一个完整的循环，撸到一半就是半个循环，撸久了电池就坏掉了，这就是所谓的循环衰减。而循环衰减主要是充电衰减，就是发生在往上撸的时候。

第二种为静置衰减。也就是说，把电池静静地放在那里不撸，自己也是会坏掉的。坏掉的速度取决于手的位置，手的位置越高（电量越高），坏掉就越快。

两种衰减速度的数量级是不同的。就手机电池来说，基本上每天都在撸，循环衰减对寿命的损害比静置衰减至少要大一个数量级。那么我们的策略是什么？根据马克思主义哲学抓主要矛盾的哲学常理，应该第一优先级做到尽量减少循环衰减，减少撸的深度与次数;其次才是减少静置衰减，即降低手的高度。

讲述完以上原理之后，咱们在回过头来看看“没用完的情况，如用到50%再充电和用到10%再充电”的情况，想表达的意思应该是指“10%下的静置衰减速度要慢于50%”。

对于大多数使用手机的人来说，当他面临 “我是让手机电池处于50%电量状态，还是10%的电量状态”的抉择时，通常是处于以下几种情况：

Case 1： “我现在手机电量50%，虽然充电线就在旁边，我还是决定用到10%再去充电。”——这相当于增加了循环衰减，而去减少静置衰减，是得不偿失的。虽然说，从50%往10%的往下撸放电是不衰减的，但放了的电肯定是要再充电撸回来的啊，是跑不掉的。

Case 2： “我现在手机电量10%，但暂时不充电，准备等出门前两小时再充电到50%或100%。” —— 这种策略，在不增加循环衰减的速度时，的确是减少了静置衰减，会优化电池寿命。这种情况我在原回答的“最优”策略中也提到了。这种“最优”策略的实施依赖于“智能充电器”，而为了保护成本只有几十元的手机电池，去增加一个智能充电器，在成本上是不划算的，在市场上也是消费者不喜欢的。因此这种策略一般是不可行的。

充电影响篇3

欧盟为实现高标准的环境保护, 减少用能产品对环境的潜在影响, 使消费者和其他最终用户受益, 最大限度提高环境质量, 于2003年8月出台EUP指令。EUP指令实施的主要方法是通过“生态设计”将环境因素融入到产品设计中, 在产品整个生命周期中改善产品的环境性能, 从而提升产品的全面环境绩效, 以保护环境, 有利于欧盟能源的稳定供应, 达到提升欧盟经济体的竞争力的目的。EUP指令还明确了产品制造商对环境保护的职责, 无法达到环保能耗要求的产品将不允许进入欧盟市场, 否则将遭受相应的处罚。

2 电池充电器指令具体要求

欧盟出台EUP框架指令后又先后出台具体14类产品节能指令, 《外部电源和电池充电器指令》就是具体产品指令之一。该指令于2008年7月进入实施阶段。指令适用于为电子和电气产品供电的、输出功率在0.3~150W的、单电压输出的交流-直流、交流-交流外部电源变换器和电池充电器。例如电源适配器、手机电池充电器、家用电器充电器、电动工具充电器和IT产品用充电器电池。该指令规定投放欧盟市场的电池充电器空载功耗为:

(1) ≤0.3W (输出功率≤60W) ;

(2) ≤0.5W (60W<输出功率≤150W) 。

空载功耗主要考虑是充电器在未接入负载时对能源消耗要达到最小。指令还就电池充电器简单算术平均效率 (等于输出电压为额定电压的25%, 50%, 75%, 100%时效率的算术平均值) 提出了要求:

(1) ≥0.49标称输出功率 (输出功率≤1W) ;

(2) ≥[0.09ln (标称输出功率) ]+0.49 (1W<输出功率≤49W, ln为自然对数) ;�

(3) ≥0.84 (49W<输出功率≤150W) 。矜

简单算术平均效率主要考虑电压不稳定因素对能源消耗的影响。�

3 镍氢电池充电控制方法

目前出口欧盟的充电式小家电电池多采用环保的镍氢电池, 镍氢充电的控制方法有三种:

一是容量控制法, 即通过对电池容量检测来控制电池充电。该方法简单易行, 测量准确, 但是适应性不好, 每次测控前都必须确保电池剩余容量为零, 这样导致实用性不强;

二是Vmax控制法, 即监控电池充电时的最高电压。该方法是在使用环境温度变化不大时, 利用镍氢电池的充电曲线, 对电池可能的“-△”点之前设定一个阀电平。但是电池容易出现“欠充”的现象;

三是“-△”控制法, 该方法是利用镍氢电池充电充满后一个明显的标志:“-△”, 即电池充满后有一个微小的电压下降。它不会随电池自放电性能、环境温度、电池容量变化而变化, 所以该方法是目前最可靠、最稳定方法, 但目前国内该方法控制电路仍然以线型开关高耗能元件或是高耗能的PWM控制电路为主。

4 充电式小家电能耗的现状及影响

由于国内出口欧盟充电式小家电价格低, 且国内对电池充电器节能意识不强, 加之技术实力薄弱, 采用的控制芯片多数比较落后, 控制芯片本身耗电较大。以温州充电式小家电为例, 温州出口剃须刀、理发剪、毛绒修剪机、小型按摩器具、脱毛器等产品的充电器都在指令涵盖范围之内。2008年温州出入境检验检疫局对所辖10家小家电企业1 0个不同类型小家电充电器进行测试, 其中只有一家公司产品的电池充电器空载功耗合格, 但是充电器算术平均效率也远远达不到该指令的要求, 也就是说温州目前没有一家企业电池充电器能耗达到欧盟的要求。主要问题在于:空载功耗太大, 9个不合格充电器平均空载功耗都在1W左右 (>0.8W) 。电池充电器在额定电压25% (部分电池充电器在额定电压50%) 已经停止工作。充电器设计不合理, 造成能耗指标远远达不到欧盟充电器指令要求。如果严格按照欧盟要求这些产品将不能出口欧盟地区, 单温州地区就会影响约1亿美元充电式小家电出口, 而对温州小家电的影响只是中国出口欧盟类似产品的一个缩影, 可以看出电池充电器指令对国内充电式小家电出口将产生重大而深远的影响, 相关企业要积极采取应对措施。

5 应对措施

首先整机厂商要积极和上游充电器企业开展协作, 开发能耗低、价格便宜的新型产品来替代能耗高、效率低的老产品, 应放弃从前的简单线型开关电路, 采用新型PWM控制电路和能耗低的芯片。其次要采用欧盟推荐电池快速充电技术提高电池充电效率。因为快速充电的能效比慢速充电要高。最后要加强节能意识, 提高对地球资源保护意识, 提高自主创新能力, 加快产品升级换代, 促进外贸可持续发展, 决不能消极应对, 放弃欧盟市场, 美国和日本也有相应的法规生效, 随着世界范围对能源节约的重视, 越来越多国家会对充电器的能耗提出更高要求。

摘要：介绍了欧盟EUP电池充电器指令相关内容, 小家电电池充电控制的原理, 分析了目前充电式小家电能耗的现状, 预测该指令对充电式小家电产品出口影响, 提出了应对的策略。

关键词：欧盟EUP,电池充电器,小家电,出口

参考文献

[1]郭丽平.EUP指令详解与思考之二框架与主要内容.电器工业, 2007 (5)

[2]阎勇, 等.镍氢电池充电控制技术探讨.企业技术开发, 2005 (6)

