电动汽车充电负荷对电网影响的研究
摘 要因近代社会自然资源（主要是指石油天然气等）的过度使用，而导致诸如大气污染及温室效应加剧等各种环境问题的严重升级，低碳经济模式逐渐成为当代社会的发展热潮，电动汽车作为一种绿色无污染能源汽车的推广使用也成为当今时代各国讨论的热点问题。本次本科毕业论文主要研究对象是一定数量的电动汽车加入对当前电网的正面以及负面影响，先简述蓄电池和电动机的参数特性，以对比参考各种组合情况加入前后的负荷曲线表格为主，具体分析电动汽车充电负荷的各种主要存在的影响因素，一定程度上对接入系统后产生的谐波进行比对，并提出电能质量和负荷改善的粗略解决方案。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景意义 1
1.2结构及储能方案的现状 2
1.3主要研究内容 3
第二章 电动汽车的充电负荷 4
2.1 电动汽车充电方法 4
2.2 影响充电负荷的种种因素 5
2.3充电负荷的分类 5
2.4 电动汽车充电设备 6
2.5 常规的三种充电模式 7
第三章 电动汽车对电网负荷预测的影响 8
3.1电动汽车的不同充电阶段 8
3.2 电动汽车充电站和上级电网之间距离大小对电网的影响 9
3.3考虑多台电动汽车同时充电的情况 10
3.4.电动汽车充放电的控制以及合理利用 11
3.5 电动汽车加入前后对电网负荷仿真分析 12
第四章 电动汽车充电设备接入对电网产生的谐波影响 14
4.1 谐波产生对电网的具体影响 14
4.2 非正弦电路的功率因素和谐波分析 15
4.3消除谐波的措施 17
4.4 消除谐波经济性实例分析 19
第五章 结论与展望 22
5.1 全文总结 22
5.2 未来展望 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景意义
随着全球各国在经济化、低碳化方面所做出的努力，电动汽车的普及应用已经进入全球民众的视野。通过一系列的研究
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
及实践，可以清楚的意识到：在一方面，日常的充电基础设施是电动汽车系统不可或缺的重要部分，它的推广使用势在必行，而绿色能源汽车的进步及发展离不开当今电网的鼎力支持。在另一方面，电动汽车作为储能单元的存在一部分会给电网带来便捷的辅助功能，另一方面电动汽车系统的整体接入即可再生能源的规模化进军给当今电网也带来了相当巨大的挑战。纯电驱动将会成为国家电动汽车最主要的发展方向，在充换电能源设施的良好建设上，预计在2020到2030之间，我国以电能驱动的汽车将会达到1.5亿接近2.5亿的规模，在纯电驱动的情况下，该汽车的用电量大概占总发电量的本分之六到百分之七左右。较为良好的设想是在电网的充电低谷期由电动汽车的充电来填补，有削峰填谷的作用。
相较于传统的燃油汽车，电动汽车具有以下使用的优势：
（1）环境污染较小
电动汽车是依靠电能这种绿色能源驱动的汽车，现在所发展的风力，水力，潮汐能等都可以转化为电能，而在未来这些绿色能源的发展也将会成为世界各国的重中之重。电动汽车本身没有内燃机所以在工作过程中不会生成碳氢氮氧等化合污染物和二氧化碳之类的有害气体，相较于燃油汽车，不存在尾气这样的污染问题，对减少大气污染减弱温室效应改善生活环境有着积极的作用。
（2）传动简单能源利用高
电动汽车的传动运转部分比燃油汽车少的多，不用换诸如冷却水机油之类额外装备，这样也促使维修变的相对来说简单的多。在同时，汽车停车时也不会存在空转等平白消耗能源，较为节能。此外，如果在夜间等用电波谷时段进行充电还能提高电网的利用效率均衡整体负荷，在同时还能减少车主的充电费用一举两得。
（3）噪音小
在现代城市噪音污染严重，而电动汽车无论在发动或者行驶过程中造成的噪音几乎可以忽略，其推广使用一定程度上缓解了噪音污染。
在国内，七大战略性新兴产业之一就是新能源汽车产业，政府不但推出一系列诸如财政额外补贴等支持措施，还发布如《节能与新能源汽车产业发展规划》等的政策扶持白皮书等文件。
