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大规模电动汽车充电给电网带来的挑战和对策

北极星电力会展网 来源:能源e直播 作者:李德胜 2018-05-16 09:48:52

②功率冲击大:

这个问题分为以下三个层面:

第一个层面,从大电网方面来看,做一个保守估算:若按照2030年8000万辆电动汽车,每辆车2万公里这个边界条件来计算,全年总充电量为3200亿度,总体耗电规模接近1000亿左右,是去年三峡年发电量的3.3倍。凭空多出如此庞大的电量对电网冲击巨大,对于调度控制也非常困难。

第二个层面,以一个配电单元,居民小区为例,如果一个630的变压器,都采用7kW慢充,即便是最多支持90台车(具体容量还需根据小区总体配电的情况及公共桩的情况具体计算),由于无序充电造成过负荷,规模化之后情况将更严重。

第三个层面是单个充电桩本身,现在单枪最大功率在180kW左右,现在的受电弓或者未来的大功率液冷设备,可以支持500kW以上的大功率充电,短时的冲击带来的电网电压问题、谐波问题等都非常突出,需要研究对策。

③频率调节难

在频率调节方面,由于交流电网的频率特性是一个全网的特性,一旦出现问题,可能波及全网,必须引起足够的重视。

目前,我国大电网由于特高压交直流的飞速发展,且以及风电光伏等间歇性能源和电动汽车的电力电子负荷大量并网,整个电网呈现电力电子化特征,转动惯量下降,调节能力下降,在交直流电网的耦合影响下,还可能发生故障的传导,变成全局的影响。

上图是发生在华东电网的一次事故,某个直流故障后,电网损失大量功率,由于处于低谷负荷,且调节能力下降,导致了电网频率下降了0.5Hz。在这个方面,电网已经做了大量的工作。

④电压控制难

在电压控制方面,主要体现在由于重载过负荷引起的低电压问题,及待机轻载时的功率因素问题。由于充电过程中存在电力电子变换,控制不好,会导致谐波超标等电能质量问题。目前按照相关标准要求,高压侧谐波总含量要控制在4%左右,低压侧要求要低于5%,这对充电桩的设计提出很高的要求,尤其体现在大功率充电和整个桩群的电能质量控制。

⑤电能损耗高

整个充电的过程,会产生变压器的损耗、电缆线损、电压模块的转换损耗等,充电损耗率在10%左右。按照这个数量计算,2020年电损将达到20亿度;2030年将超过300亿度。300亿是什么概念呢?它相当于整个海南省全年的用电负荷。因此,在提升能效水平、降低能耗方面,我们也需要加大投入力度和研发力度。

 

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