Page 62 - 电力与能源2022年第一期

5 6 陈 俊, 等: 低压配电网对电动汽车充电的承载能力

行研究。假设第k 回馈线向n k 户居民供电, 由于 出, 配电变压器的容量和配电线路载流量都限制
载流量的限制而能承受的最大视在功率: 了配电网中可接入的最大电动汽车数量。下面分
别针对变压器和线路的承载能力模型进行分析。
/
(
)
()
S max = 3UI = p n k β cos φ 0 +S EV K E-L 6
———第k 回馈线可承载的最大电动汽 根据《 北京市电力公司客户供电方案编制标
式中 S EV
准( 2011 年)》, 居民住宅每户综合用电负荷指标
车充电视在功率。
根据电动汽车充电同时率的定义以及充电机 p 为 6kW , 居 民 用 电 负 荷 的 需 用 系 数 一 般 为
0.2 , 配电网线路网损率约为 3% , 变压器侧平均
特性可求得:
功率因数需维持在 0.9 以上。同样, 电动汽车充
S EV = p EVNEVK EV ( 7 ) 电的效率能维持在 90% 左右。这些参数在实际
η cos φ 1
———第 k 回馈线可承载的最大电动汽 配电网运行过程中的变化很小, 可视为恒定值。
式中 N k
η
车运行数量;———充电机效率; cos φ 1 ———充电机 通过配电变压器对电动汽车充电的承载能力模型
功率因数, 一般高于电网负荷的平均功率因数。 分析可知, 配电变压器可承受的最大电动汽车运
联立式( 6 ) 和式( 7 ) 可以求得, 第k 回馈线所 行数量 NT 主要受变压器容量 S 、 互同时率 K E-L 、
能承受的最大电动汽车运行数量: 电动汽 车 充 电 功 率 p EV 以 及 充 电 同 时 率 K EV 的
影响。
/ )
( 3UI-p n k β KE-L cos φ 0 η cos φ 1
N k = ( 8 ) 根据式( 5 ) 可得出配电变压器可承载的最大
P EVK EVK E-L
电动汽车运行数量 NT 与变压器容量 S 之间的
因此, 对于如图 1 所示的配电网模型中, 0.4
kV 线 路 载 流 量 限 制 可 接 入 的 最 大 电 动 汽 车 关系:
数量: NT = A 1 S-B 1
n
η
( 1- α ) cos φ 0
NC = ∑ n k k=1 , 2 ,…, n ( 9 ) A 1 = ( 11 )
1 p EVK EVK E-L
1.4 配电网承载能力解析模型 B 1 = K E-L p n βη
电动汽车接入配电网充电, 势必会导致配电 p EVK EVK E-L
网负荷的增长。若大规模电动汽车集中在负荷高 在特定的 充 电 功 率 和 充 电 方 式 下, A 1 和 B 1
都可视为恒定值。因此, 配电变压器可承受的最
峰时段接入充电, 将进一步因“ 峰上加峰” 而增强
大电动汽车数量 NT 将随着变压器容量 S 的增大
配电变压器和线路的阻塞水平, 甚至导致设备功
而线性增加。
率过载。
同理, 可以得到最大电动汽车数量 NT 与互
配电网对电动汽车充电的承载能力主要取决
同时率 K E-L 的关系:
于配电变压器和线路对于电动汽车的承载能力。
/
在不考虑电动汽车充电对电能质量的影响下, 如 NT = A 2 K E-L -B 2
η
图 1 所示的配电网可 承载的最大电动汽车运行 A 2 = S ( 1- α ) cos φ 0 ( 12 )
p EVK EV
数量:
p n βη
B 2 =
, ) ( 10 )
N = min ( NT NC
p EVK EV
由建立的配电网对于电动汽车充电负荷的承 在特定的充电功率和变压器 容 量 的 配 电 网
载能力解析模型可以看出, 变压器容量和配电网 中, A 2 和 B 2 都可视为恒定值。因此, 配电变压器
线路载流量的限制共同决定了配电网对于电动汽 可承受的最大电动汽车数量 NT 将随着互同时率
车充电的承受能力。同时还具体受到电动汽车充 K E-L 的减小而显著增大, 而且 K E-L 越小, NT 的增
电负荷与基础负荷之间的互同时率、 电动汽车充 加速度越快。

电功率等参数的影响。 最后分析 NT 与电动汽车充电功率 p EV 和充
电同时率 K EV 之间的关系。与前述的参数不同,
2 配电网承载能力分析
p EV 和 K EV 并非两个相互独立的变量, 充电同时率
通过基于变压器和线路功率限制建立的配电 K EV 会随着充电功率 p EV 的增大而减小。因此, 定
网对电动汽车充电负荷承载能力解析模型可以看 义单位最大充电功率 p m= p EVK EV 由式( 3 ) 可以
,