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问题:充电负荷对电网构成挑战
目前,在电动汽车和充电基础设施快速发展的同时,不断上涨的充电负荷也对城市电网构成了负担。
“大规模电动汽车充电将对现有配电网带来明显影响,若不对充电负荷采取干预措施,势必增加发电及输配电基础设施投资。在配电网方面,电动汽车充电将带来加速变压器损耗、提高线损、引发配电网线路拥堵等问题,导致系统可靠性下降。”自然资源保护协会(NRDC)研究员金亨美告诉记者。
此外,配电变压器过载也成为了电动汽车规模化运行的主要限制因素之一。电动汽车接入造成的负荷变化可能引发分时段局部配电变压器过载,导致变压器内温度升高,从而导致变压器油劣化变质、变压器内绝缘材料加速老化,从而缩短变压器的寿命。据刘坚介绍,通过对27个居民小区和21座商业办公楼宇进行分析发现,在交流慢速充电模式下,当电动汽车保有量占总车辆比重低于20%时,绝大多数居民小区和商业楼宇无需对10千伏配网进行改造。
对于直流快速充电而言,若电动汽车保有量占比达到20%,则有21个居民小区需要进行配电变压器改造,1个居民小区需要同时进行10千伏线路改造;12个商业楼宇需要进行配电变压器改造,5个商业楼宇需要同时进行10千伏线路改造。
此外,由于电动汽车充电机内含整流装置,而整流装置作为非线性负载,会对电网产生谐波污染。“慢速充电桩充电功率相对较小,其影响主要集中在变压器及线路容量方面,对配电网的谐波冲击有限,但大型充电站因单点大容量并网所导致的谐波污染不容忽视。”金亨美补充说。
解决:对电网具有多重价值
大规模电动汽车充电对电网带来的影响显而易见,但解决的办法也已清晰。
《研究》指出,电动汽车可通过需求响应的方式动态调节其充电功率,以实现其在电力系统中的多重应用价值。
“通过优化充电策略,电动汽车的普及不仅不会对电网运行带来明显冲击,反而可以成为高质量的系统调节资源。同时,车载电池也可作为储能设备用于需求响应。在美国已有多种需求响应或电力市场机制有助于激励电动汽车实现降低系统运行成本、延缓输配电设施升级、减少线路拥堵及提供辅助服务等应用价值。”刘坚说。
除此之外,《研究》还进一步指出,电动汽车有序充电还将起到降低网损、缓解输电拥堵、提高供电质量和供电可靠性等作用。
案例:分时电价比拉大至6:1后,上海参与需求响应的用户比例将提升至90%
众所周知,电动汽车有助于改善城市空气质量,并提升国家能源安全,因此近年来受到了国家与地方的扶持。在此背景下,上海市电动汽车规模进入了高速发展阶段。
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