电动汽车充放电特性分析

电动汽车充放电特性分析

摆志俊1冉江云2孙军海3王文博4

（国网新疆电力有限公司奎屯供电公司新疆奎屯833200）

摘要：随着国家生态文明建设、节能减排工作力度的不断加大，新能源汽车的发展必将成为促进交通行业能源消费转型升级的重要关键点。电动汽车作为新能源汽车主要类型之一，大规模发展并接入配用电网络充放电，将对电网的安全稳定运行带来新的变化，本文重点分析电动汽车的充放电特性，为进一步优化配用电网络智能调控策略奠定技术基础。

关键词：电动汽车负荷特性充电放电

1引言

电动汽车的快速推广和应用推动我国充电设施的建设。截止2017年10月，全国公用充电桩19.5万个，较2016年增加了80%，加上私人的充电桩总数超过38万个。根据规划，2020年我国的新能源汽车总量将达到500万辆，2030年将达到8000万辆，充一次电的充电量将达到30亿千瓦时。随着电动汽车大规模接入配用电网络充放电，将对电网的安全稳定运行带来新的变化，本文将重点分析电动汽车的充放电特性，为进一步优化配用电网络智能调控策略，将电动汽车充放电、分布式电源发电和电网的运行有机结合奠定基础。

2电动汽车概述

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。电动汽车按驱动类型分为三种类型：纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车。以上三种电动汽车在市场中都占有一定数量的份额，但是考虑到电动汽车的工作特性，只有纯电动汽车可作为柔性可调度资源，参与到配电网智能用电优化运行控制当中。

3电动汽车充放电影响因素分析

电动汽车充放电特性主要受用户充放电行为影响。用户充放电行为主要指电动汽车开始充（放）电的时刻、充（放）电时长及充（放）电地点。按照电动汽车的用途分类，一般分公务车、私家车等类型，下面进行车辆用户行为特性分析。

参考2015南京市交通发展年度报告给出的私家车用户上班、下班出发和到达车辆比例，如图3.1和图3.2所示。

另外，根据某典型的公共楼宇实际调研情况来看，其公共楼宇私家车的平均停车时间为79.78分钟。

4电动汽车充放电负荷特性分析

1）不同职住空间内电动汽车充电功率特性预测

商业区电动汽车负荷在早9时出现高峰，在晚间受餐饮、娱乐等行业影响迎来第二个高峰。工业园区受作息规律影响电动汽车负荷呈波浪形态，24小时内周期变化。学校聚集区域电动汽车负荷集中在白天，而且除中午负荷减小外其他时刻负荷比较平均。

2）考虑电池充电特性的电动汽车充电功率预测

在以上的群体电动汽车充电功率预测过程中，均把电动汽车动力电池组的充电过程近似看做为恒功率充电，锂电池在充电过程中功率随电池SOC有一定的变化，因此在电动汽车接入电网时，初始时刻的电池SOC不同将导致单辆电动汽车的充电功率曲线不同。由于功率波动幅度较小，可以将充电功率随电池SOC的变化趋势近似作为充电功率随时间的变化趋势，并保证电池从SOC为0到1的充电完整过程平均功率为3.3千瓦，从而得到电池组充电功率随时间的波动结果。将该结果带入蒙特卡洛模拟过程中的“叠加充电功率”步骤，由之前的恒功率叠加变为实际充电功率叠加。

电动汽车实际充电功率带入后的模拟结果与近似恒功率充电时模拟结果有仅有细微的差别，在电动汽车到达相对集中的时间段（9:00、19:00左右），充电功率峰值略有下降，持续时略微增长；在电动汽车到达相对分散的时间段（如18:00~21:00），该影响被淡化。

3）非工作日电动汽车充电特性变化

非工作日电动汽车充电所需电量有所下降，这和非工作日车主用车减少的实际情况相符。在两种充电模式下，电动汽车非工作日充电功率曲线与工作日相比波动大幅减小，事实上，工作日充电曲线的两个高峰都是由上班、下班行为导致的。非工作日晚8点左右也出现充电高峰，这是由商业区流动车辆充电高峰、工业园区三班制上班到达高峰、部分工作日仍然上班的车主下班到达高峰同时作用的结果。

5电动汽车充放电控制策略分析

1）电动汽车容量模型分析

为了分析电动汽车平衡负荷波动的控制潜力，首先需结合电量及功率研究区域内电动汽车容量模型[2]:

6结论及展望

1）通过电动汽车充放电负荷模拟结果可以看出，尽管不同功能区域内电动汽车用户行为有一定差异，但在城市配网范围内用户行车规律呈现出一致性，充电时间较为集中，导致充电负荷呈现出明显的波动，对配网的用电负荷将带来新的峰值增加值。

2）以平衡负荷波动为目标建立了电动汽车充放电的控制模型，为进一步研究电动汽车参与配网需求侧管理，智能响应配网功率平衡需求、缩小峰谷差积累了经验和技术基础。

参考文献：

[1]罗卓伟,胡泽春,宋永华,等.电动汽车充电负荷计算方法[J].电力系统自动化,2011,35(14):36-42.

[2]赵明宇,徐石明,高辉,等.基于模糊K-means算法的电动汽车应急供电策略[J].电力系统自动化,2016(5):91-95.

[3]周天沛.微网中的分布式电源和储能资源的优化运行与管理研究[D].中国矿业大学,2015.

[4]杨洪明,熊脶成,刘保平.插入式混合电动汽车充放电行为的概率分析[J].电力科学与技术学报,2010,25(3):8-12.