摘要：伴随着电动汽车数量的不断攀升，包括电动汽车智能化充放电的管理及电力的合理调度控制等在内的电网调整问题逐渐浮出水面，大规模电动汽车充电将对现有配电网带来明显影响，若不对充电负荷采取干预措施，势必增加发电及输配电基础设施投资。在配电网方面，电动汽车充电将带来加速变压器损耗、提高线损、引发配电网线路拥堵等问题，导致系统可靠性下降。本文主要分析了电动汽车充电对住宅小区配电网的影响以及解决措施。
关键字：电动汽车充电；配电网；影响
1电动汽车充电设备简介
目前新能源汽车主要有替代燃料车、纯电动汽车、燃料电池、油电混合动力汽车四种。电动汽车在环保、清洁、节能、维护成本较低等方面有明显优势，成为了当代汽车的主要发展方向，是最有潜力的交通工具。电动汽车能源供给装置对于电动车产业而言是不可缺少的重要设备，主要包括直流充电器和交流充电桩两种形式。直流充电器功率大，充电时间段，体积较大，主要用于大型充电站内。交流充电桩一般功率较小，充电时间较长，体积小，占地少。电动车充电模式主要有三种：常规充电、电动汽车充电和更换电池组。常规充电一般需要6小时以上，通常在下班之后的夜间进行。电动汽车充电采用大电流，可在车辆运行驾
关键字：电动汽车充电；配电网；影响
1电动汽车充电设备简介
目前新能源汽车主要有替代燃料车、纯电动汽车、燃料电池、油电混合动力汽车四种。电动汽车在环保、清洁、节能、维护成本较低等方面有明显优势，成为了当代汽车的主要发展方向，是最有潜力的交通工具。电动汽车能源供给装置对于电动车产业而言是不可缺少的重要设备，主要包括直流充电器和交流充电桩两种形式。直流充电器功率大，充电时间段，体积较大，主要用于大型充电站内。交流充电桩一般功率较小，充电时间较长，体积小，占地少。电动车充电模式主要有三种：常规充电、电动汽车充电和更换电池组。常规充电一般需要6小时以上，通常在下班之后的夜间进行。电动汽车充电采用大电流，可在车辆运行驾
驶员休息期间进行，但瞬间负荷大，对配电网运行形成较大冲击。
2电动汽车充电对住宅小区配电网的影响
2.1充电桩接入对配电变压器影响电动小汽车
当接入配电变压器的其他负荷占变压器容量的30~40%时：容量小于500千伏安的配电变压器容量裕度有限，强制接入充电机容易造成配电变压器满载或过载运行，降低变压器运行的经济性；容量大于800千伏安的配电变压器具有较强接纳能力，允许接入一定数量的充电机，每台配电变压器可接入充电机台数在1~5台之间，远小于同等条件下常规充电机接入数量。
2.2电动汽车充电对配电线路的影响
电动汽车充电桩接入低压线路的导线截面要求在120mm2以上，在现有导线截面的配置条件下，充电机应以“干线接入为主，支线接入为辅，进户线不接入”的原则接入。
目前，中压线路导线截面一般按照远期规划一次选定，其中架空线路主干线导线截面标准选择240、185和150mm2，分支线标准选择150、120和95mm2；电缆线路主干线导线截面标准选择400、300和240mm2，分支线标准选择240、185和150mm2。整体来看，现有的10千伏线路导线基本能够满足电动汽车充电站接入的要求。
2电动汽车充电对住宅小区配电网的影响
2.1充电桩接入对配电变压器影响电动小汽车
当接入配电变压器的其他负荷占变压器容量的30~40%时：容量小于500千伏安的配电变压器容量裕度有限，强制接入充电机容易造成配电变压器满载或过载运行，降低变压器运行的经济性；容量大于800千伏安的配电变压器具有较强接纳能力，允许接入一定数量的充电机，每台配电变压器可接入充电机台数在1~5台之间，远小于同等条件下常规充电机接入数量。
