插电式混合电动汽车充电对配电网的影响分析

－设计与分析◆ｓｈｅｊｉ　ｙｕ　Ｆｅｎｘｉ　插电式混合电动汽车充电对配电网的影响分析　董国贵尹爱勇　（铜陵职业技术学院，安徽铜陵２４４０００）　摘要：在分析插电式混合电动汽车充电影响因素的基础上，探讨了该类汽车充电对配电网的影响。　关键词：插电式混合电动车：充电负荷；配电网；影响　０　引言　目前，推广和普及电动汽车是满足保护环境、节能减排　日行驶里程的概率密度表达式如下：　，Ｄ（ｄ　１　ｅ印卜　】　要求的一个主要措施，但越来越多的电动汽车大规模接入配　电网充电，给配电网的安全稳定运行带来了很大的挑战。　根据调查，２０１４年上半年，电动汽车的保有量比上年同期　增长了２．３倍。当前，插电式混合动力车进一步普及，这一趋势　将导致用电负荷和用电量急剧增长，从而给配电部门带来新　的难题。　１　插电式混合电动汽车简介　插电式混合电动汽车又被称为ＰＨＥＶ，是最新的双动力汽　车。这种汽车充满电后可以行驶３２￣９７　ｋｍ，能够满足一般使　用者的需要，且只要每次使用时不超过电池续航能力，就可以　做到零排放、零油耗。插电式混合电动汽车可以单纯只利用电　能行驶，在电能耗完后才会切换到混合模式，并且车主可以直　接连接家用电给电池充电［　。　２　插电式混合电动汽车充电影响因素分析　２．１　充电时已消耗电能的概率密度函数　插电式混合电动汽车（以下简称“汽车”）在充电前电能全　部消耗完的可能性相对较小，那么就把充电时汽车使用完的　那部分电能作为随机变量。另外，汽车也不可能都在同一时刻　进行充电操作，因此把这个也作为随机变量。汽车在充电前消　耗的电能和其行驶距离有直接联系［２］。设　为消耗的电能，Ｄ为　日行驶里程，由统计数据可知，充电时已消耗电能的概率密度　曲线如图１所示。　韶　糌　肇　ｌｎ　图１充电时已消耗电能的概率密度曲线　基金项目：安徽省教育厅高校自然科学研究重点项目“基于　轿车发动机冷却风扇智能控制器的研究”（ＫＪ２０１７Ａ６３２）；安徽省　教育厅高校省级质量工程项目“基于工厂供电课程实践教学的　研究”（２０１￣ｙｘｍ１０６４）；安徽省教育厅高校省级质量工程项目“汽　车检测与维修技术专业综合改革试点”（２０１６ｚｙ１２８）：铜陵职业技　术学院院级教研项目“电工实训与技能考核标准对接研究”　（ＪＹ２Ｏ１　６Ｂ００５）　１１２　式中，／－Ｉ，ｏ＝３．２，ｏ＇Ｄ－０．８８。　从Ｅ＝ｍＤ得充电前消耗的电能概率密度函数，即　（ｅ）＝　１，／ｅ＼　。＼ｍ　Ｊ。　２．２　充电开始时刻分析　自由充电方式就是车主回到家就充电，即车主到家的时　刻就是汽车开始充电的时刻。根据统计，一天之内车主到家时　刻的概率密度如图２所示。　相　槲　摩　ｔ／ｈ　图２一天之内车主到家时刻的概率密度曲线　从图２可以看出，充电开始的时刻服从正态分布，其函数　表示为：　（５）＝　ｓＶ２１Ｔ　ｅｘｖ［一　‘　Ｓ　］　式中，ｐ￣＝１７．６，Ｏ－ｓ＝３．４。　从图２可以看出，自由充电的开始时间在１８：００左右，此时　正是用电的高峰期，这在无形中就加大了负荷峰值，加剧了峰　谷差＿３］。为了避免这一情况的发生，可以引导部分用户在负荷　的低谷时段进行充电，例如选择在２２：ｏ０到次日０６：ｏ０期间充　电。汽车充电完成需要４　ｈ左右，就是说充电的开始时刻在　２２：００至次日Ｏ２：ｏ０之间最为适宜。　配电线路中出现的线损与负荷方差的特性有其内在联　系，当平均负荷和时间都一样时，负荷方差大线损就大，负荷　方差小线损就小。因此，想要降低线损，减少峰谷差，最好能够　实现优化充电的措施，并将总负荷曲线方差最小化作为最终　目标，根据汽车充电开始时刻的分析，科学、合理地对充电行　为进行规划引导，进而保证负荷曲线的相对平坦，缩小峰谷　差，减少线损以及电压的偏移。　３插电式混合电动汽车充电对配电网的影响　插电式混合电动汽车充电对配电网的影响受到多种因素　的干扰，比如充电时间、充电方式和充电特性等等。假设充电　地点在家中，电压２２０Ｖ，对于线路阻抗进行适当修改，每一个　Ｓｈｅｊｉ　Ｙｕ　Ｆｅｎｘｉ◆设计与分析－　节点都能够给一台插电式混合电动汽车充电。