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中國發展(zhan)800V大功(gong)率超充的難點,主要(yao)原因是:配電網難以(yi)負擔(dan)。
對配電網而言,充電站的最大負荷,由充電站的充電功率與充電樁數量決定,以一個實際規劃來看充電站建設對配電網的影響。
圖中有兩個電(dian)源點,分別(bie)是D27和D31兩座(zuo)變電(dian)站(zhan)(藍(lan)色圈起(qi)處)。
D27變(bian)電(dian)站(zhan)容量(liang)為(wei)1*31.5MVA(視在功率)、D31變(bian)電(dian)站(zhan)容量(liang)為(wei)2*10MVA。
該區域(yu)有(you)19個(ge)負荷節點,包括3個(ge)重要負荷節點(精密(mi)制造或醫院等)。
由于快充(chong)需要瞬時強(qiang)大(da)的功率,因此當充(chong)電(dian)需求較大(da)時,可(ke)能會引起饋線的電(dian)壓波(bo)動,影(ying)響(xiang)重要負荷的正常運行。
因此當饋線中含(han)有重(zhong)要負荷時,需(xu)要對充電(dian)(dian)站接入配電(dian)(dian)網進(jin)行容量約束。
e10、e13、e14、e18四(si)座(zuo)充電站,均從現有的饋線引入支(zhi)路進行供電,只有e5充電站(紫星圈(quan)起處)需要新建饋線。
e5充(chong)電(dian)站預計建設26臺充(chong)電(dian)樁,每臺120kW,充(chong)電(dian)最大功率為(wei)3.12MW,接入電(dian)網(wang)任(ren)一饋(kui)線均會過(guo)載。
D31雖然離e5較近,但容量較小,因此需(xu)要從D27新(xin)建饋線。
饋(kui)(kui)線(xian)建(jian)設除了(le)需要考慮饋(kui)(kui)線(xian)路徑(jing)年總(zong)成(cheng)本最(zui)小外,還要盡可(ke)能使(shi)饋(kui)(kui)線(xian)資(zi)源的可(ke)用裕度(du)最(zui)大(da),為未來預留容量,避免(mian)重復建(jian)設浪費資(zi)源。
路徑編號(hao)1的(de)饋線成(cheng)本和可用裕(yu)度皆是最優選項(xiang),自然(ran)是首選,但如果兩者(zhe)各有優劣,則需(xu)就個案進行(xing)分(fen)析。
充(chong)(chong)電(dian)樁的(de)(de)數(shu)量(liang)越多,充(chong)(chong)電(dian)站(zhan)的(de)(de)服務(wu)成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)越高(gao),但用戶等待的(de)(de)時間成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)越少,綜(zong)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)即是服務(wu)成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)與等待時間成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)之(zhi)和的(de)(de)最小值。
綜(zong)合(he)成本最小,也就意味著充(chong)電使用功率最優(you),此時充(chong)電站的容量也會是最優(you)。
對電(dian)網而言,1組360kW的(de)(de)超充(chong),不如3組120kW的(de)(de)快(kuai)(kuai)充(chong),因為1組360kW在(zai)單位時間內能服務(wu)的(de)(de)車主,不可能比得上3組120kW快(kuai)(kuai)充(chong)。
同樣(yang)容量下(xia),電網會偏向設置(zhi)更多的(de)快(kuai)充(chong),而不是大(da)功率超充(chong),除了綜合成本的(de)考慮外,更重要的(de)是800V超充(chong),會放大(da)充(chong)電過程中(zhong)的(de)問題。
負荷峰谷差對配電(dian)網的影響最大(da)。
由于無(wu)序的電(dian)(dian)(dian)動車充(chong)電(dian)(dian)(dian)行為,往往與(yu)居民日常負荷曲線高(gao)度(du)重合(據國網經濟技術研究院研究高(gao)達85%),會造成峰上加(jia)峰,跟電(dian)(dian)(dian)網希(xi)望的削峰填谷相(xiang)反。
以某典型居民區基礎用(yong)電(dian)負(fu)荷為例(li),在下班晚高(gao)峰(feng)(feng)時(shi),不論(lun)是在小區用(yong)家充或回家順便(bian)到充電(dian)站充電(dian),都(dou)會造成負(fu)荷高(gao)峰(feng)(feng)迭加。
如果(guo)充電(dian)行(xing)為不改變,幾年后總負荷(he)峰值會提(ti)升(sheng)49.3%,峰谷(gu)差高達73.6%!
