电动汽车对电力系统的影响及其调度与控制问题

吴爽 高怡楠

【摘要】在过去的许多年间，电动汽车作为一种新型的汽车种类，不仅引起了各界的广泛关注，而且在科技研发中获得了巨大的进步。因此本文首先主要从经济效益、环境友好性、政策支持、技术可实现性等方面讨论了电动汽车对电力系统的影响，之后对电动汽车对电力系统的正反两方面影响进行分析，并且讨论了相对应的电动汽车的调度与控制问题。

【关键词】电动汽车;电力系统;容量;安全性

电动汽车在国内外市场已经兴起许久，相较于传统的内燃机汽车，电动汽车具有很大的优势和亮点。但是，与内燃机汽车的发展规律相似，电动汽车在开始风靡市场的初始阶段也存在诸多问题，例如电力系统动力不足、电池容量难以满足要求、使用时间较短等。很难与石油燃料所具有的易于输送、动力强劲等优点相提并论。但在过去的几年中，随着研发人员对电池和电力系统的改进，使得电动汽车获得了突飞猛进的发展和进步。

1、电动汽车对电力系统产生的影响

1.1电动汽车对电力系统产生的正反影响

电动汽车的广泛应用对电力系统各方面的性能产生了更高的要求，从而电力系统的经济效益和安全性能都急需提高和加强。越来越多的电动汽车作为用电设备接入到电力系统中以后，巨大的用电量和复杂的用电结构对电力系统的稳定运行必将产生巨大的影响。通常，这种影响是具有两面性的，一方面是电动汽车进入家庭用电系统所产生的负面影响，主要是在经济方面，电池的超大容量所使用的电量将会成为家庭財政支出的一笔重要负荷。而对于电力供应系统来讲，需要通过各种合理的方法来增加电力输出，以满足居民和企业对电力使用量的要求。同时在一天中的用电高峰期，则可能产生居民集中对电动汽车充电等情况，导致电压不足、集体断电等问题。另一方面，电动汽车也会对电力系统产生一定的积极影响，除了促进供电公司的效率改进，增加电力供应系统的经济收益之外，更重要的是在节能减排对环境保护所发挥的积极作用。

1.2电动汽车对电力系统所产生的负载

电动汽车通过从电力系统对电池进行充电来获得动能储备，在运行过程中汽车再将电池中储存的电能释放，转换为汽车行驶的动能，因此要保证电力系统的安全性和稳定性就必须研究电动汽车对电力系统产生的负荷大小 [1]。

关于研究方法，可以采用蒙特卡洛模拟方法对充电过程中的实际功率大小进行研究。为了保证研究的普适性和一般性，需要对不同标准下的电动汽车的性能和要素进行研究，一般应该通过绘制曲线图增加研究结果的直观性。另外，当前国际上所使用的电动汽车的电池主要包括锂离子电池和铅酸电池两种，因此要分别研究两种电池充电时电力系统所产生的负载大小曲线和其他特性。

2、电动汽车充放电对电力系统的影响

电动汽车作为一种新型的由电力驱动的驾驶工具，将逐渐在当前的电力系统中占有重要的角色。在部分发达国家中，电动车所占的电力系统负载已经高达7%～10%。研究表明，假如不能合理地安排这些电动汽车的充放电问题，将会给电力系统造成巨大的不利影响。因此，必须对电动汽车的充电问题进行调整和优化，以适应电力系统当前的状态[2]。

而最新研究表明，夜间充电不仅可以增加电池的使用寿命，同时提高电力系统的使用效率，但同时也可能会大幅度增加配电系统的损耗，恶化能源利用的效率。除此之外，在较高的电池渗透率的情况下，将可能会改变电力系统的负载曲线，引起局部电路功率下降。将电动汽车驾驶和电力系统状况相结合进行相关的仿真模拟，获得相应的仿真曲线可以对电动汽车对供电系统的影响进行较为有效合理的研究。

电动汽车充放电时对电力系统的影响主要包含电力配送、电力运输、供电发电三个主要方面。对于现有的输电系统和输电线路，虽然总体的发电量可能能够满足整个区域的用电容量，但是其线路宽裕度可能并不足够。因此必须考虑通过电动汽车的储能功能来平衡电力系统的再生能源问题，进行电压和用电功率的调控。

3、电动汽车的控制和调度现状研究

在当前的研究状况中，科技界已经广泛认识到要解决电动汽车对电力系统的不利影响，更好的推进电动汽车产业的发展，必须探索出先进的对电动汽车的控制和调度模式。针对这类问题，学术界已经建立了旨在减小配电系统损耗和电压波动的解决模型，其中包含了对电力负载的实时监测和相应约束。并且提出供电系统可以制定浮动阶段电价，鼓励电动汽车用户在一天中电价最低的时间段进行充电并且配合使用调压设备，以保证电压的稳定性，提高对电力能源的使用率，降低经济负担[3]。

除此之外，为解决电动汽车对电力系统的控制和调度问题，结合传统的控制优化模式，建立了新的解决方案，由于电动汽车的控制和调度是一个整体，所以必须结合起来进行研究[4]。电动汽车的控制和调度主要是为了平衡电动汽车在充电和放电过程中对电力系统的运行产生的影响，当前最有效的解决方法是通过分区分层的模式进行调控，通过局部的计算机算法在每个层和每个区块内寻求能够有效调控的局部最优解，并且将得到的结果进行认真的数据分析，首先找到第一个有效的节点，然后通过第一个节点逐层深入，寻找其他的关键节点，从而构建出准确的数学模型，通过精确的数字分析来实现精准化调度。

结语：

研究电动汽车对电力系统的影响及其调度与控制问题对促进电动汽车这项可再生能源产业的发展具有重要意义。随着全球环境的不断恶化，许多国家都相继出台了相应的政策鼓励推进电动汽车的研究和发展。电动汽车的推广不仅能够增加环境效益，而且能够有效保证能源安全。但同时也存在许多负面问题，因此必须重视对电动汽车在电力系统中的调度和控制等问题的研究，促进电动汽车产业快速高质量发展。

参考文献：

[1]赵争鸣，刘方，陈凯楠. 电动汽车无线充电技术研究综述[J].电工技术学报，2016，31（20）：30-40.

[2]李志伟，赵书强，刘应梅.电动汽车分布式储能控制策略及应用[J].电网技术，2016，40（2）：442-450.

[3]王璟，王利利，郭勇，等.计及电动汽车的微电网经济调度方法[J].电力系统保护与控制，2016，44（17）：111-117.

[4]贾龙，胡泽春，宋永华，等.储能和电动汽车充电站与配电网的联合规划研究[J].中国电机工程学报，2017，37（1）：73-83.

作者简介：

吴爽，国网浙江乐清市供电有限公司，浙江乐清;

高怡楠，国网浙江乐清市供电有限公司，浙江乐清。