充电站为谁充电篇4

新能源汽车之燃料电池、混合动力、纯电动三个系列，都需要动力电池作为主电源或辅助电源。目前之动力电池大多采用锂电池，其比能量、比功率优秀。且能够大电流充放电。循环寿命较长。综合性能比较合适于新能源汽车的锂电池是锰酸锂和铁酸锂。

新能源汽车的动力电池需要经常充电补给能源，整车上配有车载充电器。用户在车库、停车地进行慢充电，一般为5-8小时不等，对于公交车可以在内部停车场之充电机上充电。这种充电模式为内部封闭式的。对于出租车、私家车、公务车等的充电则需要依赖于车库、停车场之充电电源和车载充电器进行慢充电。对于途中电源补给和没有自备充电条件的用户则需要依赖于公用充电系统。

公用充电系统是新能源汽车商业化的一个基础设施，若没有它则无法实现商用。若做到位了则商用有望了。公用充电系统分为两类，一类是停车充電场充电，由一种智能售电设备（充电桩）提供相应功率的交流电源，如220V、380V，由通用的插头插座与车载插头插座相连接来供应电源，并由车载充电器自行充电。另一类是超快充电，它由大型充电设备为需要充电的车辆提供直流电，充电时间不宜太长，一般15-20分钟内充电7080%为宜。时间太长那充电站变成停车场了，是无法运行的，所以这样的充电站是推广电动汽车的首选。

目前由中央政府之推动和经济资助的情况下，四大能源巨头开始进入充电服务领域，其他民企和投资人也开始进入，这是一个趋势。可能会对新能源汽车产生一个推动力。

投入者看中这块蛋糕，都想独吞。其实，公用充电系统由任何一个企业单独来做，都做不到做不了。能源巨头有资源、有财力、有实力，地方政府有土地，但还得与整车、电池、零部件企业、充电服务经营者，在中央政府之主导、协调下，共同合力实施才行。

首先，是整车标准和充电站标准的制订，两者必须相一致。

第二，整车之电池组容量、电压规格不能太多。

第三，整车、电池零部件企业必须就快充电达成种共同指标，然后再配置相应的充电设备。第四，快充电之直流电之插头插座的标准统一，慢充电之交流电插头插座标准必须统一。由于公用充电，通用互换是必须的。原有插拔式插头插座是不合适的，要全部采用全新设计的、无公差、非摩擦，连接绝对可靠。

第五，充电之安全必须保证，防止直流电之电弧产生。

第六，充电设备与加油机和储油设备的安全距离必须保证，且是防爆电器。

第七，慢充电之智能售电器（充电桩），其防水要求必须保证，停车场如是露天的，车上之插座必须防水。

第八，充电站的要求与充电机的要求是完全不一样的。

公用充电系统应由政府主导制订标准，然后相关几个方面共同合力才行。同时充电站设备必须与整车、电池之要素相协调。同时电源接口、计费设备、安全设施一应俱全，才能成为公用设施，才能发挥最大之效益和作用，才能获得成功。

如果上述这些相关要素做不到、做不好，那么各自独家单干的充电站、充电桩建成个独立封闭的系统之后，为谁充电、为多少车充电？都是个问题，各自为政最后只能导致市场大混乱，真个行业也将举步维艰。

充电影响篇5

目前汽车充电装置主要分直流充电装置和交流充电装置。直流充电装置是非车载充电机,与交流电网连接,输入电压采用三相四线AC380V±15%,频率50Hz,输出为可调直流电,直接为电动汽车的动力电池充电,实现电池快充功能。交流充电装置安装在电动汽车外、与交流电网连接,为电动汽车车载充电机提供交流电源。由于直流充电桩采用三相四线制供电,可以提供足够的功率,输出的电压和电流调整范围大,能实现快速充电要求。按照用户需求趋势,快充装置的充电时间几乎能够与加油时间不相上下,那就是在直流电下可以10分钟内完成充电。

2电动汽车充电功率需求分析

按目前电动汽车充电方案设计,常规充电、快速充电和电池组快速更换系统三种模式同时存在。常规充电模式采用居民用电直接充电,充电电流较低,约为15A,需要时间长约2~8小时。目前使用最多的电动汽车电池参数在310V/120Ah以上(续航里程约300km)。普通家庭用电总功率约3k W,即使完全用于电动汽车充电,也需要12小时以上才能充满。电池更换模式是更换电池,类似常规充电。快速充电模式提供短时间充电服务,一般充电电流大小为150~400A。由于相应的大电流充电可能会对区域配电网产生有害的影响,因而快速充电模式只适用于专门的充电站。

有研究指出,在一定的市场规模下,影响电动汽车电力需求的因素可概括为动力电池、充电设施、用户行为三个方面。其中,动力电池容量决定用户的充电频率,电池容量越大,用户的充电频率越低,而充电功率也与电池容量相关,电池容量越大充电功率也越大。充电设施的配置比例自然会影响充电需求的时间分布,如对于驾驶电动汽车上下班的用户,若家庭和工作地点的停车位均有可用的充电设施,早晚2个时段都可能形成充电高峰。此外,用户行为可能会是影响电动汽车功率需求的关键因素,而且具有随机性。对电动汽车产生影响的用户行为主要包括开始充电时刻和日行驶里程两个方面,用户开始充电时间越集中,电网需提供的充电功率越大;而日行驶里程反映了用户当日的耗电量,在一定充电功率下,行驶里程与充电持续时间相关。

假设电网不控制电动汽车用户充电行为,将每一辆电动汽车充电负荷曲线累加,可得到总充电负荷曲线。充电负荷计算的难点在于分析电动汽车起始充电时间和起始SOC的随机性。充电负荷计算以天为计算单位,时间间隔精确到分钟,全天共1 440min。第i分钟总充电负荷为所有车辆在此时充电负荷之和,总充电功率可表示为:

根据上述分析,快速充电因需要建立专门充电站,功率需求也可以集中解决,问题控制相对容易。常规充电模式最大电流为15A,若为一辆电动汽车采用专线供电,需用截面为4mm2以上的导线为其充电,一个小区有20%的电动汽车,那么现有的380V低压配电网根本无法满足其集中充电需求。而且,常规充电功率需求主要取决于用户的充电行为,这让问题变得复杂和难以控制,对配网的影响也更加深远。

3汽车接入配网对负荷率的影响

负荷率是指某统计期内的平均负荷与最大负荷之比的百分数,具体的负荷率包括日负荷率、年负荷率、年平均日负荷率等。一般是以自然天为周期统计的日负荷率,衡量在自然天内负荷变动情况,以考核电气设备利用或电力系统运行均衡程度。影响电网负荷率大小的主要因素是电力负荷的结构和天气变化等用电状况。

电动汽车充电时间的叠加或负荷高峰时段的充电行为将会加重配电网负担。假设每辆电动汽车充电功率为10kw,在最极端的情况下,如果6 000万辆电动汽车同时充电,则峰值充电功率将达到6亿千瓦。按照目前总装机容量23.2亿千瓦,这个功率需求到2030年将占到全国总容量的26%。当电动汽车的数量达到一定规模后,如果任由电动汽车大规模的无序充电,巨大的充电功率将形成冲击性负荷,产生的扰动将会对电网形成巨大的冲击,负荷的巨大变化使得电网的频率、电压产生波动,从而影响电网的稳定。

