电动汽车充电对电网的有利影响

【摘 要】随着石油资源短缺，消耗石油的同时，也会随着产生空气污染和温室气体。而中国的石油消耗量非常巨大，可以预见，在未来，石油将会制约着我国经济的发展。在这种情况下，发展电动汽车可以被看作为替代当前化石燃料的的车辆的最佳方案之一。不仅如此，电动汽车接入电网也会对电网带来一些有利的影响，例如调频、调峰等。

【关键词】电动汽车；电力系统；调峰；调频

0.引言

作为一种新的类型的交通工具，大规模的使用电动汽车可以明显减少中国的石油资源的依赖，提高能源通道的安全性。2010年，中国消费石油总量为4.286亿吨，占全世界比重10.60%，是世界继美国之后第二大石油消费国，相比2009年消费总量3.882亿吨，同比增长10.4%，而机动汽车的燃油消耗约占全国总消耗的1/3，随着汽车保有量的不断增加，对石油的消耗会迅速增长，这也使得我国石油对外进口的依存度不断增长。另外，汽车尾气也会造成了极大的环境污染，汽车在行驶过程中会产生大量的有害气体，不仅污染环境，而且有害于人体健康，这些有害的气体在大气中发生化学反应还会形成光化学烟雾。为了实现节约能源与减少环境污染的良好结合，发展电动汽车将注定是汽车行业未来发展和推广的主要方向，并且能带动上下游产业的发展，促进新兴产业的发展，促进清洁能源的发展，对交通运输行业和电力行业节能减排具有重要的意义[1]。大量电动汽车作为一种特殊的负载，电动汽车接入电网后，会出现以下一些问题，例如增加对电网的负担；增加峰值；影响电能质量等等。但如果合理利用，大量电动汽车充电对电网也可以起到积极的促进作用，主要表现为调峰、调频等方面。

1.电动汽车充电负荷管理

1.1影响充电负荷的因素

电动汽车的充电负荷是影响电力系统的主要因素，充电负荷反映了电动汽车对电力系统产生的影响；这种影响的结果，在很大程度上取决于充电负载特性。充电负荷性质复杂，主要取决于以下因素：

（1）电动汽车动力电池特性。包括电池类型、容量、充电特性等[2]。

（2）出行需求：主要指用户的出行时间、行驶里程、出行频率还有出行目的等。它们决定了用户的电能需求情况、充电时间以及获得充电服务的情况。

（3）电动汽车的发展规模。不同国家和地区电动汽车发展的趋势不尽相同，而电动汽车发展的规模决定了电动汽车充电负荷的整体特性[3]。

（4）电池特性：包括充放电速率、电池容量和充放电曲线等，决定了实际的充电负荷和充放电功率曲线。

1.2电动汽车充电负荷模型

单辆电动汽车充电行为受到电动汽车用户使用习惯、电池特性等因素的影响，存在很大的随机性。随着数量的增加，大量电动汽车充电行为特征将符合一定的概率模型，因此可以采用蒙特卡罗方法[4]研究大量电动汽车接入电网充电负荷模型，蒙特卡罗方法，也称随机抽样方法，或统计实验法，不同于一般的数值计算，它是用概率模型进行近似计算的方法[5]。

2.电动汽车充电对电网的正面影响

大规模的电动汽车接入电网，如不加任何引导和控制，会对电网带来很大的负面影响，但是，电动汽车作为一种特殊的负载，对电网也可以起到积极的促进作用，主要表现为调峰、调频、作为分布式电源为电网做补充、为新能源接入电网平抑扰动。

2.1电动汽车参与调峰

调峰，即调节电网的峰谷。通常情况下，负载在24小时内对电力的需求是不均衡的，从表1可以看出，10点到22点是用电高峰期，而凌晨属于用电低峰期，用电量在高峰期和低峰期的差别通常很大。电动汽车的电池完全可以将其看作一种储能装置，在用电低峰期从电网中吸收电能，在用电高峰期将电能反馈给电网，起到削峰填谷的作用。电动汽车无法参加削峰，但可以参与填谷，即在负荷低谷时段充电。用电动汽车调峰，还可以实现经济效益和社会效益双赢的效果，在满足电动汽车作为交通工具的前提下，利用其闲置的时候参与V2G调峰，一方面用户可以获得经济上得利益，另一方面，减少了传统调峰时所需要增设的机组容量和其他设施，提高了电网的经济性。

2.2电动汽车参与调频

电力系统中，电能质量的重要的一项指标就是电力系统的频率，它是电力系统运行的重要控制参数，反映着电力系统输出有功功率和负荷之间的平衡关系。电网要正常运行，必须时刻保持电力输出和负荷之间的平衡，不能偏离频率额定运行点。为维持电网频率的稳定，电力系统通常安排有一定数量的发电机组处于旋转备用状态，随时准备调频。电动汽车接入电网后，增减接入数量方便快捷，充放电的自动化程度很高，因此，可以通过集中调度来辅助电网调频，当电网的频率出现波动时，快速做出响应，维持电网频率的稳定。而且相比调峰时电动汽车可能要深度的充放电，调频时处于浮充电状态，这样对电池的损害较小，调频代价较低。

3.结论

电动汽车低污染，低消耗的优点使其成为汽车行业未来发展的方向，各国政府和相关企业投入了大量的人力和物力进行研发生产。尽快地推广普及电动车，对于缓减资源与环境的双重压力也有着重大的意义。尤其像我国存在着人口众多、汽车数量庞大、石油资源不足等因素，对于电动汽车有着更大的迫切性。但同时大规模的电动汽车充电对电网造成的影响也成为了人们关心的问题，电动汽车作为一种特殊的负载，对电网既有负面的影响但也有积极的作用。

从电动汽车充电未来的发展趋势来看，主要是在配电网中安置充电站和充电桩，满足电动汽车充电，并且充电时峰谷电价，鼓励大家在负荷低谷时充电，起到填谷的作用。随着电动汽车普及，分布式家庭充电将会成为电动汽车的主要充电方式，同时也将给电网带来新的挑战，这也是电网公司必须要考虑的重要方面。 [科]

【参考文献】

[1]Boulanger A G，Chu A C，Maxx S，et al.Vehicle electrification：status and issues[J].Proceedings of the IEEE，99（6）：1116-1138.

[2]张文亮，武斌，李武峰，等.电动汽车我国纯电动汽车的发展方向及能源供给模式的探讨[J].电网技术，2009，33（4）：1-5.

[3]胡泽春，宋永华，徐智威，罗卓伟，占恺峤，贾龙.电动汽车接入电网的影响与利用[J].中国电机工程学报，2012，32（4）：2-2.

[4]田立亭，史双龙，贾卓，等.电动汽车充电功率需求的统计学建模方法[J].电网技术，2010，（11）：126-130.

[5]吴海霞，刘潞锋.蒙特卡罗方法在实际问题中的应用[J].太原师范学院学报，2009，8（1）：76-77.