论文部分内容阅读
摘 要：现阶段，能源紧缺现象在不断加剧，新型电力能源作为我国汽车行业的必备能源，在电动汽车广泛的应用过程中，配电系统与充电网络的进一步完善促进了电动汽车的推广与使用范围，因此，完善配电系统与电动汽车充电网络之间的协调关系对推动我国电力汽车领域的快速发展具有显著意义。
关键词：配电系统；电动汽车充电网络；协调规划
1 对充电基础设施进行分析
1.1 分散式充电桩
现阶段的电动汽车的能源补给方式主要采用分散式充电桩，其布设质量对实际的电动汽车充电网络服务水平产生一定的作用。就较为专业性的角度而言，配电系统中每个节点分散式充电桩的整体数量是由其充电需求总量进行逐渐明确的。
1.2 快速充电站分析
就实用价值的角度而言，电动汽车的用户通常会选择分散式的充电桩能源补给方式，这是由于电池在长期使用过程中会出现退化问题。但是在对其正常使用的过程中或者发生突发状况的情况下，电动汽车用户需要进行能源补给，例如：一旦能源剩余量不足，这时运用快速充电的方式是最快的能源补给手段，采用快速充电设备对汽车进行快速能源补充。经过相关的数据调查研究表明，电动汽车的广泛应用性与充电服务水平二者之间存在一定的关系；一旦快速充电站在充电高峰阶段，用户会将其定为服务星级快速充电站，因此，相关的规划设计人员对快速充电站的实际数目与功率进行计量过程中，应提高重视程度，确保计算数据具有一定的准确性。
2 充电桩设计分析
2.1 外形设计
在设计充电桩的外形时，不能影响到充电桩的安全防护功能，内部的电气保护设备，要能够对回路起到有效的保护作用。同时，在对充电桩的外观进行设计时，要保证其拥有一定的美观度，为电力企业树立良好的外在形象。而充电桩的外壳材料要比较坚固，其室外保护等级不能低于IP54。此外，还应安装空气开关，为输入防雷器的空气開关，且要具备直流漏电保护功能。安装紧停按钮，可在紧急情况下及时停止充电操作，还需要安装交流熔断器充电连接器。
2.2 功能设计
在对充电桩进行功能设计时，主要包括以下几方面：第一，安全防护功能，比如，在充电桩中采取过流、过压、过温、防雷保护等措施，对线路中的相应异常情况起防控作用，从而达到对充电桩进行保护的目的。第二，设计紧急停止功能，系统可自动对充电连接器进行分析，判断充电电缆的连接是否合理、安全，从而保证在电动汽车连接到交流充电电桩时，充电桩能够正常地进行充电启动。当两者的连接不正确时，充电桩就不会正常启动充电。第三，充电桩要能够计量计费，所以要在其中安装电能计量装置，实现其与主控器之间的通信。最后，后台系统要能够将汽车的BMS系统信息进行上传，所以充电桩要具备信息传输功能。
2.3 交流充电桩设计
在对充电桩进行高压设计时，主要采用SF6绝缘开关柜，其中所包含的单元主要有三个，即进、出线负荷开关和负荷开关熔断组合。在低压部分安装挂接式的系统，母线不打孔，进线开关要具备隔离功能，所以一般选择熔断式的开关。高压设计部分，要选择完全绝缘的高压环网开关柜，带电部分和开关要用封闭在不锈钢外壳中，这样就可避免受到外界因素的影响。所以，不需要再安装加热器，也不用担心会出现凝聚现象，从而保证充电桩能够正常使用。
3 协调规划
为确保配电系统与电动汽车充电网络之间的规划具有协调性，就需要做到以下几点：第一，投资和系统网损最小，在实际的规划过程中，所投入的成本会影响充电网络在实际运行中所产生的经济效益。所以，在对配电系统与电动汽车充电网络进行规划时，要建立相应的数学模型进行分析。根据相关研究，影响投资成本和系统网损的因素主要有四点，第一是配电线路在建设过程中所花费的成本；第二是快速充电站建设所投入的成本；第三是系统网损的成本；最后是变电站扩充容量需投入的成本。所以，在实际的网损值计算中，要采用多时段潮流计算，在计算过程中还需引入虚拟时段值。此外，投资企业还要对自己的投资成本、系统的网损情况、快速充电站所截获交通流量等进行对比，这样才能了解到快速充电站在每年中所截获的交通流量实际值，从而为具体的规划方案提供数据依据。在对比过程中，同样需要建立其相关的数学模型进行分析，以确保对比结果的准确性。