按照前面的计算,接入一辆电动汽车就相当于在电网中多加了2到3家住户。一般的社区局域电网内也就是5到10家住户,加入一辆电动汽车就相当于添加了2-3家住户的负载。而且各个地区的负载能力也不同,电网面临的威胁也会更大。虽然公用的快速充电站问题要好许多,因为这些充电站是商业电网的一部分,他们配备了变压器来解决问题。但电网中数量巨大的用户其用电量瞬息万变,和电网的容量相比呈现出接近于圆滑的曲线变化,而电网中数量有限的发电厂,无论是机组入列还是解列,都呈现出阶梯状变化。这种变化会对电网本身产生一定的冲击,严重时会产生电网失步震荡。当这种失步震荡强烈到一定程度,有可能引起电厂跳闸。而跳闸又导致供电缺口增大,造成更剧烈的振荡,如同一连串的多米诺骨牌坍塌,供电损失节节攀升,停电范围迅速加大,最终有可能大到调度都无法掌控的程度。

电动汽车充电对配电网的影响及对策篇6

电动汽车(electric vehicle,EV)使用电力来代替传统的石油对汽车进行驱动,能够缓解能源紧张的趋势,并减少温室气体的排放,正得到迅速发展。而大规模电动汽车充电势必会对配电网的结构、运行产生巨大的影响。因此,了解并准确预测电动汽车充电对电网的影响对智能配电网的建设具有重要的意义。

目前有些学者已经开展了一些电动汽车对电网影响方面的研究,主要包括以下内容:①评估现有发电容量是否能够满足日益增长的电动汽车负荷需求[1,2];②电动汽车接入网络(vehicle to grid,V2G)研究[3,4,5,6,7,8],研究电动汽车向电网提供辅助服务的价值,包括调频、旋转备用等;③研究日益增加的电动汽车对中、低压电网的影响,涉及负荷、电压、损耗、三相不平衡、谐波等问题[9,10,11,12,13,14],目前这方面的研究较少。对电动汽车使用者的调查表明,电动汽车充电90%是在车场、车库夜间进行的,充电时间大约为6～8 h,只有不到10%的充电是在路旁的应急电站完成[15]。因此,本文主要研究电动汽车常规充电方式对配电网的影响。

电动汽车渗透率为电动汽车充电负荷与线路最大负荷的比值,为了更好地说明电动汽车充电对配电网的影响,本文以某市一条10 kV生活线路为对象,分析了该线路在各种电动汽车渗透率下用户的随机充电行为对配电网的影响。针对高渗透率下用户无控制充电行为对配电网造成的巨大压力,本文提出了智能充电方法,以实现电网和用户的互利。

1 电动汽车充电影响

在无经济利益和政策引导的情况下,车主的充电行为往往是随机的,一般车主在下班回家后就开始充电,如18:00左右开始,于24:00结束,充电时间大约持续6 h。用户的这种无控制充电行为,易与原有的负荷高峰叠加形成新的负荷高峰,从而对电网运行造成巨大的压力。

本文以某市一条10 kV生活线路为对象,分析多种电动汽车渗透率下电动汽车充电对配电网的影响。本文的分析基于以下假设:

1)假设线路三相供电平衡,电动汽车充电负荷均匀分布在各配变台区。

2)为便于分析,采用常规充电方式,即电动汽车充电电压为220 V,充电电流为10 A,充电功率为2 kW,正常充电时间大约为6 h[15,16,17]。

1.1 网络模型

本文分析所用线路位于某城市的生活区,线路的电网结构见图1,共有89条支路,90个节点,其中1个电源点,39个负荷节点,配变总容量为16.595 MVA。

1.2 电动汽车充电对负荷的影响

图2为随机充电时在各种电动汽车渗透率下的线路典型日负荷曲线图,0代表无电动汽车充电负荷。从图中可以看出,线路原始负载率并不高,最大负载率为43.31%,最小仅为17.92%,峰荷发生在19:00—21:00,22:00—07:00负荷较低,08:00—18:00点负荷比较平稳。电动汽车接入电网充电时,会与原有负荷高峰叠加,形成新的负荷高峰。当电动汽车渗透率为100%时,最大负载率高达86.62%,峰谷差大,不利于电网的经济运行。

1.3 电动汽车充电对损耗的影响

图3为随机充电时在各种电动汽车渗透率下线路24 h损耗率及其分布。从图中可以看出:当线路无电动汽车接入充电时,线路平均负载率低,导致线路负载损耗率低(线路损耗率与变压器铜损损耗率之和),而变压器空载损耗率偏高,线路总损耗率也较高;当电动汽车接入电网充电,提高了线路负载率,负载损耗率相应增加,空载损耗率减少。

在电动汽车渗透率为40%时,负载损耗率与变压器空载损耗率相等,线路损耗率为最低,线路处于最佳运行区域[18]。当电动汽车渗透率从50%增加到100%时(此时电动汽车充电负荷达到线路最大负荷),线路负载损耗率迅速增加,空载损耗率减少,整条线路的损耗率大大增加,线路过渡到非经济运行区域。

1.4 电动汽车充电对电压的影响

图4为在线路最大负荷时各种电动汽车渗透率下的节点电压曲线。根据文献[19],10 kV用户的电压允许偏差为系统额定电压的±7%。从图中可以看出:当渗透率小于30%时,线路末端各节点电压大致保持在0.930(标幺值,下同)左右,基本能保证用户的用电需求;当渗透率大于50%时,末端节点电压急剧下降,最低仅为0.844(100%渗透率),严重越下限(此处假设变电站电压保持定值)。

表1对各种电动汽车渗透率下的节点电压越限情况进行了统计。当渗透率小于20%时,节点电压无越限;但是当渗透率从20%增加到100%时,越限点比例从1.11%增加到56.67%,最大越限电压也由0.922降低到0.844,严重越下限。

1.5 电动汽车充电影响分析

从各种渗透率下电动汽车充电对电网的影响分析可以得出以下结论:

1)当线路负载率较低时,合理的电动汽车接入电网充电将会提高线路的运行效率,使线路经济运行;但是当电动汽车渗透率较高时,由于流经线路和变压器的电流增大,导致线路负载过重,线路的负载损耗增加,从而让线路从经济运行区域转变到非经济运行区域。

2)高渗透率的电动汽车接入电网充电会影响线路的节点电压,尤其是末端节点电压会严重下降,影响用户的正常用电。

3)随着电动汽车渗透率的增加,无控制的电动汽车充电需求会对电网产生较大的负面影响,应当对其加以控制和引导。

2 充电控制策略

从以上分析可以看出,当电动汽车渗透率较高时,充电的随机性会对电网产生巨大的影响。为了减小和避免这种影响,必须对电动汽车的充电行为加以控制和引导。有些文献提出了时段充电方法[1,2,20],即在电网低谷时对汽车进行充电,一般从00:00后开始,大约于早上06:00左右结束。这种充电方法将充电负荷转移到用电低谷时段,避免了在原有负荷高峰时段充电,在一定程度上能够改善负荷曲线,但仍存在一定的局限性。进入低谷时段后,大量电动汽车充电,会形成负荷高峰,充电结束后,负荷又急剧下降,峰谷波动较大,不利于电网的平稳运行。针对随机充电方法和时段充电方法的缺点,本文提出了智能充电方法。

2.1 智能充电方法原理

从图2可知,当没有电动汽车接入充电时,线路负载率较低,最高时为43.31%,最低时仅为17.92%。若能根据车主的行车规律并结合线路的负载率情况,对各时段的充电功率进行合理分配,将实现电动汽车的最优充电。

智能充电是指在满足电动汽车充电需求的情况下,以多时段内总损耗及电压越界之和最小为最优目标,利用最优算法计算电动汽车各时段的可充电功率,以达到平稳电网负荷、减少电网损耗、提高电压质量的目的。

