于志国
国网内蒙古东部电力有限公司喀喇沁旗供电分公司
内蒙古赤峰市 024400
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。该文针对配电系统中充电基础设施的实际定容与充电功率进行全面的分析，进而对配电系统与电动汽车充电网络之间的协调规划进行深入探究。
关键词：配电系统；电动汽车；充电网络；协调规划
一、充电基础设施
1.1分散式充电桩
在电动汽车嫩根源补给过程中，分散式充电桩是主要补给方式，其布局情况能够直接影响到电动汽车的充电和服务水平。一般情况下，在配电系统中的任何一个节点设计，都需要根据分散式充电桩的位置来进行确定。
1.2快速充电站
在电池使用过程中，会出现严重的退化情况，而为了延长电池的使用寿命，很多电动汽车的车主都会选择分散式充电桩对汽车进行充电。但在此过程中，由于各种原因的促使，很多车主也会选择快速充电站，其特点就是供电迅速，并不会对电池造成严重影响。快速充电站的服务水平情况，主要体现在城市中的高峰时段，由于车辆在路上停留时间较长，快速充电必须保证汽车有足够的电量，从而满足使用者的实际需求。另外，在快速充电站使用过程中，除了交通高峰之外，还会出现充电高峰情况，在此过程中，更加能体现出快速充电站的优势。但为了保证服务质量，相关工作人员在充电站设计过程中，要保证充电站数量足够，并且在功率上满足快速充电标准。
二、对充电基础设施进行分析
2.1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。
2.2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。
三、浅析充电桩设计
3.1充电桩外形设计
首先，在对充电桩外形进行设计过程中，应确保在不影响充电桩的安全防护功能情况下，使内部电气保护器应起到保护回路的有效作用，并对充电桩的外观设计应保证具有一定的审美价值，进而展示出国家电网企业的良好形象。其次，充电桩的外壳应选用一些坚固的材料，应保证室外保护的等级在IP54。最后，在电气回路的设计中，应安装输入防雷器、附带直流漏电保护的空气开关，交流熔断器充电连接器与急停按钮等。
3.2充电保护桩的功能设计
其一，充电保护桩应具备一定的安全防护措施，例如：过压措施、过流措施、过温措施、防雷保护措施等。其二，充电桩应具备一定的紧急停止功能。
对充电连接器进行自动判断，确定充电电缆是否连接无误，确保交流充电桩与电动汽车在合理连接情况下，充电桩才能够进行充电启动；一旦交流充电桩检测到与电动汽车连接不当，启电就不会正常启动。其三，应具备一定的计量计费功能。将充电桩内装设电度表，能够直接与主控制器进行通信。其四，应具备后台系统上传电动汽车BMS系统信息的功能。
3.3浅析交流充电桩设计
针对充电桩的高压设计，应运用SF6绝缘开关柜。主要包括了进线负荷开关、出线负荷开关与负荷开关熔断组合等单元。低压部分应安装不打孔母线的挂接式系统，针对进线开关的选取应选用一些熔断式的隔离开关。针对高压部分的设计。高压应选用合格的全绝缘高压环网开关柜，保证开关柜的结构合理，组合便捷，确保带电部分与开关封闭应在不锈钢的外壳内。这一开关装置的设计应不能受到外界环境的直接影响，不用安装加热器，不会产生凝聚的问题，确保充电桩正常运行，保证人身安全。
低压部分设计。首先，对低压设置的熔断器的隔离开关应作为进线开关与出现开关，低压熔断器的隔离开关应选用欧式模块的先进产品；其次，针对低压无功补偿容量应按照变压器的频定容量的一部分进行合理配置；最后，在低压母线上进行装设发电车低压应急接入功能单元，并且在一定程度上缩减发电车到达施工现场的时间。
四、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。一些投资商还建立测试系统，采用54节点配电系统与25节点交通网络的耦合系统对相关的协调规划模型进行验证，以便确定模型的可靠性，可用于对配电系与电动汽车充电网络进行协调规划，并确保其协调规划具有实际的操作意义。
五、优化配电系统与电动汽车充电网络协调规划优化模型
5.1明确投资最小化以及系统网损
配电系统与电动汽车充电网络的实际规划过程中，投资成本与充电网络对经济效益有着重要的影响作用。采用对配电系统扩展规划以及建立数学模型的方式进行研究，研究表明，对投资成本与系统网损存在影响主要表现在4点：配电线路建设成本、快速充电建设成本、系统网损成本与变电站扩容成本等。应采用多个时间段的潮流进行系统网损值的计算。与此同时，在进行实际的计算过程中供应逐渐引入虚拟时段的值进行计算。
5.2快速充电站截获交通流量浅析
为了截获快速充电站每一年实际的交通流量，投资商应对投资成本和系统网损与快速充电站的截获交通流量进行相应对比，进而为以后的规划方案提供具有意义的参考数据，为了实现鲜明化与直观化的对比，专业的技术操作人员应建设相应的数学模型。
结语：
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。
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