由國務(wù)院頒布的那個充電的基礎(chǔ)設(shè)施綱要開始，近日讀了幾篇文章，后面懂得和不懂的人都開始評論這個事情，我們還是仔細審視一下實際的情況。

圖1 全球電動汽車和充電設(shè)施數(shù)量 來自IEA EV Outlook 2015

中國目前有3萬根充電樁，分布在整個國家來看，還是杯水車薪。

電動汽車歸根到底，還是國家想將個人交通、公共交通很大一些依賴石油的能源路徑往電網(wǎng)上轉(zhuǎn)移，可是轉(zhuǎn)移數(shù)量小的話沒啥用，轉(zhuǎn)移大了對國家的配電網(wǎng)影響很大。

圖2 電網(wǎng)簡易架構(gòu)圖

國內(nèi)其實做了不少的Study，主要是模擬研究較多的電動汽車充電對配電網(wǎng)、電網(wǎng)本身的影響。國內(nèi)有些文章做了一些學(xué)習(xí)的：

1. 田立亭 電動汽車充電功率需求的統(tǒng)計學(xué)建模方法

2. 黃潤 電動汽車入網(wǎng)對電網(wǎng)負荷影響的研究

3. 王帆 電動汽車接入對配電網(wǎng)運行影響的研究與分析

4. 馬玲玲 電動汽車充放電對電網(wǎng)影響研究綜述

5. 楊冰 大規(guī)模電動汽車充電需求及影響因素

這個比較有意思的地方在于，我們可以通過我們自己的評估來分析城市和農(nóng)村的充電問題。在《上海浦東核心區(qū)創(chuàng)建“世界一流”配電網(wǎng)的初步構(gòu)想》中我們把示范區(qū)的情況摘出來，然后考慮在里面建充電設(shè)施是否可行。

整個系統(tǒng)的供電網(wǎng)絡(luò)如下：核心區(qū)內(nèi)35kV高壓用戶22戶，10kV高壓用戶155戶，低壓非居民用戶5014戶，低壓居民用戶45272戶。核心區(qū)整體最高負荷約為376MW。

· 220kV 北部電源基本來自220kV東昌站；南部來自220kV浦東、連云站。2013年平均最高負載率為58.2%(容載比為1.72)。

· 110kV 110(35)kV變電站14座，區(qū)內(nèi)11座，區(qū)外3座；2013年平均最高負載率為43.6%(容載比為2.29)

· 10kV間隔利用率81.9%，間隔合用率達到15.1%。尤其北部6座嚴重

圖3 220/110/35/10kV 浦東示范區(qū)三級配電網(wǎng)

有趣的是，如果我們將來考慮在這個世博示范區(qū)，興建大量充電樁，包括居民的停車場、商用設(shè)施如里面的購物廣場，地鐵沿線的停車站，再把公交的系統(tǒng)完全從燃油切換到充電系統(tǒng)，你考慮一下這個問題。

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1)舊有小區(qū)的配電改造

上海宣布了一個工程叫做《老舊住宅小區(qū)電能計量表前供電設(shè)施(表前設(shè)施)維護和更新改造工程》，這個事情是：從進戶線與接戶線的連接處，至住宅樓內(nèi)居民電表開關(guān)出線10公分處的供配電設(shè)施，包括進戶線、低壓分支箱、總?cè)劢z箱、垂直母線、進層線、母線槽、保護管、電能計量表箱、電表、表前(后)保護開關(guān)等。我們?nèi)绻丫用竦挠秒娏?xí)慣，通過這篇文章做個歸一化考慮，其特點是明顯的用電高峰實在晚上回家之后。

圖4 上海居民典型的用電負荷(不同區(qū)域和不同季節(jié))

2)電動汽車充電

想要滿足多數(shù)人擁有充電新能源車的夢想，還是很困難的，主要的原因是，我國的配電網(wǎng)的設(shè)計是較為保守的。假定在如圖5所示的小區(qū)地下停車庫內(nèi)為所有的電動汽車設(shè)計配電電路，這也是一個較為困難的事情，特別是地下車庫也具有人防工事的屬性。地下車庫內(nèi)電力負荷主要有風(fēng)機、水泵及消防聯(lián)動設(shè)備等，照明負荷主要有正常照明和應(yīng)急照明負荷等，所有用電設(shè)備均為220/380V低壓用電負荷。其中消防水泵、火災(zāi)自動報警、自動滅火、排煙設(shè)備、火災(zāi)應(yīng)急照明及疏散指示標(biāo)志等消防用電屬一級負荷，地下車庫平時的用電負荷為1100KW。