4 配电系统与电动汽车充电网络的协调规划模型设计
4.1 最小投资成本和系统网损在配电系统与电动汽车充电网络的协调规划设计中，投资成本和系统网损是最重要的两项评价指标。在二者研究过程中，相关研究人员做了大量研究工作，成功构建出配电系统与电动汽车充电网络协调规划的规划模型。
通过研究表明，在配电系统和电动汽车充电网络的规划过程中，应该采用多个时间段的高峰数据来对网损值进行计算，同时在计算过程中，应该将虚拟时段的数值引入计算中，这样，可以确保最终计算的准确性。
4.2 最大快速充电站截获的交通流量为了将整体经济效益提高，促进电动汽车行业的不断发展，本文对电动汽车的交通流量进行合理统计，这样以来，相关投资人员可以将投资成本与每年的电动汽车交通流量进行对比权衡，让配电系统与电动汽车充电网络的协调规划设计变得更加合理。
结束语
布局合理的充电网络一方面可以加快电动汽车的推广，促进交通领域的绿色革命；另一方面还可以降低配电系统的投资成本和网损。在此背景下，本文对配电系统与电动汽车充电网络的协调规划问题进行了研究，在给出基于节点充电需求的分散式充电桩的规划策略的基础上，提出了以投资成本和系统网损之和最小、快速充电站截获的交通流量最大为目标的多目标优化模型。在所构建的模型中，引入交通配流和排队论的相关理论，分别对各快速充电站截获的交通流量和应配置的快充设备数量进行分析。采用所提出的方法可以获得一系列帕累托非支配解，方便规划人员或投资者根据工程实际在各非支配解之间进行权衡并选择最为合理的方案。为本文所构建的配电系统与电动汽车充电网络协调规划模型提出更为详尽的充电负荷建模方法（包括计及不同地区充电同时率和用户充电行为差异的分散式充电桩负荷建模方法以及考虑快速充电站布局对交通配流影响的快速充电站负荷建模方法），从而更为细致地描述充电负荷的时空分布，是有待深入研究的重要问题。
参考文献
[1]姚伟锋，赵俊华，文福拴，等.配电系统与电动汽车充电网络的协调规划.电力系统自动化，2015，39（9）：10-18.
[2]唐海津.配电系统与电动汽车充电网络的协调规划.建筑工程技术与设计，2016（19）：2287.
关键词：配电系统；电动汽车充电网络；协调规划
1 对充电基础设施进行分析
1.1 分散式充电桩
现阶段的电动汽车的能源补给方式主要采用分散式充电桩，其布设质量对实际的电动汽车充电网络服务水平产生一定的作用。就较为专业性的角度而言，配电系统中每个节点分散式充电桩的整体数量是由其充电需求总量进行逐渐明确的。
1.2 快速充电站分析
就实用价值的角度而言，电动汽车的用户通常会选择分散式的充电桩能源补给方式，这是由于电池在长期使用过程中会出现退化问题。但是在对其正常使用的过程中或者发生突发状况的情况下，电动汽车用户需要进行能源补给，例如：一旦能源剩余量不足，这时运用快速充电的方式是最快的能源补给手段，采用快速充电设备对汽车进行快速能源补充。经过相关的数据调查研究表明，电动汽车的广泛应用性与充电服务水平二者之间存在一定的关系；一旦快速充电站在充电高峰阶段，用户会将其定为服务星级快速充电站，因此，相关的规划设计人员对快速充电站的实际数目与功率进行计量过程中，应提高重视程度，确保计算数据具有一定的准确性。
2 充电桩设计分析
2.1 外形设计
在设计充电桩的外形时，不能影响到充电桩的安全防护功能，内部的电气保护设备，要能够对回路起到有效的保护作用。同时，在对充电桩的外观进行设计时，要保证其拥有一定的美观度，为电力企业树立良好的外在形象。而充电桩的外壳材料要比较坚固，其室外保护等级不能低于IP54。此外，还应安装空气开关，为输入防雷器的空气開关，且要具备直流漏电保护功能。安装紧停按钮，可在紧急情况下及时停止充电操作，还需要安装交流熔断器充电连接器。
2.2 功能设计