之后随意选择　一表２线损和总负荷的比值　些节点给插电式混合电动汽车充电，假设这些节点的负荷　曲线是一样的［４］，针对汽车充电的数量，分４种情况试验，模拟　分析出汽车充电过程对配电网的影响。用汽车接入的节点数　量和总的节点数量的比值表示汽车接入的量：第一种是没有　汽车接入，以此作为对比参数，其他每种情况下，都是随机将　汽车接入不同的节点充电，之后再使用前推回代法进行计算，　从而得到每个节点的电压偏移值和各个支路的线损。为了提　方式线损最小　。　表３统计了最大节点的电压偏移值。　表３最大节点的电压偏移值　高计算结果的精准度，重复进行多次后取平均值。　每个时间段开始充电的汽车数量和总数的比值如表１所示。　表１每个时间段开始充电的汽车数量和总数的比值　接入汽车　每个时刻开始充电的汽车占比／％　占ＬＩ￣／％Ｏ１；Ｏ０　０２：Ｏ０　０３：Ｏ０　１８：Ｏ０　１９：Ｏ０　２０：Ｏ０　２１：Ｏ０　２２：Ｏ０　２３：Ｏ０　２４：Ｏ０　ｌＯ　２４　２４　２４　０　０　０　０　０　２４　０　３Ｏ　５０　１６　２４　１６　１９　２４　１９　０　９　０　０　０　０　０　９　７　４　７　４　２４　４　从表１可以看出，原有的负荷高峰时期开始充电的汽车数　量是零。　从表３可以看出，在三种充电方式下，电压偏移值和接入　汽车的数量都呈正比例增加，其中优化充电方式下节点电压　偏移值最小。当汽车充电数量在１０％和３０％时，优化充电方式　下节点电压偏移值和无汽车充电时是一样的，　这主要是因为在这两种情况下没有汽车在原有　负荷峰值时间段充电，所以没有增加负荷峰值。　图３给出了三种不同的充电方式下，不同数量的汽车接入　配电网后的系统日负荷曲线。　至　督　量　基　４结语　未来将会有更多的插电式混合电动汽车　投入使用，庞大的汽车充电数量将对配电网产　生更大的影响。经过以上分析可以看出，优化　ｔ／ｈ　ｔ／ｈ　充电方式是最适宜推行的插电式混合电动汽　（ａ）接入１０％时日负荷曲线　（ｂ）接入３０％时日负荷曲线　车充电方式，因此要积极推广、引导，从而有　效减轻配电网压力。　薰　褂　［参考文献］　［１］宫鑫，林涛，苏秉华．插电式混合电动汽车充　电对配电网的影响［Ｊ］．电网技术，２０１２，３６　（１１）：３０—３５．　［２］王建，吴奎华，刘志珍，等．电动汽车充电对配　ｔ／ｈ　电网负荷的影响及有序控制研究［Ｊ］．电力　自动化设备，２０１３，３３（８）：４７—５２．　［３］李惠玲，白晓民．电动汽车充电对配电网的影响及对策［Ｊ］．　电力系统自动化，２０１１，３５（１７）：３８－４３．　（ｃ）接入５Ｏ％时日负荷曲线　图３不同数量的汽车接入配电网后日负荷曲线　由图３可以看出，自由充电方式在三种情况下都会使负荷　峰值变高，且加大了峰谷差。采用低谷充电方式时，随着充电　的汽车增多，就会使低谷时间段峰值加大，且峰谷差无法降　低［５］。采用优化充电方式时，如果接入的汽车数量占比是１０％　和３０％，没有明显增加系统的负荷峰值，当接入数量占比５０％　时，负荷峰值就开始增加了，但是仍较其他两种充电方式下的　负荷峰值要低很多，并且优化充电方式在三种情况下都降低　［４］廖斌杰．电动汽车充电设旄规划及配电网接纳电动汽车能　力评估［Ｄ］．杭州：浙江大学，２０１６．　［５］苏粟，孙晓明，罗敏，等．面向局域配电网的电动汽车充电控　制系统［Ｊ］．电力自动化设备，２０１４，３４（２）：１９—２３，２９．　［６］郭毅，胡泽春，张洪财，等．居民区配电网接纳电动汽车充电　能力的统计评估方法［Ｊ］．电网技术，２０１５，３９（９）：２４５８—２４６４．　了峰谷差。　表２是三种充电方式下不同数量的汽车同时接入配电网　时线损和总负荷的比值。　从表２可以看出，接入汽车的数量与线损成正比例增长，　当所有汽车都接入后，采用自由充电方式线损最大，优化充电　收稿日期：２０１７—０４－１７　作者简介：董国贵（１９６９一），男，安徽铜陵人，硕士研究生，工　程师，讲师，主要从事电气教学及供配电、电气控制、汽车电路等　方面的研究工作。　机电信息２０１７年第１５期总第５１３期１１３