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电动汽车接入充电后,局部地区的10kV电网需要升级扩容。当一定规模的电动汽车在配电网系统原有负荷高峰开始充电时,电动汽车负荷将与系统原有负荷叠加,造成区域配电网出现峰上加峰的情况,配电设施过载,此时需要对10kV配网工程进行扩容改造,以上海某10kV配网工程为例,电动汽车接入后配网升级改造工程造价约为43万元。
4.附录:推导计算过程
4.1计算小区住宅居民用电负荷PL(未接入充电桩)
PL=p*n*β*k=10kW*500户*0.6*0.4=1200kW…(1)
其中,PL是居民用电负荷(未接入充电桩),p是每户居民的计算负荷KW,n是小区户数,β是居民用电负荷需用系数,k是小区用电负荷同时率。
4.2确定小区变压器额定容量S
根据上述居民住宅用电负荷W及功率因素和用电裕度等参数,可计算得到小区配电变压器的容量确定参考值:
S’=PL/k2COSϕ…(2)
其中,S’为变压器容量确定参考值(kVA);k2为用电负荷规划裕度;COSϕ为居民用电负荷功率因数
S’=1200/0.65/0.85=2172kVA
根据式(2)计算得到的变压器容量确定参考值可选择合适容量与型号的配电变压器S,其中S>S’{S∈SU}…(3)
式中:S为所选择的配电网变压器容量;Su为10kV变压器额定容量序列。
因此考虑小区用电负荷规划裕度,S应选择选择2*1250kvA额定容量变压器。
4.3计算未接入充电桩的小区电网负载率λ
从而,未接入充电桩的情况下,
小区电网负载率
λ=PL/S*COSϕ…(4)
=1200KW/2500kvA/0.85=56%
4.4计算500辆电动车的小区充电负荷Pev
电动汽车充电负荷曲线的"峰值"与电动汽车数量的关系可表示为:
Pmax=pev*α*n*Kev…(5)
其中,pev为单台电动汽车的充电功率;Kev为电动汽车充电负荷同时率,n是小区户数,α是电动车渗透率,α*n即为小区电动车总数量。
以500户数的小区、电动车渗透率100%,即每户1辆总共500辆电动车,单车充电功率为6kW为例,
Pmax=pev*α*n=3000kW
对于含有电动汽车充电负荷的配电网而言,电动汽车充电折算到电网侧的最大有功负荷为:
Pev=Pmax/η…(6)
其中,Pmax是电动汽车充电负荷曲线的峰值(kW);η为充电效率
因此,500辆电动车的小区充电总负荷为3000kW/0.9=3333kW。
4.5计算500辆电动车的小区总负荷
在配电变压器满载时,变压器容量、电动车充电负荷与居民住宅用电负荷应满足下式:
S˙COSϕ=(PL+Pev)*KE-L…(7)
其中,S是变压器容量,KE-L是电动汽车充电负荷同时率(6KW充电功率下一般为0.9~0.96),COSϕ为居民用电负荷功率因素。
因此,小区电网总负荷
=(PL+Pev)*KE-L=(1200kW+3333kW)*0.95=4306kW
4.6计算接入充电桩后小区电网负载率
从而,接入充电桩的情况下,
小区电网负载率λ=(PL+Pev)*KE-L/S*COSϕ
=(1200kW+3333kW)*0.95/2500kvA/0.85=203%
因此,得到结论,500户的小区,若每户1辆电动车,单车充电功率6kW,充电负荷同时率为0.95的情况下,将超过小区原有负荷,过载率为103%,此时需要进行配网扩容改造(变压器+电缆等配变材料)。
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