2.2电动汽车充电对配电线路的影响
电动汽车充电桩接入低压线路的导线截面要求在120mm2以上，在现有导线截面的配置条件下，充电机应以“干线接入为主，支线接入为辅，进户线不接入”的原则接入。
目前，中压线路导线截面一般按照远期规划一次选定，其中架空线路主干线导线截面标准选择240、185和150mm2，分支线标准选择150、120和95mm2；电缆线路主干线导线截面标准选择400、300和240mm2，分支线标准选择240、185和150mm2。整体来看，现有的10千伏线路导线基本能够满足电动汽车充电站接入的要求。
2.3电动汽车充电对电能质量的影响
电动汽车充电对电压质量的影响主要体现在电压损失引发的末端电压低落问题。根据我国10千伏电压偏差允许值为±7%的要求来看，当充电站10千伏电源线路长度不超过2公里时，电压偏差能够满足国家标准要求；当线路长度超过2公里后，电压偏差普遍严重，需考虑增加导线截面适当降低电压损失。
对于电缆线路，各类型充电站的电压损失均在5%左右，满足国家标准±7%的要求。因此各类型充电站若采用型10千伏电缆线路接入城市配电网，导线截面满足线路安全载流量要求即可。
2.4电动汽车充电对线路损耗的影响
电力网的电能损耗率简称线损率，是电网生产经营企业综合性技术经济指标，也是表征电力系统规划设计水平和经营管理水平的一项综合性技术经济指标。
（1）充电站对架空线路损耗。从电网运行经济性的角度出发，应有效地控制线路损耗，线路损耗按照不超过5%控制，需要将LGJ架空10千伏线路的导线截面适度扩大，减少线路损耗。
（2）充电站对电缆线路损耗。充电站10千伏线路采用电缆接入，按照经济电流密度
电动汽车充电对电压质量的影响主要体现在电压损失引发的末端电压低落问题。根据我国10千伏电压偏差允许值为±7%的要求来看，当充电站10千伏电源线路长度不超过2公里时，电压偏差能够满足国家标准要求；当线路长度超过2公里后，电压偏差普遍严重，需考虑增加导线截面适当降低电压损失。
对于电缆线路，各类型充电站的电压损失均在5%左右，满足国家标准±7%的要求。因此各类型充电站若采用型10千伏电缆线路接入城市配电网，导线截面满足线路安全载流量要求即可。
2.4电动汽车充电对线路损耗的影响
电力网的电能损耗率简称线损率，是电网生产经营企业综合性技术经济指标，也是表征电力系统规划设计水平和经营管理水平的一项综合性技术经济指标。
（1）充电站对架空线路损耗。从电网运行经济性的角度出发，应有效地控制线路损耗，线路损耗按照不超过5%控制，需要将LGJ架空10千伏线路的导线截面适度扩大，减少线路损耗。
（2）充电站对电缆线路损耗。充电站10千伏线路采用电缆接入，按照经济电流密度
选定的YJV电缆能够满足线路损耗的一般要求，大型充电站的线损最大不超过4%，中型和小型充电站的线损最大为10%，应考虑适度扩大导线截面或将线路长度控制在2公里内。
2.5电动汽车充电对对负荷特性的影响
从总体上来看，电动汽车充电负荷的接入，会增大各类负荷的峰谷差，提高负荷率水平。
（1）电动汽车电动汽车充电负荷，抬高了各类负荷的峰谷差和负荷率，峰谷差和负荷率抬高的幅度与渗透率基本服从线性规律；
（2）对商业、企业和居民负荷，电动汽车电动汽车充电负荷，对峰谷差抬高幅度明显高于对负荷率的抬高幅度；
（3）对工业负荷，电动汽车电动汽车充电负荷在各种渗透率下，峰谷差和负荷率抬高幅度变小相对较小，约在2%左右。