本文的智能充电方法以24 h的短期负荷预测数据为基础,对电动汽车充电负荷进行离线优化。目前短期负荷预测的误差大约在5%左右,准确度较高,可以为智能充电方法提供数据支持。

智能充电方法可以设置多个充电条件,如充电时段和负载率。在工作日期间,一般18:00—07:00在家充电;为了提高线路的可控性和经济性,可要求线路负载率Li小于某一指定值L′时,电动汽车才可接入电网充电,且充电后该时段线路负载率应小于某值L″。本文设定的充电条件为:可充电时间为18:00—07:00,负载率小于40%时允许电动汽车接入电网充电;50%电动汽车充电时,优化后的线路负载率小于50%;100%电动汽车充电时,优化后线路负载率小于65%。

在设置以上充电条件后,就可以对可充电时段进行灵活的控制,而不是仅仅局限于固定的时段。

采用智能充电方法后,负荷曲线将会变得更加平滑,电网受到电动汽车充电的影响也将减少,有利于车主合理安排充电计划,实现电网和用户的互利。

2.2 智能充电方法数学模型

智能充电方法的数学模型可描述如下。

1)目标函数

本文以电网多时段内总损耗及电压越界之和最小为最优目标:

式中:Ps(t)为时段t的系统损耗;ΔVi(t)为时段t节点i的电压偏移量;Nch为1 d内可充电时段数;λ为电压越界罚系数。

2)等式约束

在所有可充电时段内应该保证电池必须充满以满足车主的行车需要,即

式中:P(t)为时段t的可充电功率;Δt为充电时段,本文设定为1 h;PEV为电动汽车电池的充电功率;Tcd为充电时间。

同时须满足潮流约束条件。本文采用潮流方程来计算节点电压和线路损耗,因此必须满足潮流约束条件。

3)不等式约束

为了提高线路的可控性和经济性,优化充电前、后线路负载率应满足如下条件:①优化充电前线路负载率应满足Li<L′;②优化充电后线路负载率应满足Li<L″,L′和L″可根据实际运行需求自行设定;③满足时间约束,如下班后充电,即t∈(18:00—07:00)。

2.3 智能充电方法实现步骤

智能充电方法的主要步骤如下。

步骤1:调度中心进行24 h短期负荷预测。

步骤2:车主将次日的行程安排、充电计划及是否参与调度等信息提交至服务商,服务商汇总后再上报至调度中心,调度中心根据上报数据预测24 h的电动汽车充电负荷并调整短期负荷预测的结果。电动汽车车主通过服务商参与统一调度,避免了盲目的无序充电行为,与此同时也将获得经济利益。

步骤3:根据短期负荷预测的结果,在满足电动汽车充电需求的情况下,进行智能充电优化计算,得到电动汽车各时段的优化充电功率。

步骤4:调度中心将各时段电价和优化充电功率等数据下发给各服务商,服务商再向自己管辖范围内的电动汽车发送充电调度安排。车主根据下发的充电调度安排调整各自的充电计划,从而实现最优充电。

电动汽车通过服务商根据调度指令重新调整充电计划,是一个需求响应的过程。调度中心、服务商和电动汽车之间的各种信息(如充电计划和调度安排)将通过高级计量体系(advanced metering infrastructure,AMI)传递,实现双向通信。AMI结构见附录A图A1。服务商不仅仅为电动汽车的充放电提供服务,而且还参与分布式发电的上网活动。

3 算例分析

本文采用智能充电方法对图1所示电网的电动汽车充电进行了计算,并从负荷、损耗和电压3个方面与随机充电和时段充电方法进行了比较分析。

3.1 负荷分析

图5为在50%和100% 电动汽车渗透率下线路的日负荷曲线。从图5可以看出:在50%渗透率时,由于采用智能充电方法在各时段对充电负荷进行了合理分配,并未形成新的负荷高峰;在100%渗透率时,由于电动汽车充电负荷较大,虽然采用智能充电方法也形成了新的负荷高峰,但是与其他方法相比,智能充电方法负荷峰谷差小,曲线相对平滑,对电网造成的影响相对也小。

表2为50%和100%渗透率下线路的负荷率数据。负荷率越高表明负载波动越接近平均值,即负载曲线趋于平直。在保持总供电量不变的条件下,负荷率越高,有功电量损耗和无功电量损耗就越小[18]。从表2可以看出,智能充电方法的负荷率在3种充电方法中最高,其次是时段充电方法。

3.2 损耗分析

图6为50%和100%渗透率下线路的总损耗率。从图中可以看出,对于线路总损耗率,智能充电方法小于时段充电方法,更小于随机充电方法。因此,采用智能充电方法可以实现降损节能的目标。

3.3 电压分析

从图5可知,在50%渗透率下,采用智能充电方法并未形成新的负荷高峰,因此,最大负荷时节点电压仍保持没有节点电压越限,50%渗透率时的节点电压见图7。

从图5可以看出,在100%渗透率下,采用智能充电方法时早上07:00为负荷最大时刻,本文选取该时刻对线路节点电压进行分析,电压曲线见图8,表3为各种充电方法的越限电压统计结果。从图8可以看出,采用智能充电方法时,线路末端电压大致能保持在0.930左右,最低电压为0.919,高于时段充电方法的0.901,远高于随机充电方法的0.844,而且越限点比例也从随机充电方法的56.67%下降为3.33%。因此,智能充电方法在高渗透时有助于提高线路的节点电压、减少越限节点数。

从以上分析可以看出:采用智能充电方法后,线路的负荷峰谷差减小,负荷曲线更平滑,有利于电网的安全平稳运行;有效降低了线路损耗率,有助于电网的经济运行;电压质量也得到了提高,从而保证了用户的用电需求。

4 结论

通过对电动汽车充电负荷在各种渗透率下对电网的影响分析及高渗透率下各种充电方法的比较,可知:

1)当线路负载率较低时,合理的电动汽车充电将会有助于提高线路的运行效率,使线路运行于经济区域;但是大规模的电动汽车接入电网充电则可能会对电网产生巨大的影响。应该对具体线路进行具体分析,明确线路上电动汽车的安全接入边界,以确保电网的安全、稳定和经济运行。

2)充电方法的选择会改变电动汽车充电对电网的影响。随机充电方法会叠加原有峰荷形成新的负荷高峰,对电网运行造成巨大的压力。时段充电方法虽然在一定程度上改善了负荷曲线,但在大规模电动汽车充电时,其对低谷时段选择的机械性仍不能满足电网安全经济运行的需要。智能充电方法以多时段总损耗最小为最优目标,动态设定各时段的可充电功率,克服了时段充电方法的机械性,能够更灵活地适应调度运行的要求,指导车主制定最优充电计划,从而减少大规模电动汽车充电对电网的影响,实现电网和车主的共赢。

智能配电网的建设将为电动汽车的优化充电和入网服务提供非常有利的条件,促进电动汽车更好发展。

附录见本刊网络版(http://aeps.sgepri.sgcc.com.cn/aeps/ch/index.aspx)。

充电影响篇7

1 广东电动汽车充电设施发展现状

1.1 广州电动汽车充电设施发展现状

1.1.1 广州亚运城充电站

广州亚运城电动汽车充电站位于南沙港快速和京珠高速公路之间、亚运东路亚运城附近, 充电站集充电服务设施和营业厅于一身。该充电站可为电动轿车、中巴车和大型交通运输车辆提供24小时充电服务。