在国外，欧盟等具有代表性的政府联盟也做出了巨大的努力。在如今的丹麦等国，风力发电已占总发电量的百分之二十以上以满足整个电力系统的要求，同时，于此同时不可忽视的是在未来，对负荷管理和储能技术因为可再生能源的可变性特点的存在依然重重困难。
随着规模化的电动汽车接入电网，不可避免一点就是会对当今电网的稳定运行产生巨大的冲击，该影响主要包括以下几个方面：
1.电网的运行难度将会进一步增加。因为使用习惯的不同，私人充电行为具有非常大的随机性和不可控性，由此产生对电网稳定的影响力也变得随机分布和不可控，进一步降低电网的稳定性和配电设备的设置难度。
2.电能质量上的挑战。因为电动汽车充电设备的问题，它的充电行为并非线性的，而是随该种因素的非线性，所以会产生一系列的谐波会降低当前电网的电能质量。
3.用电量即负荷的增加。不可避免的，大量电动汽车的使用和投入确实会增加用电能的消耗用电量的增加。在产电的整体需求上提出了更大挑战。
1.2结构及储能方案的现状
主流的电动汽车分为两类：一种是只采用电池作为能量源的，即纯电动汽车（BEV）。该电动机是通过在电动机和电池之间的换流器将电能传递的；一种是使用标准燃料和电池作为混合动力驱动源的电动汽车，即插电式混合动力汽车（PHEV）。出于对能源效率的利用方面考虑，该类型的电动汽车可以利用电池也可以利用ICE驱动。其中，插电式缓和动力汽车还可依据结构不同细分为混联式PHEV、串联式PHEV及并联式PHEV。
尽管因为结构的不同存在许许多多不同类型动力系统结构的电动汽车，但是，都会有一个共同且不可或缺的部分，电池。电池对于以电能驱动为主的电动汽车来说重要性不言而喻。甚至可以这样说，在过去电动汽车产业发展的速度不显著很大一部分原因就是电池蓄能技术上的困难重重。这就是为何现在主流使用的铅酸蓄电池明明比能量低（汽油的比能量约为其93倍左右）但现在仍有不少电动汽车在使用的原因。
电动汽车技术被视为时代三个最具前瞻性的技术之一。随着大规模的进入当今电网系统，必然产生巨大的影响。在目前来说，电动汽车对电网影响的研究主要集中在以下几个方面:
1.充电设备对电网的谐波影响。众所周知电动汽车的充电曲线因为充电设备的逆变特点并非线性，产生的谐波必然会使电能质量的下降。这会对配电网产生一定的谐波污染破坏稳定性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景意义 1
1.2结构及储能方案的现状 2
1.3主要研究内容 3
第二章 电动汽车的充电负荷 4
2.1 电动汽车充电方法 4
2.2 影响充电负荷的种种因素 5
2.3充电负荷的分类 5
2.4 电动汽车充电设备 6
2.5 常规的三种充电模式 7
第三章 电动汽车对电网负荷预测的影响 8
3.1电动汽车的不同充电阶段 8
3.2 电动汽车充电站和上级电网之间距离大小对电网的影响 9
3.3考虑多台电动汽车同时充电的情况 10
3.4.电动汽车充放电的控制以及合理利用 11
3.5 电动汽车加入前后对电网负荷仿真分析 12
第四章 电动汽车充电设备接入对电网产生的谐波影响 14
4.1 谐波产生对电网的具体影响 14
4.2 非正弦电路的功率因素和谐波分析 15
4.3消除谐波的措施 17
4.4 消除谐波经济性实例分析 19
第五章 结论与展望 22
5.1 全文总结 22
5.2 未来展望 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景意义
随着全球各国在经济化、低碳化方面所做出的努力，电动汽车的普及应用已经进入全球民众的视野。通过一系列的研究
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
