吳爽 高怡楠

【摘要】在過(guò)去的許多年間，電動(dòng)汽車作為一種新型的汽車種類，不僅引起了各界的廣泛關(guān)注，而且在科技研發(fā)中獲得了巨大的進(jìn)步。因此本文首先主要從經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境友好性、政策支持、技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性等方面討論了電動(dòng)汽車對(duì)電力系統(tǒng)的影響，之后對(duì)電動(dòng)汽車對(duì)電力系統(tǒng)的正反兩方面影響進(jìn)行分析，并且討論了相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)汽車的調(diào)度與控制問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)汽車;電力系統(tǒng);容量;安全性

電動(dòng)汽車在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)已經(jīng)興起許久，相較于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車，電動(dòng)汽車具有很大的優(yōu)勢(shì)和亮點(diǎn)。但是，與內(nèi)燃機(jī)汽車的發(fā)展規(guī)律相似，電動(dòng)汽車在開(kāi)始風(fēng)靡市場(chǎng)的初始階段也存在諸多問(wèn)題，例如電力系統(tǒng)動(dòng)力不足、電池容量難以滿足要求、使用時(shí)間較短等。很難與石油燃料所具有的易于輸送、動(dòng)力強(qiáng)勁等優(yōu)點(diǎn)相提并論。但在過(guò)去的幾年中，隨著研發(fā)人員對(duì)電池和電力系統(tǒng)的改進(jìn)，使得電動(dòng)汽車獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展和進(jìn)步。

1、電動(dòng)汽車對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響

1.1電動(dòng)汽車對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生的正反影響

電動(dòng)汽車的廣泛應(yīng)用對(duì)電力系統(tǒng)各方面的性能產(chǎn)生了更高的要求，從而電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和安全性能都急需提高和加強(qiáng)。越來(lái)越多的電動(dòng)汽車作為用電設(shè)備接入到電力系統(tǒng)中以后，巨大的用電量和復(fù)雜的用電結(jié)構(gòu)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行必將產(chǎn)生巨大的影響。通常，這種影響是具有兩面性的，一方面是電動(dòng)汽車進(jìn)入家庭用電系統(tǒng)所產(chǎn)生的負(fù)面影響，主要是在經(jīng)濟(jì)方面，電池的超大容量所使用的電量將會(huì)成為家庭財(cái)政支出的一筆重要負(fù)荷。而對(duì)于電力供應(yīng)系統(tǒng)來(lái)講，需要通過(guò)各種合理的方法來(lái)增加電力輸出，以滿足居民和企業(yè)對(duì)電力使用量的要求。同時(shí)在一天中的用電高峰期，則可能產(chǎn)生居民集中對(duì)電動(dòng)汽車充電等情況，導(dǎo)致電壓不足、集體斷電等問(wèn)題。另一方面，電動(dòng)汽車也會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生一定的積極影響，除了促進(jìn)供電公司的效率改進(jìn)，增加電力供應(yīng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)收益之外，更重要的是在節(jié)能減排對(duì)環(huán)境保護(hù)所發(fā)揮的積極作用。

1.2電動(dòng)汽車對(duì)電力系統(tǒng)所產(chǎn)生的負(fù)載

電動(dòng)汽車通過(guò)從電力系統(tǒng)對(duì)電池進(jìn)行充電來(lái)獲得動(dòng)能儲(chǔ)備，在運(yùn)行過(guò)程中汽車再將電池中儲(chǔ)存的電能釋放，轉(zhuǎn)換為汽車行駛的動(dòng)能，因此要保證電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性就必須研究電動(dòng)汽車對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù)荷大小 [1]。

關(guān)于研究方法，可以采用蒙特卡洛模擬方法對(duì)充電過(guò)程中的實(shí)際功率大小進(jìn)行研究。為了保證研究的普適性和一般性，需要對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)下的電動(dòng)汽車的性能和要素進(jìn)行研究，一般應(yīng)該通過(guò)繪制曲線圖增加研究結(jié)果的直觀性。另外，當(dāng)前國(guó)際上所使用的電動(dòng)汽車的電池主要包括鋰離子電池和鉛酸電池兩種，因此要分別研究?jī)煞N電池充電時(shí)電力系統(tǒng)所產(chǎn)生的負(fù)載大小曲線和其他特性。

2、電動(dòng)汽車充放電對(duì)電力系統(tǒng)的影響

電動(dòng)汽車作為一種新型的由電力驅(qū)動(dòng)的駕駛工具，將逐漸在當(dāng)前的電力系統(tǒng)中占有重要的角色。在部分發(fā)達(dá)國(guó)家中，電動(dòng)車所占的電力系統(tǒng)負(fù)載已經(jīng)高達(dá)7%～10%。研究表明，假如不能合理地安排這些電動(dòng)汽車的充放電問(wèn)題，將會(huì)給電力系統(tǒng)造成巨大的不利影響。因此，必須對(duì)電動(dòng)汽車的充電問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以適應(yīng)電力系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)[2]。