随着城市电网负荷密度的不断增大，电动汽车负荷占总负荷的比重逐渐减小，对电网负荷特性的影响也逐渐减小。当电动汽车充电负荷占总负荷的比例超过10%时，充电负荷对总负荷的影响明显，系统负荷因充电负荷的接入而显著抬高；当充电负荷占总负荷的比例为5%时，充电负荷对总负荷的有一定的影响，系统负荷因充电负荷接入而抬高的幅度不
2.5电动汽车充电对对负荷特性的影响
从总体上来看，电动汽车充电负荷的接入，会增大各类负荷的峰谷差，提高负荷率水平。
（1）电动汽车电动汽车充电负荷，抬高了各类负荷的峰谷差和负荷率，峰谷差和负荷率抬高的幅度与渗透率基本服从线性规律；
（2）对商业、企业和居民负荷，电动汽车电动汽车充电负荷，对峰谷差抬高幅度明显高于对负荷率的抬高幅度；
（3）对工业负荷，电动汽车电动汽车充电负荷在各种渗透率下，峰谷差和负荷率抬高幅度变小相对较小，约在2%左右。
随着城市电网负荷密度的不断增大，电动汽车负荷占总负荷的比重逐渐减小，对电网负荷特性的影响也逐渐减小。当电动汽车充电负荷占总负荷的比例超过10%时，充电负荷对总负荷的影响明显，系统负荷因充电负荷的接入而显著抬高；当充电负荷占总负荷的比例为5%时，充电负荷对总负荷的有一定的影响，系统负荷因充电负荷接入而抬高的幅度不
大；当充电负荷占总负荷的比例低于1%时，充电负荷对总负荷影响微弱。
当城市基础负荷总量较低时，承担电动汽车充电负荷接入的能力较弱，加强电网建设的迫切性较强；当城市基础负荷总量较大时，承担电动汽车充电负荷接入的能力较强，允许电网建设适度滞后电动汽车充电负荷要求。
3减少电动汽车充电对住宅小区配电网影响的应对措施
3.1商用车有序充电引导
通过对站内电池的有序充电引导，降低商用车的充电成本，实现充换电站的经济运行，改善负荷特性。可以通过智能优化算法，在保证充电站正常运营的前提下，对充电站内电池组的开始充电时间进行合理的安排，尽量把电池组移到晚上谷段充电。在电动汽车大规模发展起来后，不仅能降低充电电费，还能减少高峰时充电站给电网带来的负荷压力，同时对夜间低谷阶段的负荷进行补充，起到移峰填谷的作用。用某一充电站的发车规则表，对充电站的两种运营模式进行仿真。全天充电电费是结合该充电站现行的10kV一般工商业非普电价及时段划分，不同时段的电价乘以相应的充电电量即可得到全天的充电电费。
从仿真结果可以发现，经过优化后的运营方式相比现行的即换即充模式，充电站全天
当城市基础负荷总量较低时，承担电动汽车充电负荷接入的能力较弱，加强电网建设的迫切性较强；当城市基础负荷总量较大时，承担电动汽车充电负荷接入的能力较强，允许电网建设适度滞后电动汽车充电负荷要求。
3减少电动汽车充电对住宅小区配电网影响的应对措施
3.1商用车有序充电引导
通过对站内电池的有序充电引导，降低商用车的充电成本，实现充换电站的经济运行，改善负荷特性。可以通过智能优化算法，在保证充电站正常运营的前提下，对充电站内电池组的开始充电时间进行合理的安排，尽量把电池组移到晚上谷段充电。在电动汽车大规模发展起来后，不仅能降低充电电费，还能减少高峰时充电站给电网带来的负荷压力，同时对夜间低谷阶段的负荷进行补充，起到移峰填谷的作用。用某一充电站的发车规则表，对充电站的两种运营模式进行仿真。全天充电电费是结合该充电站现行的10kV一般工商业非普电价及时段划分，不同时段的电价乘以相应的充电电量即可得到全天的充电电费。
从仿真结果可以发现，经过优化后的运营方式相比现行的即换即充模式，充电站全天
的电费降低了54.7%，白天最大充电负荷也降低了46.2%，优化效果明显。由于夜间是为了尽早结束充电任务，电池的投入速度达到了快换工位允许的最大速度，出现了最大负荷较大的情况，但是出现在夜间低谷阶段，反而弥补了电网的低谷，有助于配电网的经济运行。
