Page 61 - 电力与能源2022年第一期

陈 俊, 等: 低压配电网对电动汽车充电的承载能力 5
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的影响。但是其结果很难具备一般性, 对于未来 系数。
大规模电动汽车接入配电网的应用很难给出建设 电动汽车充电负荷主要受充电机功率、 日行
性的建议。 驶里程数、 开始充电时刻这 3 方面因素的影响。
因此, 本文基于最常见的辐射型配电网模型, 因此, 居民区电动汽车充电负荷曲线可以基于对
采用数学解析的方法建立低压配电网对电动汽车 车辆行驶规律的数学统计, 通过多次蒙特卡洛模
充电负荷承载能力的分析模型, 可全面准确地揭 拟得到 [ 6 ] 。与电网基础用电负荷曲线一样, 电动
示影响配电网中可接入的最大电动汽车数量的各 汽车充电负荷曲线也会在不同时刻出现“ 峰值” 与
影响因素及其变化规律, 为将来大规模的电动汽 “ 谷值”。考虑变压器对电动汽车充电的承载能力

车接入提供理论基础和建设性建议。 时, 需要以接入配电网的充电负荷峰值进行分析。
对于含有电动汽车充电负荷的配电网而言, 电动
1 配电网承载能力解析模型
汽车充电的最大有功负荷:
1.1 配电网模型
P EV = P max ( 2 )
低压配电网对电动汽车充电承载能力, 是指 η
配电变压器 0.4kV 侧线路和设备可以承受的最 式中 P max ———电动汽车充电负荷曲线的峰值;
大电动汽车运行数量。国内现有的低压配电网在 η ———充电机效率。
建设过程中所采用的接线方式主要有 4 种, 即放 为了明确电动汽车充电负荷曲线峰值与电动
射式接线、 普通环式接线、 拉手环式接线以及拉手 汽车数量之间的关系, 定义充电负荷同时率 K EV
格式接线 [ 13 ] 。但是无论采用何种接线方式, 用于 为同时充电的最 大车辆数占电动汽车总量的比
居民区的低压配电网均由最基本的辐射型结构组 例, 则电动汽车充电负荷曲线的“ 峰值” 与电动汽
成。为了不失一般性, 本文选择配电网中最基本 车数量之间的关系可表示为:
的网络为研究对象, 其拓扑结构如图 1 所示。 P max =p EVNEVK EV ( 3 )
———实际
式中 p EV ———单台车的充电功率; NEV
运行的电动汽车数量。
为了定量分析电动汽车充电负荷与基础负荷
之间的关系, 定义充电负荷与居民用电负荷互同
时率 K E-L 即接入电动汽车后配电网总负荷峰值
,
图 1 配电网模型
占电动汽车充电负荷峰值与基础负荷峰值之和的
图 1 中, T 为 10kV 变压器, 其低压侧接有n
比例。则在变压器满载运行时, 根据配电网中功
回馈线, 各馈线末端接入居民用电负荷。本文基
率平衡有如下关系:
于配电网模型以及假设条件, 并结合电动汽车充
Scos φ 0 1- α ) = P EV +P L K E-L ( 4 )
(
)
(
电负荷的特点, 开展低压配电网中变压器和配电
式中 S ———配电变压器容量; cos φ 0 ———变压器
网线路对于电动汽车充电的承载能力分析, 进而
侧平均功率因数; α ———配电网网损率。
建立配电网对于电动汽车充电负荷承载能力的解
联立式( 1 ) ~ ( 4 ) 求解, 可得配电变压器可承
析模型。
受的最大电动汽车数量:
1.2 变压器承载能力解析模型
(
[ Scos φ 0 1- α ) -K E-L p n β ] · η
分析变压器对电动汽车充电 负 荷 的 承 载 能 NT = ( 5 )
p EVK EVK E-L
力, 首先需要明确配电网的基础负荷。假设低压 1.3 线路承载能力解析模型
配电 网 中 0.4kV 馈 线 末 端 均 接 入 普 通 住 宅 负 在如图 1 含有电动汽车接入的配电网中, 除
荷, 根据每台变压器下住宅总数可求得其基础用 了变压器负载率的限制外, 0.4kV 侧线路的最大
电负荷: 载流量的制约也是配电网对电动汽车充电负荷承
P L =p n β ( 1 ) 载能力的主要影响因素。
式中 p ———普通居民住宅每户综合家电日负荷 针对配电线路对电动汽车充电负荷的承载能
值; n ———该区 域 的 住 户 数;———居 民 用 电 需 用 力分析, 可以选取图1 中任意一回0.4kV 馈线进
β