1. 由于消防的要求，本身的停車位都是按照防火區(qū)的要求進行間隔的，當(dāng)某個位置需要將連接線束連接的時候，需要根據(jù)法規(guī)要求進行設(shè)計。

2. 由于本身配電系統(tǒng)不考慮用戶在地下車庫停電，充電的負荷只能從備用的負荷中取點，在各個配電柜里面連接是有限的。

3. 由于非預(yù)裝的系統(tǒng)，就面臨先后次序干涉的問題，當(dāng)電動汽車在小區(qū)內(nèi)普及之時，公共區(qū)域的設(shè)計系統(tǒng)升級是個很復(fù)雜的問題。

我們再考慮一下，目前普通的電動汽車一般是3.3KW、某些車是6.6KW，還有些可以達到10KW，最大是某雙充20kW，按照設(shè)計考慮的負荷分10%出來(注意，本身的設(shè)計負荷需要考慮諸多問題)，只能滿足15～30輛車的需求，甚至更少。由上敘述，由于中國當(dāng)前的配電系統(tǒng)設(shè)計，從電氣標(biāo)準(zhǔn)上就沒有考慮電動汽車，而且配電系統(tǒng)的更新成本耗費巨大，所以采用固定負荷疊加的辦法是行不通的。

圖 5 某電動汽車停車位

3)潛在的供電可靠性影響

如果考慮以上的升級因素，負載的升級對電網(wǎng)的供電可靠性是有一定影響的，很多時候，民店、商電工業(yè)電都合在一起，要是為了強行給電動汽車充電，設(shè)備沒跟上會引起很大的問題，特別是原有的10kV的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。根據(jù)材料顯示，浦東2010-2012年供電可靠性為99.9820%。在國內(nèi)處于較高水平，但略低于上海整體城區(qū)，與新加坡、東京、香港、巴黎等國際先進城市電網(wǎng)相比差距較大。

圖6 10KV配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和供電可靠性

在城市內(nèi)：

1. 在沒有受到任何激勵的條件下，電動汽車停泊時接入電網(wǎng)即開始充電。用戶接入電網(wǎng)的時間主要集中在 8:30 和 19:30 左右，所以這兩個時刻的充電負荷急劇增加，負荷曲線出現(xiàn)了尖峰。從理論上來看，小區(qū)停車場、小區(qū)配電、社區(qū)配電以及更往上的系統(tǒng)，受到的負荷是肯定的。鑒于當(dāng)前小區(qū)的建筑遵循的設(shè)計要求也不同，這種影響是不確定的。

2. 引入峰谷電價，用戶均在谷期凌晨 0 點開始充電。在凌晨 0 點時，電網(wǎng)負荷急劇增長，說明電動汽車的集中充電行為給電網(wǎng)造成了較大的沖擊，尤其是在谷期時段開始的時候。電力價格機制，對于目前略帶昂貴的電動汽車影響是不大的，以后相對于汽車的費用，電費也是個小頭。但是我相信這個機制發(fā)揮得好，也是有價值的。

3. 電網(wǎng)公司能直接控制所有電動汽車的充電行為，則其將根據(jù)電網(wǎng)的負荷狀況來優(yōu)化充電時間，此時能得到比較理想的電網(wǎng)負荷曲線。在IEC61851.1一開始，電動汽車充電遵循的PWM控制導(dǎo)引電路，就是為了有效控制電力負荷。中國的電力行業(yè)，如果能夠積極參與智能充電的研究和投入，積極導(dǎo)引ISO15118整個車網(wǎng)未來通信的主導(dǎo)，電動汽車充電負荷對于電網(wǎng)而言，應(yīng)該不是那么大的問題。

圖7 配電數(shù)據(jù)挖掘

所以目前電網(wǎng)在做的大數(shù)據(jù)調(diào)研分析，倒是一個很有趣的優(yōu)化方向，當(dāng)然這個階段目前只能在某些地方使用。

小結(jié)：

1)限于篇幅，農(nóng)村的問題，單獨拿出來說，有時候可能某些農(nóng)村的配電網(wǎng)由于缺乏資金投入，比東南亞稍好一些。

2)電網(wǎng)有著很大的實際運行經(jīng)驗，你要把它說的一無是處，占著優(yōu)勢不做充電設(shè)施是不對的，在原有配電網(wǎng)體系下，表面上建的充電樁，其實也是消耗它自身的負荷率資源。

這塊領(lǐng)域，其實美國的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及日本的情況都有差異，后面陸續(xù)整理一些參考資料。電動汽車是汽車行業(yè)、電力電子、IT行業(yè)進行碰撞和交叉，僅僅依靠中國的電動汽車企業(yè)去彎道超車，而不在系統(tǒng)層面去考慮和度量問題，有些事情不好干啊。

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