而最新研究表明，夜間充電不僅可以增加電池的使用壽命，同時(shí)提高電力系統(tǒng)的使用效率，但同時(shí)也可能會(huì)大幅度增加配電系統(tǒng)的損耗，惡化能源利用的效率。除此之外，在較高的電池滲透率的情況下，將可能會(huì)改變電力系統(tǒng)的負(fù)載曲線，引起局部電路功率下降。將電動(dòng)汽車駕駛和電力系統(tǒng)狀況相結(jié)合進(jìn)行相關(guān)的仿真模擬，獲得相應(yīng)的仿真曲線可以對(duì)電動(dòng)汽車對(duì)供電系統(tǒng)的影響進(jìn)行較為有效合理的研究。

電動(dòng)汽車充放電時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)的影響主要包含電力配送、電力運(yùn)輸、供電發(fā)電三個(gè)主要方面。對(duì)于現(xiàn)有的輸電系統(tǒng)和輸電線路，雖然總體的發(fā)電量可能能夠滿足整個(gè)區(qū)域的用電容量，但是其線路寬裕度可能并不足夠。因此必須考慮通過(guò)電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能功能來(lái)平衡電力系統(tǒng)的再生能源問(wèn)題，進(jìn)行電壓和用電功率的調(diào)控。

3、電動(dòng)汽車的控制和調(diào)度現(xiàn)狀研究

在當(dāng)前的研究狀況中，科技界已經(jīng)廣泛認(rèn)識(shí)到要解決電動(dòng)汽車對(duì)電力系統(tǒng)的不利影響，更好的推進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必須探索出先進(jìn)的對(duì)電動(dòng)汽車的控制和調(diào)度模式。針對(duì)這類問(wèn)題，學(xué)術(shù)界已經(jīng)建立了旨在減小配電系統(tǒng)損耗和電壓波動(dòng)的解決模型，其中包含了對(duì)電力負(fù)載的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和相應(yīng)約束。并且提出供電系統(tǒng)可以制定浮動(dòng)階段電價(jià)，鼓勵(lì)電動(dòng)汽車用戶在一天中電價(jià)最低的時(shí)間段進(jìn)行充電并且配合使用調(diào)壓設(shè)備，以保證電壓的穩(wěn)定性，提高對(duì)電力能源的使用率，降低經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[3]。

除此之外，為解決電動(dòng)汽車對(duì)電力系統(tǒng)的控制和調(diào)度問(wèn)題，結(jié)合傳統(tǒng)的控制優(yōu)化模式，建立了新的解決方案，由于電動(dòng)汽車的控制和調(diào)度是一個(gè)整體，所以必須結(jié)合起來(lái)進(jìn)行研究[4]。電動(dòng)汽車的控制和調(diào)度主要是為了平衡電動(dòng)汽車在充電和放電過(guò)程中對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生的影響，當(dāng)前最有效的解決方法是通過(guò)分區(qū)分層的模式進(jìn)行調(diào)控，通過(guò)局部的計(jì)算機(jī)算法在每個(gè)層和每個(gè)區(qū)塊內(nèi)尋求能夠有效調(diào)控的局部最優(yōu)解，并且將得到的結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真的數(shù)據(jù)分析，首先找到第一個(gè)有效的節(jié)點(diǎn)，然后通過(guò)第一個(gè)節(jié)點(diǎn)逐層深入，尋找其他的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，從而構(gòu)建出準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)精確的數(shù)字分析來(lái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化調(diào)度。

結(jié)語(yǔ)：

研究電動(dòng)汽車對(duì)電力系統(tǒng)的影響及其調(diào)度與控制問(wèn)題對(duì)促進(jìn)電動(dòng)汽車這項(xiàng)可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。隨著全球環(huán)境的不斷惡化，許多國(guó)家都相繼出臺(tái)了相應(yīng)的政策鼓勵(lì)推進(jìn)電動(dòng)汽車的研究和發(fā)展。電動(dòng)汽車的推廣不僅能夠增加環(huán)境效益，而且能夠有效保證能源安全。但同時(shí)也存在許多負(fù)面問(wèn)題，因此必須重視對(duì)電動(dòng)汽車在電力系統(tǒng)中的調(diào)度和控制等問(wèn)題的研究，促進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)快速高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙爭(zhēng)鳴，劉方，陳凱楠. 電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)研究綜述[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2016，31（20）：30-40.

[2]李志偉，趙書強(qiáng)，劉應(yīng)梅.電動(dòng)汽車分布式儲(chǔ)能控制策略及應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2016，40（2）：442-450.

[3]王璟，王利利，郭勇，等.計(jì)及電動(dòng)汽車的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016，44（17）：111-117.

[4]賈龍，胡澤春，宋永華，等.儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車充電站與配電網(wǎng)的聯(lián)合規(guī)劃研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2017，37（1）：73-83.

作者簡(jiǎn)介：

吳爽，國(guó)網(wǎng)浙江樂(lè)清市供電有限公司，浙江樂(lè)清;

高怡楠，國(guó)網(wǎng)浙江樂(lè)清市供電有限公司，浙江樂(lè)清。