该站于2010年11月8日建成投产运行, 广州亚运城充电站的占地面积约1 724m2, 建筑面积为432m2, 站内配置2套一体式直流充电机和1台交流充电桩, 直流充电机功率为60k W, 交流充电桩采用AC380V/AC220V, 32A/16A交流输出。

1.1.2 广州赛马场电动汽车充换电站客户体验中心

广州赛马场电动汽车充换电站客户体验中心位于珠江新城赛马场西南角, 占地面积约1 910m2, 是全国首个配备全自动底盘换电系统的电动汽车体验中心。该站换电全部过程在5分钟以内, 其中电池更换时间则在90s以内。电动汽车换电客户体验中心对普及电动汽车知识、提高社会对电动汽车的认知和接受度具有明显的示范意义。

1.2 深圳电动汽车充电设施发展现状

深圳市政府已出台新能源汽车地方补贴政策, 同时通过前段时间投放的约200台纯电动出租汽车的示范运营经验和大运会期间大量新能源汽车, 计划在2013年前实现电动汽车小批量量产。与之配套的充电设施已建成的有福田充电站、机场充电站、和谐充电站、大运中心充电站及180台交流充电桩。其中福田充电站是一体式直流充电机的典型站, 有4套比亚迪一体式直流充电机每天为电动出租车充电20~30车次, 是目前深圳营运情况较好的充电站。而另外3个充电站及交流充电桩受到目前电动汽车普及程度和充电接口标准化普及的限制运营情况不佳。

根据规划, 到2013年深圳将推广使用新能源汽车超过2.4万辆, 到2015年达到10万辆, 约占深圳现有汽车保有量6%以上。为满足新能源汽车发展需要, 深圳将建设各类新能源汽车充电站 (桩) 12 750个。

1.3 珠海、中山电动汽车充电设施发展现状

目前, 珠海、中山均为电动公交车提供充电服务的充电站。

1.3.1 珠海吉大公交充电站

珠海吉大公交充电站位于珠海市吉大公交总站内, 为20路和60路中巴车提供24小时充电服务, 充电设施和电动巴士由珠海银通新动力科技公司制造。该站有6个快充桩和18个慢充桩, 均为分体式直流充电机, 珠海供电局为此配套建设配电变压器l台, 容量为800k VA。快充桩的输出功率分为一档~六档, 充电电流从一档10A~20A到六档200A~230A, 充电电压均为360V~375V, 根据电池充电情况自动换挡。慢充桩的输出功率分为一档~二档, 充电电流从一档10A~20A到二档75A~85A, 充电电压均为360V~375V, 根据电池充电情况自动换挡。

珠海市目前有电动公交车20辆, 吉大公交充电站在公交车营运时段, 即上午6点至晚上10点, 运用6个快充桩对返回吉大公交总站的电动公交车充电, 每辆往返一次充电时间约15min~20min, 充至80%左右的电量;凌晨12点之后的低谷时段, 将快充桩调为慢充档 (一档~二档) , 与慢充桩一同对电动公交车充电, 充电时间从凌晨零点至电量全部充满。

1.3.2 中山沙溪乐群公交充电站

中山沙溪乐群公交充电站位于中山市沙溪镇中山汽车总站内, 为电动公交车提供充电服务。该站于2011年4月7日建成投产运行, 首批建成14个分体式直流充电机, 是分体式直流充电机的典型站。配置的充电设备采用分体式充电机的结构形式, 包括直流充电机 (整流柜) 、直流充电桩、充电插头以及直流充电机 (整流柜) 和直流充电桩之间的连接电缆。同时, 该站还配置了相应的配电系统、监控系统、计费系统。乐群充电站按照可扩充设计, 可扩充至50台快速直流充电桩, 可对各类型电动汽车提供充电服务。

中山市目前有电动公交车14辆, 一般往返两趟充一次电, 满容量充电需3~4小时, 充电电压为400V~430V, 充电电流为60A~80A。

2 电动汽车直流充电机电磁环境影响测试

2.1 测试对象

目前, 广东省已建成的大部分充电站均采用直流充电的型式, 其充电技术较为成熟、充电时间短, 且投资适中, 适用于大容量充电需求的社会公共充电站、公交车辆充电站[1]。直流充电设施按结构分类可有两种类型, “一体式直流充电机”和“分体式直流充电机”。

根据广东省已投运充电站和充电机型式, 并结合实际运营情况, 课题组选取深圳福田充电站和中山沙溪乐群公交充电站, 分别作为一体式直流充电机和分体式直流充电机的典型对进行电磁环境测试。

2.2 测试因子

工频电场、工频磁场。

2.3 测试方法

《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器和方法》 (HJ/T 10.2-1996) 。

2.4 测试仪器

HI-3604型低频电磁场测量仪, 测量范围2Hz~5k Hz、1V/m~30k V/m、1n T~10m T。

2.5 测试结果

2.5.1 深圳福田充电站

通过对深圳福田充电站比亚迪一体式充电桩四周测试可知, 充电桩输出电压在321V~335V之间时, 工频电场强度为0.7V/m~2.7V/m;比亚迪一体式直流充电机输出电流在93.3A~107.6A之间时, 其四周磁感应强度较大, 测试值为0.089μT~2.493μT。

2.5.2 中山沙溪乐群公交充电站

通过对中山沙溪乐群公交充电站科陆分体式充电桩四周测试可知, 充电桩输出电压在406.7V~431.7V之间时, 各测点的工频电场强度为0.5V/m~1.3V/m;充电机输出电流在58.7A~73.6A之间时, 其四周磁感应强度测试值为0.047μT~0.092μT。

2.6 测试结论

1) 由于电压等级较低, 一体式直流充电机和分体式直流充电机四周的工频电场强度均较小;2) 因为一体式充电机是将直流充电模块与充电操作终端布置在同一箱体内, 而分体式充电机是将直流充电模块与充电操作终端分别独立布置, 充电机柜安装于配电室内, 仅将充电操作终端安装于充电车位旁, 所以分体式直流充电机四周的工频电场强度、磁感应强度较一体式直流充电机小。

3 结论

电动汽车具有无尾气、低噪音、高效能等优势, 是当代汽车发展的主要方向[2], 而电动汽车充电设施是不可或缺的支撑系统, 其普及和便利性直接影响了电动汽车的推广程度[3]。广东电网公司承担着推动绿色交通的社会责任, 已在广州、深圳、中山、珠海等城市建成了包括整车直流充电、整车交流充电和电池更换模式的充电设施, 并将在“十二五”期间建设满足全省电动汽车发展需要的充换电基础设施网络。同时, 通过对深圳福田充电站和中山沙溪乐群公交充电站充电机电磁环境测试结果可知, 由于分体式直流充电机将直流充电模块集中布置在配电室内, 仅将充电操作终端安装于充电车位旁, 其工频电场强度、磁感应强度较一体式直流充电机小。因此充电站的设计与建设应尽可能以分体式直流充电机代替一体式充电机, 为电动汽车提供更为绿色环保的充电服务。

摘要：电动汽车具有无尾气、低噪音、高效能等优势, 是当代汽车发展的主要方向, 而电动汽车充电设施是不可或缺的支撑系统, 其普及和便利性直接影响了电动汽车的推广程度。广东电网公司已在广州、深圳、中山、珠海等城市建成了包括整车直流充电、整车交流充电和电池更换模式的充电设施, 并将在“十二五”期间建设满足全省电动汽车发展需要的充换电基础设施网络。对广东已建成直流充电机电磁环境测试结果显示, 直流充电机四周的工频电场强度均较小, 分体式直流充电机四周的工频电场强度、磁感应强度较一体式直流充电机小。

关键词：电动汽车,充电设施,电磁环境,广东

参考文献

[1]滕乐天.电动汽车充电机 (站) 设计[M].北京:中国电力出版社, 2009.