3.2改善电能质量和电网运行经济性
研究结果表明，有序充电可改善电网的节点电压水平，并降低网络损耗。基于已有配电网络和常规用电约束，优化电动汽车大规模接入情况下的充电功率，使之能最大限度地利用已有配电网，提高配网运行的经济性。以网损和充电成本最小为目标，基于网损灵敏度选择优先充电的电动汽车，提出了电动汽车实时有序充电控制策略，该策略可有效降低配电网的网损，并改善配电网的节点电压波形。
3.3满足电动汽车双向互动要求
标准第4.5条规定，当充换电设施具有与电网双向交换电能的功能时，应符合Q/GDW1738《配电网规划设计技术导则》关于电源接入的相关标准要求。随着电池价格的降低和循环寿命的延长，动力电池可以作为分布式储能单元向电网输送电能，发挥削峰填谷的调节作用。当电动汽车反向送电时，应遵循以下原则：1）应对充换电设施接入的配
3.2改善电能质量和电网运行经济性
研究结果表明，有序充电可改善电网的节点电压水平，并降低网络损耗。基于已有配电网络和常规用电约束，优化电动汽车大规模接入情况下的充电功率，使之能最大限度地利用已有配电网，提高配网运行的经济性。以网损和充电成本最小为目标，基于网损灵敏度选择优先充电的电动汽车，提出了电动汽车实时有序充电控制策略，该策略可有效降低配电网的网损，并改善配电网的节点电压波形。
3.3满足电动汽车双向互动要求
标准第4.5条规定，当充换电设施具有与电网双向交换电能的功能时，应符合Q/GDW1738《配电网规划设计技术导则》关于电源接入的相关标准要求。随着电池价格的降低和循环寿命的延长，动力电池可以作为分布式储能单元向电网输送电能，发挥削峰填谷的调节作用。当电动汽车反向送电时，应遵循以下原则：1）应对充换电设施接入的配
电线路载流量、变压器容量进行校核，并对接入的母线、线路、开关等进行短路电流和热稳定校核。2）在满足供电安全的条件下，接入单条线路的送电总容量不应超过线路的允许容量；接入本级配电网的送电总容量不应超过上一级变压器的额定容量以及上一级线路的允许容量。3）具有双向交换电能的充换电设施接入后，配电线路的短路电流不应超过该电压等级的短路电流限定值，否则应重新选择接入点。4）具有双向交换电能充换电设施接入点应安装易操作、可闭锁、具有明显开断点、带接地功能、可开断故障电流的开断设备。5）具有向电网输送电能的充换电设施，其向电网注入的直流分量不应超过其交流定值的0.5%。
4结束语
我国电动汽车行业将步入快速发展期，大量的电动汽车接入配电网的充电行为将为电网和设备带来较大影响。必须有效的调配电动汽车的充电计划，才能对电网产生积极的影响，以确保电网安全、正常运行。
参考文献
[1]陈玉进.电动汽车充电设备特点及对电网影响探讨[J].湖北电力，2019（33）.
[2]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，2017（35）
4结束语
我国电动汽车行业将步入快速发展期，大量的电动汽车接入配电网的充电行为将为电网和设备带来较大影响。必须有效的调配电动汽车的充电计划，才能对电网产生积极的影响，以确保电网安全、正常运行。
参考文献
[1]陈玉进.电动汽车充电设备特点及对电网影响探讨[J].湖北电力，2019（33）.
[2]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，2017（35）
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