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专访国网北京经济技术研究院配电网规划设计中心新技术处处长宋毅
来源: | 作者: | 发布时间: 2021-03-11 | 26 次浏览 | 分享到:

  电动汽车是新能源汽车发展的重点方向之一,对于节能环保、减少碳排放污染具有重要意义,未来电动汽车的大规模接入,将给电力系统规划和运行带来不可忽视的影响。记者就相关问题采访了主要从事配电网规划、分布式电源与电动汽车接入的国网北京经济技术研究院配电网规划设计中心新技术处处长宋毅。

  《电能质量》:对《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》的看法?

  宋毅:发展指南对电动汽车及充换电设施发展提供了很好的现实指引,不仅提出了我国“十三五”阶段充电基础设施发展的总体目标,而且还提出了分区域和分场所建设的目标与路线图。分区域建设目标共分加快发展地区、示范推广地区、积极促进地区等3部分,到2020年新增集中式充换电站超过12100座,分散式充电桩超过480万个,能够满足超过500万辆电动汽车充电需求。分场所建设包括公共服务领域专用停车场所、居民区、公共机构、在交通枢纽、城际高速公路服务区共5各方面。分区域和分场所的建设思路为充电基础设施建设及配套电力工程建设发挥重要指导,有利于电动汽车充电基础设施与城乡发展、与电力基础设施协同。

  《电能质量》:电动汽车充电可能引起的主要电能质量问题及对应治理措施,例如电动汽车充电谐波分析及控制措施;电动汽车充电无功分析及补偿措施。

  宋毅:电动汽车接入带来的主要电能质量问题是谐波。谐波治理一方面从用户侧入手,严格执行充换电设备接入电网的准入标准,另一方面加强电网侧系统谐波治理,采用APF等滤波装置,抑制谐波污染。此外,还应考虑采用专用配变的方式,将充电负荷与其他用电负荷隔离,便于集中治理。

  电动汽车充电基础设施接入的无功补偿一般按照“同步设计、同步施工、同步投运、同步达标”的原则配置。接入10kV电网的功率因数应不低于0.95,非车载充电机功率因数应不低于0.9,不能满足要求的应安装就地无功补偿装置。

  《电能质量》:电能质量问题是否会制约电动汽车的发展,需要采取哪些措施避免电能质量问题?

  宋毅:电能质量问题影响充电基础设施的建设选址和接入方式,对电动汽车发展具有一定影响,但不会制约电动汽车的发展。针对充电设备带来的谐波污染等问题,可以总结出以下对策:

  (1)贯彻执行与谐波相关的国家标准,从总体上控制供电系统谐波水平。

  (2)增加换流装置的相数,换流装置是主要的谐波源之一,当脉动数由6增加到12时,可以大大降低谐波电流有效值。

  (3)增装无功补偿装置,提高系统承受谐波的能力。

  (4)加装滤波装置。

  《电能质量》:电动汽车充电给电网带来哪些新问题和新要求?

  宋毅:大量电动汽车的无序充电产生额外的充电负荷,需要增加了电网的供电裕度,特别是个别高峰时段的充电负荷可能导致线路阻塞,所形成的高峰负荷也可能超出预期水平。电动汽车充电负荷和电动汽车充电机产生的谐波电流将增大配电变压器和线路的负载率,并对配电变压器的寿命产生影响,因此需要对现有的电力设备进行升级。

  另一方面,电动汽车大多数处于闲置状态,可以通过有序充电方式控制其充电功率和时间,发挥电动汽车作为移动储能设备的潜力,为电网提供削峰填谷,调压调频等多种辅助服务。因此未来电网需要提供适用于电动汽车与电网交互的通信网络和监控系统。在电力系统规划时需要考虑电动汽车与电网的交互特性,协调电动汽车充换电设施的发展规划,减小投资与运营成本,支持电力系统的经济可靠运行。

  《电能质量》:电动汽车的充电模式及充电站对电网电能质量的影响》?

  宋毅:由于电动汽车的充换电设施一般在配电系统中设置,因此电动汽车充电对电网质量的影响主要反映在配电网层面。首先电动汽车充电在空间上和时间上具有随机性的特点,会带来配电网三相不平衡的问题,需要考虑通过采用合适的控制手段,将充电负荷合理分布在三相上,尽量保证配电网线路的三相平衡性。第二,电动汽车在高峰时段的充电负荷,将增大电力系统调峰调压的难度,反映在电能质量上,会造成线路负荷过大,节点电压偏移增大,导致部分末端节点电压越限。针对电压偏移问题,应当采取电动汽车有序充电模式,通过电力通讯网络发送控制指令或采取激励措施,引导电动汽车用户在负荷低谷进行充电。此外,电动汽车充电机等电力电子设备在充放电过程中产生的谐波电流也影响配电网的供电质量,需要治理充电站带来的谐波污染。

  《电能质量》:电动汽车接入对电力系统的影响?

  宋毅:随着电动汽车的广泛接入,电动汽车在充电站等充换电设施处产生的充电负荷随之增大,造成电力供给不能满足负荷需求,电力系统将无法安全可靠运行。大量充电负荷的聚集将引起新的负荷高峰,并影响电网中有功功率和无功功率在各线路上的分布,增大网损和电压偏移。随着电动汽车渗透率的不断提高,电动汽车充换电设施产生的谐波电流和无功功率的消耗将使电力系统对各种扰动的抵抗力下降,供电可靠性减弱。网损的增加和电动汽车接入对供电裕度的要求将加大电力设备更新升级的投资。此外,考虑到对电动汽车充放电合理调度可能带来的经济效益,需要电力系统提供相应的通信技术和控制手段,通过制定合理的充放电策略和激励措施,鼓励用户参与电网互动,有效避免大规模电动汽车接入带来的负面影响,并且改善电力系统运行的安全可靠性和经济性。

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