負荷高峰會嚴重影響供電的(de)安全與平(ping)穩,需(xu)要(yao)改進(jin)線(xian)路與變壓器,電網(wang)要(yao)多花(hua)額外的(de)成本鋪(pu)設新的(de)饋(kui)線(xian)與添置(zhi)變壓器。
配電網中的電能(neng)損(sun)耗主要來自變壓器損(sun)耗,分(fen)為空載(zai)(有(you)功(gong)與(yu)無功(gong))損(sun)耗、負載(zai)(有(you)功(gong)與(yu)無功(gong))損(sun)耗。
在變壓(ya)器(qi)費用與使用時間已知的(de)情況下,根據變壓(ya)器(qi)未(wei)使用率(lv)(未(wei)使用容量/總(zong)容量的(de)比(bi)值),就能(neng)得出配電(dian)網的(de)資源(yuan)閑(xian)置成本。
由于(yu)峰谷差(cha)巨大(da),尖峰負荷具有時間短、幅度高的特點(dian),代表(biao)配電網的資源閑(xian)置成本很高,設備的使用(yong)率(lv)偏低。
城市配電(dian)(dian)網內,本就存在部份區(qu)域變電(dian)(dian)站(zhan)容(rong)量(liang)不足(zu)的(de)問題,由于配電(dian)(dian)網建設(she)阻力大(居民抗議、用地緊(jin)張等)、變電(dian)(dian)站(zhan)擴容(rong)難,更沒法(fa)閑置浪費。
800V超充的(de)充電(dian)功率(lv)更(geng)大,峰(feng)值更(geng)高,更(geng)會(hui)加劇(ju)負荷峰(feng)谷的(de)差距,使容(rong)量更(geng)加緊張,對電(dian)網的(de)閑置浪費更(geng)大。
電(dian)壓偏移(yi)會影響電能質量,當嚴(yan)重到電壓越限時,則(ze)會影響配電網安全。
供電(dian)系統(tong)由于負荷(he)的(de)(de)變化(hua),系統(tong)中各節點(dian)的(de)(de)電(dian)壓會隨(sui)之改變,偏離系統(tong)電(dian)壓額定(ding)值(zhi),謂之電(dian)壓偏移。
電壓(ya)(ya)偏移(%)=(電壓(ya)(ya)測量值-系(xi)統標稱電壓(ya)(ya))/系(xi)統標稱電壓(ya)(ya)*100%
照規定,20kV及以下三(san)相(xiang)供電電壓偏移為標稱電壓的±7%(0.93pu到1.07pu之間)。
由于充電(dian)(dian)樁充電(dian)(dian)的瞬時功(gong)率很(hen)大,會(hui)引起電(dian)(dian)壓偏(pian)移加大,甚至超(chao)過規定限值。
超過限值即是電壓(ya)越限。
因此充電樁的(de)饋線,最(zui)好別跟(gen)對電能質量有(you)高要求的(de)用(yong)戶,如精密制(zhi)造或(huo)醫院的(de)饋線放(fang)在一起,容易有(you)問題。
從仿真模型可以(yi)看到(dao)(dao)(dao),當接(jie)入(ru)充電(dian)(dian)負荷(he)后(hou),出現(xian)電(dian)(dian)壓越(yue)限的現(xian)象(xiang)(藍色框起處),時間是(shi)早上(shang)上(shang)班8點到(dao)(dao)(dao)午休前,電(dian)(dian)壓降(jiang)到(dao)(dao)(dao)0.93pu以(yi)下(xia),威脅配電(dian)(dian)網安全運(yun)行。
電(dian)壓偏(pian)移跟電(dian)壓越限也會增加電(dian)能通過輸(shu)電(dian)線(xian)路傳輸(shu)而產生的能量損(sun)耗(線(xian)損(sun)),線(xian)損(sun)率是電(dian)網評估經濟性的重(zhong)要指標。
線損率=(線損電(dian)量(liang)/供(gong)電(dian)量(liang))*100%
從原本(ben)的(de)7.85%上升到10.14%。
比起一般充(chong)電(dian)樁,800V超充(chong)造(zao)(zao)成的電(dian)壓偏移情況會嚴(yan)重很多(duo),更容易(yi)電(dian)壓越限,容易(yi)對配電(dian)網的安全運(yun)行造(zao)(zao)成危(wei)害。
各家(jia)立志(zhi)要發展(zhan)800V超(chao)充的公(gong)司(si)當然知(zhi)道(dao)問題所在(zai),它們提出統一的解方是配置儲(chu)能,用儲(chu)能化解對配電網的沖擊。