在对充电桩进行功能设计时，主要包括以下几方面：第一，安全防护功能，比如，在充电桩中采取过流、过压、过温、防雷保护等措施，对线路中的相应异常情况起防控作用，从而达到对充电桩进行保护的目的。第二，设计紧急停止功能，系统可自动对充电连接器进行分析，判断充电电缆的连接是否合理、安全，从而保证在电动汽车连接到交流充电电桩时，充电桩能够正常地进行充电启动。当两者的连接不正确时，充电桩就不会正常启动充电。第三，充电桩要能够计量计费，所以要在其中安装电能计量装置，实现其与主控器之间的通信。最后，后台系统要能够将汽车的BMS系统信息进行上传，所以充电桩要具备信息传输功能。
2.3 交流充电桩设计
在对充电桩进行高压设计时，主要采用SF6绝缘开关柜，其中所包含的单元主要有三个，即进、出线负荷开关和负荷开关熔断组合。在低压部分安装挂接式的系统，母线不打孔，进线开关要具备隔离功能，所以一般选择熔断式的开关。高压设计部分，要选择完全绝缘的高压环网开关柜，带电部分和开关要用封闭在不锈钢外壳中，这样就可避免受到外界因素的影响。所以，不需要再安装加热器，也不用担心会出现凝聚现象，从而保证充电桩能够正常使用。
3 协调规划
为确保配电系统与电动汽车充电网络之间的规划具有协调性，就需要做到以下几点：第一，投资和系统网损最小，在实际的规划过程中，所投入的成本会影响充电网络在实际运行中所产生的经济效益。所以，在对配电系统与电动汽车充电网络进行规划时，要建立相应的数学模型进行分析。根据相关研究，影响投资成本和系统网损的因素主要有四点，第一是配电线路在建设过程中所花费的成本；第二是快速充电站建设所投入的成本；第三是系统网损的成本；最后是变电站扩充容量需投入的成本。所以，在实际的网损值计算中，要采用多时段潮流计算，在计算过程中还需引入虚拟时段值。此外，投资企业还要对自己的投资成本、系统的网损情况、快速充电站所截获交通流量等进行对比，这样才能了解到快速充电站在每年中所截获的交通流量实际值，从而为具体的规划方案提供数据依据。在对比过程中，同样需要建立其相关的数学模型进行分析，以确保对比结果的准确性。
4 配电系统与电动汽车充电网络的协调规划模型设计
4.1 最小投资成本和系统网损在配电系统与电动汽车充电网络的协调规划设计中，投资成本和系统网损是最重要的两项评价指标。在二者研究过程中，相关研究人员做了大量研究工作，成功构建出配电系统与电动汽车充电网络协调规划的规划模型。
通过研究表明，在配电系统和电动汽车充电网络的规划过程中，应该采用多个时间段的高峰数据来对网损值进行计算，同时在计算过程中，应该将虚拟时段的数值引入计算中，这样，可以确保最终计算的准确性。
4.2 最大快速充电站截获的交通流量为了将整体经济效益提高，促进电动汽车行业的不断发展，本文对电动汽车的交通流量进行合理统计，这样以来，相关投资人员可以将投资成本与每年的电动汽车交通流量进行对比权衡，让配电系统与电动汽车充电网络的协调规划设计变得更加合理。
结束语
布局合理的充电网络一方面可以加快电动汽车的推广，促进交通领域的绿色革命；另一方面还可以降低配电系统的投资成本和网损。在此背景下，本文对配电系统与电动汽车充电网络的协调规划问题进行了研究，在给出基于节点充电需求的分散式充电桩的规划策略的基础上，提出了以投资成本和系统网损之和最小、快速充电站截获的交通流量最大为目标的多目标优化模型。在所构建的模型中，引入交通配流和排队论的相关理论，分别对各快速充电站截获的交通流量和应配置的快充设备数量进行分析。采用所提出的方法可以获得一系列帕累托非支配解，方便规划人员或投资者根据工程实际在各非支配解之间进行权衡并选择最为合理的方案。为本文所构建的配电系统与电动汽车充电网络协调规划模型提出更为详尽的充电负荷建模方法（包括计及不同地区充电同时率和用户充电行为差异的分散式充电桩负荷建模方法以及考虑快速充电站布局对交通配流影响的快速充电站负荷建模方法），从而更为细致地描述充电负荷的时空分布，是有待深入研究的重要问题。
参考文献
[1]姚伟锋，赵俊华，文福拴，等.配电系统与电动汽车充电网络的协调规划.电力系统自动化，2015，39（9）：10-18.
[2]唐海津.配电系统与电动汽车充电网络的协调规划.建筑工程技术与设计，2016（19）：2287.