[2]电动汽车充电站[J].现代电子技术, 2010 (12) .

充电影响篇8

全球资源和环境压力的不断增大, 使得利用清洁能源的电动汽车越来越受到人们的关注。

为了满足天津市电动汽车发展与充电需求, 天津市电力公司确定“十二五”期间天津市电动汽车充电设施充换电服务网络建设总体目标为:集中充电站13座、综合型换电站2座、商用车换电站16座、乘用车换电站27座、电池配送站85座、交流充电桩1000个[1]。规模如此庞大的电动汽车充电设施接入电网, 其对电网将产生非常大的影响。若所有电动汽车充电设施同时充电, 电网容量将极有可能出现不足。因此, 开展电动汽车充电设施接入对电网稳态运行影响的分析及以减少负面影响为目标的充电设施运行控制策略研究, 已成为电力系统业界研究的热点。

文献[2]从不同类型电动汽车充电机对电网谐波影响的角度, 分析并建立不同充电机的谐波测量模型。文献[3]从电动汽车充电站对电网谐波影响的角度, 计算并分析各种充电站谐波测试结果, 并给出谐波抑制的技术措施。文献[4]分析插入式混合电动汽车充放电行为的概率模型。文献[5]从用户出行习惯和车辆使用情况等角度分析并建立电动汽车的使用模型。关于电动汽车充电设施接入对电网稳态运行方面的影响, 上述文献均没有分析。

本文以交流充电桩、充电站和电池充换站这三种电动汽车充电设施为主要研究对象, 分析并得到其接入对电网稳态运行的影响, 包括馈线最大电压偏差、线损率, 以及电网中变电站的供电范围、短路电流和峰谷差率的影响, 根据分析结果给出变电站继电保护动作阀值的修订建议。

2 常见的电动汽车充电设施

常见的电动汽车充电设施有交流充电桩、充电站和电池充换站[6], 下面分析上述三种充电设施的充电特性。

(1) 交流充电桩。充电桩充电功率较小, 一般为2~10k W, 属于容量较小的分散式负荷, 主要通过已有的配变和线路, 或者改造已有的设备接入电网[7]。

(2) 充电站。充电站是指由三台及以上充电设备 (交流充电桩或充电机) 组成, 为电动汽车充电, 并能够对充电设备、动力蓄电池状态进行监控的场所[8]。充电站可采用专变或专线方式接入电网。大型充电站一般采用变电站出专线, 或者10k V双路常供配专变供电;中型充电站一般采用10k V单路常供配专变供电;小型充电站一般可采用0.4k V直接供电[9]。

(3) 电池充换站。电池充换站指的是既可对电动汽车电池组充电, 亦可直接更换电动汽车电池组来实现为其充电的场所[10]。电池充换站为续驶里程长而又没能及时充电的用户提供充换蓄电池的服务[11]。电池充换站可建设在220k V/110k V/35k V站附近, 由变电站出专线对其供电。

3 充电设施对电网稳态运行的影响

下面详细分析交流充电桩、充电站和电池充换站的接入对电网稳态运行的影响。

3.1 交流充电桩对电网的影响

根据国网公司《电动汽车交流充电桩技术条件》的规定, 普通单台交流充电桩的额定功率约为6.34 k W。假设一个小区停车场安装有100个充电桩, 则其总功率为634k W。

一条单联络10k V线路最大负载率为50%, 其可带最大负荷为3.12MW, 则此线路可接入的其他负荷值为2.486MW。不同用电时段此10k V线路的负载率如表1所示。

分析充电桩对线路负载率影响最大的情况, 即负荷曲线峰上加峰的情况, 充电桩使用率为100%, 负荷同时率为1, 此时线路负载率为0.5。其他情况下, 即考虑负荷同时率和充电桩使用率不同时为1时, 线路负载率均小于0.5。若考虑智能电网峰谷电价政策, 那么用电高峰时段充电桩使用率和负荷同时率将会更低, 则用电高峰时段的线路负载率将更小。因此, 交流充电桩可看作普通分散负荷接入配电网, 其对配网稳态运行的影响可以忽略。

3.2 充电站对电网的影响

3.2.1 专变接入

根据国网公司《电动汽车充电站布置设计导则》对大型充电站的规定, 一座大型充电站的全站充电负荷为855.76k W。下面分析专变接入典型10 k V配网的充电站充电和放电工作对配网最大电压偏差和线损率的影响。

典型10k V配网模型如图1所示。0编号节点为高压变电所的10k V侧, 给此10k V馈线上的负荷供电。电动汽车充电设施采用专变方式可接入编号1到编号14节点中的任意一个。此10 k V配网模型的参数设置如下:线路长度取2km, 导线为电缆, 每个负荷的值取161.7k W。

根据配网最大电压偏差、线损率, 以及配网潮流的计算公式, 计算可得图2和图3的结果。图2和图3的横坐标表示充电站的接入点, 其中0号接入点表示充电站不接入的情况。图2的纵坐标表示充电站接入不同节点时, 1~14节点中电压偏差最大值与基准电压值的比值。图3的纵坐标表示充电站接入不同节点时, 馈线的线损率。

分析图2和图3可以得到, 接入配网的充电站充电和放电工作时, 其对电网的最大电压偏差和线损率的影响均较小, 可以忽略。

充电站放电工作时, 充电站接入位置对母线末端短路容量增量的影响如图4所示。分析图中数据可得, 充电桩放电工作产生的母线末端短路容量增量最大值为3.12%。即由于充电站电池容量占10 k V电网总容量的比例较小, 其对10 k V母线短路电流的影响较小, 可以忽略。

3.2.2 专线接入

为减少充电站接入对同线路其他负荷的影响, 在条件允许的区域可考虑从上级变电站出10k V专线对充电站供电。上级变电站可以是220k V、110k V和35k V变电站。220k V站主变配置2×180MVA, 主变负载率为50%, 则站可带最大负荷180MVA。110 k V主变配置2×40 MVA, 主变负载率按50%计算, 则站可带最大负荷为40MVA;35k V主变配置2×20 MVA, 主变负载率按50%计算, 站可带最大负荷为20MVA, 充电站的总容量取855.76k W。下面分析充电站专线接入对变电站供电范围和短路电流的影响。

(1) 供电范围

其中, SS是供电范围变化百分比;Sev是充电站容量;Sz是上级变电站容量。

使用公式 (1) 计算可得, 220kV下:SS=0.48%;110 kV下:SS=2.14%;35 kV下:SS=4.28%。由计算结果可知, 专变方式下, 与变电站容量相比, 由于充电站的容量较小, 其充放电工作对上级变电站供电范围的影响较小;如果考虑峰谷电价, 那么此影响更小。因此专变接入方式下, 充电站充放电工作对上级变电站供电范围的影响可以忽略。

(2) 短路电流

根据变压器不同接法产生的短路电流不同以及功率不能出现逆流的规定, 此处只分析变电站母线低压侧发生三相短路时的情况。根据配网三相短路计算公式, 专线接入方式下, 充电站放电工作对上级变电站低压母线侧短路电流的影响如表2所示。

