浅议电动汽车充换电设施接入电网典型模式

浅议电动汽车充换电设施接入电网典型模式

何佳安

国网山东省电力公司烟台供电公司 山东烟台 264000

摘要：文章以电动汽车所配备充换电设施为落脚点，先对其给电网产生的影响进行了简要说明，随后，分别从技术要求、接入模式出发，对该类设施与电网的连接工作进行了深入探究，并对典型接入模式进行了介绍。希望能使相关人员受到启发，为日后设施建设等工作提供理论依据，确保充换电设施能够高效且可靠的接入电网，为电动汽车稳定行驶助力。

关键词：配电网；充换电设施；电动汽车；典型模式

前言：近几年，新能源在诸多领域均得到了应用。而在汽车保有量持续增长的当下，市场以及政府部门所关注的重点，逐渐从早期的安全水平还有续航能力，向充换电所具有便捷性进行转移，对充换电设施进行建设现已成为电网公司的主要工作，围绕其展开讨论是大势所趋。

1充换电设施给电网产生的影响

作为兼具时间变动特点、空间移动特点的用电负荷，电动汽车所做出充电行为，通常会受到电价、行驶里程还有充电时间等因素的影响，这也决定其具有较其他充电行为更加突出的随机性，将充换电设施与电网连接，通常会给配电网带来以下影响：

1.1电网所具有接纳能力有限

在布置充换电设施时，有关人员往往会将便于充电的位置作为第一选择，例如，公路两侧，而充电桩多位于停车位附近。上述区域普遍存在电网建设薄弱的问题，在供电能力方面的表现并不理想。尤其对老城区和成熟商业区而言，相关区域对电网进行建设的时间较早，并未将充电负荷需求纳入考虑范畴，加之现有配电设备所表现出负载水平趋于饱和，要想接入电动汽车，关键是要对电网进行全面改造^[1]。

2.2使电网经济性有所降低

充电负荷普遍具有一定波动性，若对其进行有序引导，可确保充电行为多发生在夜间，由此达到对峰谷差进行平抑的目的。在快速充电大面积普及的当下，充电负荷所具有可控性以及能控性有所降低，由此而造成的问题，主要是无序充电情况时有发生，峰谷差随之加大，对供电设备加以利用的效率自然难以得到保证。

2.3对设备所提出要求更加严格

由充电技术所呈现出发展趋势不难看出，随着充电速率的提升，充电时间将得到大幅压缩，与此同时，充电功率也会有所增大。在对大功率设施和电网进行连接时，有两方面内容需要引起重视：一是供电变压器容量符合要求，二是配电线路截面较大，可有效避免电压偏差或是线损增大的情况出现。

2.4可给电能质量产生影响

充换电设施常用整流方式有两种，分别是12脉波整流、三相桥式整流。正常运行工况下，整流元件有一定概率引发谐波污染。有关人员对某地公交车换电站进行了检测，结果表明在进行五次充电后，该设施会产生约310A的谐波电流，远在行业规定之上。

3充换电设施的典型接入模式探究

3.1技术要求

3.1.1设备选用

供电线路的主干线，其截面应当具备良好的适应性，在对导线截面进行确定时，通常需要综合考虑线路寿命、规划容量等因素。一般来说，架空线路还有电缆线路的截面应在 ²以上， 供电半径应被控制在5km以内，若存在半径过长的情况，则需要对末端电压质量进行核定，保证实际电压和规定电压的差值不超过规定电压的7％^[2]。此外， 线路的长度上限为400m。

在选择供电变压器时，需考虑以下内容：如果充电桩负荷在 以上，则应优先选择专用变压器，通过分离充电负荷以及其他负荷的方式，将充电给电能质量所造成影响降至最低，为日后谐波治理还有配置无功补偿的工作提供便利。现阶段，充换电设施多采取就地补偿+集中补偿的无功补偿方式，同时要求对用户补偿、电网补充进行结合，保证 电网所连接设施的功率因数在0.95以上，且非车载设施的功率因数在0.9以上，若无法满足上述要求，则需要对就地补偿装置进行安装。

