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大功率充电桩越来越多,国家电网承受的了么?

电能配件 2023-3-16 11:58 Au: 能源评说

原创:2023.3.16 立氪科技新能源




中国发展800V大功率超充的难点,主要原因是:配电网难以负担

一、从配电网看充电站扶植





对配电网而言,充电站的最大负荷,由充电站的充电功率与充电桩数量决议,以一个实际计划来看充电站扶植对配电网的影响。

大功率充电桩越来越多,国家电网承受的了么?

图中有两个电源点,别离是D27和D31两座变电站(蓝色圈起处)。

D27变电站容量为1*31.5MVA(视在功率)、D31变电站容量为2*10MVA。

该区域有19个负荷节点,包括3个重要负荷节点(紧密制造或医院等)。

由于快充需要瞬时强大的功率,因此当充电需求较大时,可能会引起馈线的电压波动,影响重要负荷的正常运行。

因此当馈线中含有重要负荷时,需要对充电站接入配电网进行容量约束。

e10、e13、e14、e18四座充电站,均从现有的馈线引入支路进行供电,只有e5充电站(紫星圈起处)需要新建馈线。

e5充电站预计扶植26台充电桩,每台120kW,充电最大功率为3.12MW,接入电网任一馈线均会过载。

D31虽然离e5较近,但容量较小,因此需要从D27新建馈线。

馈线扶植除了需要斟酌馈线路径年总本钱最小外,还要尽可能使馈线资源的可用裕度最大,为未来预留容量,避免重复扶植浪费资源。

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路径编号1的馈线本钱和可用裕度皆是最优选项,自然是首选,但假如两者各有优劣,则需就个案进行分析。

充电桩的数量越多,充电站的服务本钱越高,但用户期待的时间本钱越少,综合本钱即是服务本钱与期待时间本钱之和的最小值。

综合本钱最小,也就意味着充电使用功率最优,此时充电站的容量也会是最优。

对电网而言,1组360kW的超充,不如3组120kW的快充,由于1组360kW在单元时间内能服务的车主,不成能比得上3组120kW快充。

同样容量下,电网会偏向设置更多的快充,而不是大功率超充,除了综合本钱的斟酌外,更重要的是800V超充,会放大充电进程中的问题。

二、充电桩对配电网的影响





充电桩对配电网有以下影响:

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1.负荷峰谷与线路重载、变压器负载





负荷峰谷差对配电网的影响最大。

由于无序的电动车充电行为,往往与居民日常负荷曲线高度重合(据国网经济技术研究院研究高达85%),会造成峰上加峰,跟电网希望的削峰填谷相反。

以某典型居民区根本用电负荷为例,在放工晚高峰时,非论是在小区用家充或回家顺便到充电站充电,城市造成负荷高峰迭加。

假如充电行为不改变,几年后总负荷峰值会提升49.3%,峰谷差高达73.6%!

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负荷高峰会严重影响供电的平安与平稳,需要改良线路与变压器,电网要多花额外的本钱铺设新的馈线与添置变压器。

配电网中的电能损耗主要来自变压器损耗,分为空载(有功与无功)损耗、负载(有功与无功)损耗。

在变压器用度与使用时间已知的情况下,按照变压器未使用率(未使用容量/总容量的比值),就能得出配电网的资源闲置本钱。

由于峰谷差庞大,尖峰负荷具有时间短、幅度高的特点,代表配电网的资源闲置本钱很高,设备的使用率偏低。

城市配电网内,本就存在部分区域变电站容量不足的问题,由于配电网扶植阻力大(居民抗议、用地严重等)、变电站扩容难,更没法闲置浪费。

800V超充的充电功率更大,峰值更高,更会加重负荷峰谷的差距,使容量加倍严重,对电网的闲置浪费更大。

2.电压偏移与电压越限





电压偏移会影响电能质量,当严重到电压越限时,则会影响配电网平安。

供电系统由于负荷的变化,系统中各节点的电压会随之改变,偏离系统电压额定值,谓之电压偏移。

电压偏移(%)=(电压丈量值-系统标称电压)/系统标称电压*100%

照规定,20kV及以下三相供电电压偏移为标称电压的±7%(0.93pu到1.07pu之间)。

由于充电桩充电的瞬时功率很大,会引起电压偏移加大,甚至跨越规定限值。

跨越限值即是电压越限。

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因此充电桩的馈线,最好别跟对电能质量有高要求的用户,如紧密制造或医院的馈线放在一起,轻易有问题。

从仿真模子可以看到,当接入充电负荷后,出现电压越限的现象(蓝色框起处),时间是早上上班8点到午休前,电压降到0.93pu以下,威胁配电网平安运行。

电压偏移跟电压越限也会增加电能通过输电线路传输而发生的能量损耗(线损),线损率是电网评估经济性的重要指标。

线损率=(线损电量/供电量)*100%

从原本的7.85%上升到10.14%。

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比起一般充电桩,800V超充造成的电压偏移情况会严重很多,更轻易电压越限,轻易对配电网的平安运行造成危害。

各家立志要发展800V超充的公司固然知道问题所在,它们提出同一的解方是配置储能,用储能化解对配电网的冲击。




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