由表2得, 专线接入变电站的充电站放电工作时, 由于充电站容量占变电站总容量比例较小, 其对变电站低压母线侧短路电流影响较小, 可忽略。

3.3 电池充换站对电网的影响

考虑电网的备用容量, 电动汽车充换站内电池组总容量控制在上级变电站所供总负荷的10%左右。上级变电站的参数与3.2节中专线接入时所用的变电站参数相同。则上级变电站为220k V时, 充换站接入容量为18MVA;上级变电站为110k V时, 充换站接入容量为4MVA;上级变电站为35k V时, 充换站接入容量为2MVA。下面分析电池充换站对上级变电站供电范围、短路电流和峰谷差率的影响。

(1) 供电范围。使用公式 (1) 计算可得, 220 k V、110 k V和35 k V下:SS=10%。由计算结果可知, 电池充换站专线接入上级变电站时, 其对上级变电站供电范围的影响较大。充换站充电工作时, 上级变电站供电范围将减小10%;充换站放电工作时, 上级变电供电范围将增大10%。即充换站充放电工作对上级变电站供电范围的影响值为充换站容量与上级变电站容量的比值。

(2) 短路电流。借鉴3.2节中专线接入方式下短路电流的分析方法, 可得专线接入方式下, 电池充换站放电工作对上级变电站低压母线侧短路电流的影响如表3所示。

分析表3可得, 当上级变电站为220k V时, 充换站的放电工作使得220k V站低压母线侧短路电流增加13.76%。因此当充换站容量占变电站总容量的10%时, 专线接入的电池充换站放电工作对变电站低压母线侧短路电流的影响较大, 为保证变电站的安全运行, 变电站需要根据新的短路电流值重新修订继电保护动作的阀值。

(3) 峰谷差率。假设220k V、110k V和35k V站所供负荷的峰谷差率为30%, 且变电站所供区域的峰值负荷为变电站可带的最大负荷值。考虑电池充换站峰谷调节作用后, 即电池充换站在负荷高峰时放电工作, 在负荷低谷时充电工作, 那么变电站所供负荷的峰谷差率最大可降低20%。即考虑电池充换站峰谷调节作用后, 变电站所供负荷的峰谷差率最大可降低2倍的电池充换站容量与上级变电站容量比值。

4 结论

本文以交流充电桩、充电站和电池充换站这三种充电设施为主要研究对象, 分析并得到其接入对配网稳态运行的影响, 结果如下。

(1) 接入配网的小规模交流充电桩可看作是普通分散负荷, 其对配网稳态运行影响可以忽略。

(2) 充电工作的充电站相当于普通负荷, 其接入电网对电网稳态运行的影响可以忽略。放电工作的充电站相当于电源, 其接入电网对电网短路电流和供电范围均有影响, 但由于充电站电池容量占电网总容量的比例较小, 其对电网短路电流和供电范围的影响较小, 可以忽略。

(3) 在满足变电站备用容量的前提下, 接入变电站的电池充换站充电和放电工作将影响变电站的供电范围, 影响值为电池充换站容量与上级变电站容量的比值。接入变电站的电池充换站放电工作将对上级变电站低压母线侧短路电流值产生影响, 对220 k V变电站低压母线侧短路电流的影响最大。为保证变电站的安全运行, 变电站需要根据新的短路电流值重新修订其继电保护动作的阀值。考虑电池充换站峰谷调节作用后, 变电站所供负荷的峰谷差率最大可降低2倍的电池充换站容量与上级变电站容量比值。

摘要：为满足电动汽车运行控制和变电站继电保护动作阀值修订的需求, 分析了电动汽车充电设施接入对电网稳态运行的影响。首先, 介绍常见电动汽车充电设施及其充电特性;其次, 分析并得到交流充电桩接入对电网稳态运行的影响;然后, 计算并分析专变方式下充电站充放电工作对电网最大电压偏差和线损率的影响, 以及专线方式下充电站放电工作对电网短路电流和供电范围的影响, 并根据此分析结果给出变电站继电保护动作阀值的修订建议;最后, 分析并得到电池充换站充放电工作对电网中变电站供电范围、短路电流和峰谷差率的影响。

关键词：智能电网,电动汽车,充电站,交流充电桩,电池充换站

参考文献

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充电影响篇9

无法开机的怪现象

如果你晚上玩得太嗨，忘记给手机充电，那第二天早上你绝对会遭遇令人抓狂的问题：插上电源，按下手机的电源键屏幕上仅会闪现一个正在充电的电池图标（图1），然后就没有然后了……此时你需要给手机充电好长一段时间，再次按下电源键才能顺利开机。如果你本来就起晚了，身边还没有移动电源，意味着你上班的一路手机都会处于“失联”状态，直至赶到公司或是找到电源插座。

不知道你有没有注意到另一个怪现象，对可以更换电池的手机而言，如果你没有安装电池就插上电源线，此时无论如何也是无法开机的，需要安装电池后才能激活开机功能。两个现象似乎都预示着一个问题：充电器无法直接给手机/平板供电。

来自笔记本的反思

就上述问题而言，笔记本电脑的表现可谓完美。无论电池电量是0%还是100%，无论你有没有安装电池，只要插上电源按下开关就能看到熟悉的Windows系统界面，以至于我们从未关心过电池、充电时间和开机方面的关系。

然而，随着Windows平板电脑的普及，我们不得不重新审视这一问题。90%以上的Windows平板（包括几乎所有的Android平板）和手机一样，当电池电量耗光之后，都需要插上电源线充至少10分钟的电力后才能开机。但是，当我们正在使用Windows平板给客户做PPT演示时遭遇没电情况时，总不能说“抱歉，您先喝杯咖啡，这平板得充电10分钟后才能继续演示，咱们先聊点家常吧”一类的借口吧？

那么，为何笔记本可以无视电池电量而随时开机，但手机和平板却面临着零电力的开机困扰呢？

充电器和负载“不是一路”

移动设备的充电过程涉及到一个非常严谨和复杂的路径管理（图2）。简单来说，这个过程存在4个组成部分，分别为外部电源（充电器+电源线）、充电管理模块（也可称为电源管理模块，通常是一个IC芯片）、电池（设备里的电池）以及负载模块（设备硬件自身，包括屏幕、CPU等一系列组件）（图3）。

所谓的路径管理，就是对使用电池供电的设备而言，如何处理以上四个部分的关系。对手机和绝大多数平板电脑而言，它们的路径管理在设计伊始，就没有考虑过在充电的同时，让外部电源同时为负载模块供电的问题（原因大都是如果充电器同时给负载和电池供电，在充电器连接/拔下的瞬间会造成较大的电压跳动，存在一些隐患）。

换句话说，它们的外部电源、充电管理模块、电池和负载模块处于一种串联的状态，外部电流必须经过充电管理模块允许，经过电池才能给负载供电。如果没有安装电池，哪怕你插上电源也无法开机。笔记本之所以无视电池安装与否都能开机，是因为它的路径管理采用了一种并联的状态，外部电源可以绕过电池而直接给负载供电。

问题来了，既然手机装上电池就是一套完整的路径管理，那为何当电量低时哪怕插上电源也无法即刻开机呢？

电池电压成最关键参数

我们经常用mAh这个单位作为判断手机电池容量的依据（笔记本则需要用Wh这个单位）。一款手机mAh越高，意味着待机时间越持久。当mAh容量降到一半时，代表手机还剩50%电量，降到0%时代表完全没电。这个没有错，但决定手机或平板因电量低而无法开机的更关键参数，则是电池电压（图4）。