3.1.2电源选用

对充换电设施进行供电的系统，需满足以下要求：一是经济性良好，二是供电安全且可靠，三是技术先进，四是日常维护难度较小。在制定供电方案时，有关人员需考虑供电条件、负荷性质还有现场环境等多个因素，保证电源点供电能力理想，可达到电网运行所提出要求，严格控制设施接入所造成影响，杜绝过载运行以及重载运行的情况出现，此外，还要保证所提供电能质量符合要求。

另外，现阶段，充换电设施在交通系统所具有重要作用逐渐为人们所熟知，将设施用地、建设用地纳入发展规划成为大势所趋。在开展相关工作时，应保证电网规划、设施布局具有一致性，同时对其用地需求加以落实，杜绝由于土地紧张，使得工程无法顺利落地的情况出现。

3.1.3保证电能质量

对该设施所形成谐波电流还有谐波电压进行严格控制，保证相关数值和国标规定相符。一般来说，非车载设施应以功率因数、谐波电流为依据，被划分成A、B两类，其中，A类设施通常不需要进行无功补偿，而B类设施需要补偿无功电流以及谐波，并保证经过补偿的谐波电流达到以下要求：

表1 设施输入功率及谐波电流量

除此之外， 所连接设施应做到三相平衡，保证各设施所造成不平衡度在1.3％以内^[3]。

3.2接入模式

3.2.1 接入

对充换电站和电网进行连接，应以用户重要等级为依据，对连接方式进行确定。对于充换电站容量未达到 的一般用户，通常可直接接入电缆分支箱、环网柜或是共用线路。如果充换电站容量达到或超过 ，则需要专业人员对现有连接模式所具有经济性、可行性进行比较，根据比较结果判断能否对专线连接的模式加以应用。专线接入可以被简单的理解为任一充换电站均有 线路对应。其优点是控制以及管理的难度较小，但往往需要占用大量电力资源，现阶段，主要被用于充电塔还有公交车的换电站。

3.2.2 接入

额定输入电压不同的充换电设施，通常对应不同的电网接入模式。 设施应与 配电箱相连，而 设施更适合与变压器母线或 线路相连。除特殊情况外，设施均可依托树干式结构、放射式结构实现与配电网络的有效连接。其中，树干式结构强调多个设施经由配电箱与低压网络相连，其优点为结构整齐且管理难度小，更适合排列有序且分布集中的设施。放射式结构的特点是各设施均独立连接变压器，该结构的优点是能够保证低压出线互不干涉，可独立开展相应的检修或是维护工作，具有良好的可靠性，通常被用在独立分布且功率偏大的设施上，另外，排列较为分散的充电桩，同样可采用该结构。

结论：综上，在经济持续发展的背景下，社会各界对天然气和石油的需求量大幅增加，无需使用上述能源的电动汽车应运而生。此类汽车的优点主要是运行能源获取便捷且不会给环境造成严重污染，考虑到将充换电设备和电网连接，极易给电网稳定性造成影响，有关人员指出应在准确掌握相关技术要求的基础上，对接入模式加以确定，真正做到以保证设施稳定运行为前提，使电能获得最大程度的利用。

参考文献：

[1]顾博,李凤婷,张增强,等.基于GA-PSO的电动汽车换电站时空双层充电优化策略[J].电力系统保护与控制,2019,047(014):116-124.
[2]侯慧,薛梦雅,陈国炎,等.计及电动汽车充放电的微电网多目标分级经济调度[J].电力系统自动化,2019,43(17):8.
[3]王鹤,余中枢,李筱婧,等.基于主成分分析方法的多类型电动汽车接入配电网的综合风险评估[J].电力自动化设备,2021,41(11):9.