及实践，可以清楚的意识到：在一方面，日常的充电基础设施是电动汽车系统不可或缺的重要部分，它的推广使用势在必行，而绿色能源汽车的进步及发展离不开当今电网的鼎力支持。在另一方面，电动汽车作为储能单元的存在一部分会给电网带来便捷的辅助功能，另一方面电动汽车系统的整体接入即可再生能源的规模化进军给当今电网也带来了相当巨大的挑战。纯电驱动将会成为国家电动汽车最主要的发展方向，在充换电能源设施的良好建设上，预计在2020到2030之间，我国以电能驱动的汽车将会达到1.5亿接近2.5亿的规模，在纯电驱动的情况下，该汽车的用电量大概占总发电量的本分之六到百分之七左右。较为良好的设想是在电网的充电低谷期由电动汽车的充电来填补，有削峰填谷的作用。
相较于传统的燃油汽车，电动汽车具有以下使用的优势：
（1）环境污染较小
电动汽车是依靠电能这种绿色能源驱动的汽车，现在所发展的风力，水力，潮汐能等都可以转化为电能，而在未来这些绿色能源的发展也将会成为世界各国的重中之重。电动汽车本身没有内燃机所以在工作过程中不会生成碳氢氮氧等化合污染物和二氧化碳之类的有害气体，相较于燃油汽车，不存在尾气这样的污染问题，对减少大气污染减弱温室效应改善生活环境有着积极的作用。
（2）传动简单能源利用高
电动汽车的传动运转部分比燃油汽车少的多，不用换诸如冷却水机油之类额外装备，这样也促使维修变的相对来说简单的多。在同时，汽车停车时也不会存在空转等平白消耗能源，较为节能。此外，如果在夜间等用电波谷时段进行充电还能提高电网的利用效率均衡整体负荷，在同时还能减少车主的充电费用一举两得。
（3）噪音小
在现代城市噪音污染严重，而电动汽车无论在发动或者行驶过程中造成的噪音几乎可以忽略，其推广使用一定程度上缓解了噪音污染。
在国内，七大战略性新兴产业之一就是新能源汽车产业，政府不但推出一系列诸如财政额外补贴等支持措施，还发布如《节能与新能源汽车产业发展规划》等的政策扶持白皮书等文件。
在国外，欧盟等具有代表性的政府联盟也做出了巨大的努力。在如今的丹麦等国，风力发电已占总发电量的百分之二十以上以满足整个电力系统的要求，同时，于此同时不可忽视的是在未来，对负荷管理和储能技术因为可再生能源的可变性特点的存在依然重重困难。
随着规模化的电动汽车接入电网，不可避免一点就是会对当今电网的稳定运行产生巨大的冲击，该影响主要包括以下几个方面：
1.电网的运行难度将会进一步增加。因为使用习惯的不同，私人充电行为具有非常大的随机性和不可控性，由此产生对电网稳定的影响力也变得随机分布和不可控，进一步降低电网的稳定性和配电设备的设置难度。
2.电能质量上的挑战。因为电动汽车充电设备的问题，它的充电行为并非线性的，而是随该种因素的非线性，所以会产生一系列的谐波会降低当前电网的电能质量。
3.用电量即负荷的增加。不可避免的，大量电动汽车的使用和投入确实会增加用电能的消耗用电量的增加。在产电的整体需求上提出了更大挑战。
1.2结构及储能方案的现状
主流的电动汽车分为两类：一种是只采用电池作为能量源的，即纯电动汽车（BEV）。该电动机是通过在电动机和电池之间的换流器将电能传递的；一种是使用标准燃料和电池作为混合动力驱动源的电动汽车，即插电式混合动力汽车（PHEV）。出于对能源效率的利用方面考虑，该类型的电动汽车可以利用电池也可以利用ICE驱动。其中，插电式缓和动力汽车还可依据结构不同细分为混联式PHEV、串联式PHEV及并联式PHEV。
尽管因为结构的不同存在许许多多不同类型动力系统结构的电动汽车，但是，都会有一个共同且不可或缺的部分，电池。电池对于以电能驱动为主的电动汽车来说重要性不言而喻。甚至可以这样说，在过去电动汽车产业发展的速度不显著很大一部分原因就是电池蓄能技术上的困难重重。这就是为何现在主流使用的铅酸蓄电池明明比能量低（汽油的比能量约为其93倍左右）但现在仍有不少电动汽车在使用的原因。
电动汽车技术被视为时代三个最具前瞻性的技术之一。随着大规模的进入当今电网系统，必然产生巨大的影响。在目前来说，电动汽车对电网影响的研究主要集中在以下几个方面:
1.充电设备对电网的谐波影响。众所周知电动汽车的充电曲线因为充电设备的逆变特点并非线性，产生的谐波必然会使电能质量的下降。这会对配电网产生一定的谐波污染破坏稳定性。
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