我们都知道，锂离子电池的电压是一个浮动的参数，在100%电力时其电压值会稳定在4.2V左右，随着电量的耗损，电池电压则会逐步降低到3V甚至更低。问题就出在这里。

想激活手机的负载模块，往往需要3.2V以上的工作电压（平板负载模块所需的工作电压可能更高），而我们在给手机充电的过程实际就是mAh（电流）和V（电压）两个数值缓慢提高的过程。因此，当我们充电5～10分钟，只要电池当前电压大于3.2V自然就可以开机了。

由此我们又能解释一个现象：很多Windows平板用户经常一边充电一边玩LOL等游戏，但有时会出现电池电量越用越少甚至自动关机等现象。此时就很好理解了，在单位时间里，外部电源给电池补充的电力，小于同一时间内负载模块所消耗的电池电量，所以才会越用越少直至关机。

可能有同学会问了，不是还有一个充电管理模块吗（图5），它又是干啥用的？

充电管理模块“牛仔很忙”

在移动设备充电的过程中，充电管理模块一直处于“牛仔很忙”的状态。在正常安装电池且电流电压符合标准的情况下，当我们按下电源开关的一瞬间，充电/电源管理模块会输出VCORE- 1.8V、VDD-2.8V、VMEM-2.8V 、VRTC-1.5V、AVDD-2.8V等供电电压给手机各部分电路从而顺利开机。

当电池没电才开始充电时，充电/电源管理模块首先会检测电池当前电压，如果低于3.2V则进入预充模式（此时无法开机），缓慢提升电池电压;当电池电压提高到3.2V后则进入快速充电模式（也叫恒流充电），这个时候就可以正常开机了;当电池电压达到4.2V左右后会进入涓流充电模式，直至切断供电。

此外，充电/电源管理模块会设定很多关键阀值。比如当电池电压低于3.2V，它会发给CPU自动关机的信号进入UVLO模式，此时RTC模块（实时时钟）正常工作，所以当你充电再开机时系统时间显示正常，闹钟也有机会正常提醒。但电池电压进一步降到3V以内后，充电/电源管理模块则会激活DDLO模式，此时RTC模块关闭，导致再次开机时时间复位。

小结

充电影响篇10

关键词：电能汽车,充电站,普及,电力营销,影响

1. 电动汽车充电站的概述

电动汽车充电站由充电系统、配电系统、监控系统及电池调度系统等几个部分构成, 能够为电动汽车提供电池更换和充电服务。电动汽车充电站能够集中为各种类型的电动汽车提供充电甚至电池更换服务, 最大限度降低对电网的影响, 实现与智能电网的双向互动;充电设备利用效率较高, 可以有效降低运营成本;充电策略科学合理, 有助于延长动力电池的使用寿命。

需要注意的是, 电动汽车充电站具有如下不足之处:占地面积比较大, 增加了初期建设的难度和投资成本;需要建设专业的电池配送体系, 并且车辆和电池标准的统一还有很长的路要走。未来一段时间内, 在我国还没有形成完备充电网络的情况下, 构建一大批电动汽车充电站是必要且重要的, 有助于促进电动汽车在我国的普及, 进而缓解我国的环境污染问题。

2. 电动汽车充电站的普及对电力营销的影响

2.1 营销模式的影响

未来电动汽车充电站的经营可以采取两种模式: (1) 电力企业 (如国家电网公司) 作为电动汽车充电站的投资建设主体和运营管理主体, 通过为电动汽车提供相应的充电服务来获得经济收益。此种模式下, 由于电力企业在电力和配电网方面具有绝对的优势, 因此获得的经济收益较高, 但缺点是如果在全国范围内构建数量众多的电动汽车充电站, 那么前期的投资成本和后期的运营成本较高, 会增加电力企业资金周转的难度; (2) 社会企业 (如中石化和电动汽车生产销售企业等) 作为电动汽车充电站的投资建设主体和运营管理主体, 通过从电力企业那里购买电力资源并加价出售给电动汽车用户来获得经济效益。此种模式下, 由于社会企业和电力企业的资源能够达到优势互补的作用, 因此对于推动电动汽车标准的统一和产业的发展十分有利, 但缺点是充电站的经济利润受到电价波动的影响。

2.2 售电量的影响

在中国工业与信息化部编制完成的《节能与新能源汽车产业发展规划》征求意见稿中, 指出我国电动汽车的市场保有量到2015年将超过50万辆, 到2020年我国电动汽车的产销量将超过500万辆。随着我国一系列扶持和发展电动汽车产业政策的颁布, 我国电动汽车市场呈现出前所未有的繁荣景象, 这势必将推动我国电力企业售电量的增加 (以一辆电动汽车平均每年行驶3万公里来计算, 其一年的充电量可达3800k Wh) 。并且不少电动汽车用户会选择在下班后或夜间对电动汽车进行充电, 充电时长一般为9h, 这个时段是用电低谷期。所以这个时段电动汽车的大量用电不仅不会影响到工业用户的正常用电, 还会给电力企业带来丰厚的经济效益。

2.3 收费方式的影响

对于公用充电桩, 电动汽车用户在充电时可以采取投币的方式, 根据所需充的电量来投入相应的货币即可, 此种方式具有电费回收及时、不需要专人管理且方便用户随时充电的优点, 因此目前在很多电动汽车充电站都得到了广泛的使用。除了投币充电的方式, 电动汽车用户还可以在相应的营业网点购买电费充值卡 (类似话费充值卡) , 将卡插入公用充电桩的计量装置就可以充电, 充电完毕后计量装置会根据充电量的多少自动从电费充值卡中扣除相应费用, 非常便利。

2.4 电能计量方式的影响

目前电动汽车充电站向用户提供慢充和快充这两种充电方式, 其中慢充模式下, 电动汽车用户需要消耗较长的时间来等待充电的完成, 此时充电回路中形成了较小的负载电流, 因此要求电能计量装置要对小负荷具备精确的计算能力;快充模式下, 电动汽车用户等待充电完成的时间相对较短, 此时充电回路中形成较大的负载电流, 因此要求电能计量装置要对大负荷具备精确的计算能力。这意味着, 电能计量装置必须同时对较大电流和较小电流有着精确的计算能力, 这对其技术实现产生了很多的影响。

2.5 营销理念的影响

在节能减排和环境保护呼声日益高涨的当今时代, 电能汽车充电站的普及是一个毋庸置疑的事实, 这使得针对电动汽车充电站的研究将趋于更为节能和环保的新型模式。电力企业在开展电动汽车充电站电力营销相关工作时, 必须将先进的营销理念融入到其中, 在实现电动汽车充电站电力营销售前、售中和售后监控管理的基础上, 不断提高电动汽车充电站电力营销的服务水平, 切实提升电动汽车用户的客户满意度。此外, 在电动汽车充电站电力营销相关工作中, 电力企业要将优质服务的管理理念贯彻到汽车充电站的规划与建设、用电计划的设计与规划、电池的更换与检查、用户问题的解答等方面, 尽量让每一位用户都享受到更加优质的用电体验。

小结

从前文的分析可知, 随着我国环境保护和节能减排意识的不断增强, 电动汽车因其低排放和低污染的特点, 在我国将得到广泛的应用, 这使得电动汽车充电站的普及度进一步提高。未来电动汽车充电站的普及将对电力营销工作产生巨大的影响, 因此本文笔者从营销模式、售电量、电能计量方式、收费方式、营销理念等几个方面入手, 就此展开深入探讨, 以期为推动我国电力营销市场的良性发展, 提供一些有益的参考和借鉴。