張家堂 王琨 馬友騰

摘 要：伴隨著我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，電力行業(yè)發(fā)展也變得日益壯大，對(duì)于建設(shè)智能電網(wǎng)的技術(shù)也提出更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，特別是在傳統(tǒng)無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的使用中，不管是補(bǔ)償設(shè)備方面或者是手段上都存在著不足，要求把V2G技術(shù)使用在補(bǔ)償控制和瞬時(shí)無(wú)功檢測(cè)里面，便于控制電網(wǎng)負(fù)荷率和降低備用發(fā)電量。此文是研究V2G作為基礎(chǔ)的無(wú)功功率技術(shù)研究，并且驗(yàn)證可行性。

關(guān)鍵詞：V2G技術(shù)；無(wú)功功率；補(bǔ)償技術(shù)

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大條件下，環(huán)境生態(tài)問(wèn)題受到了熱烈的追捧，被人們所關(guān)注，V2G技術(shù)憑借自身優(yōu)勢(shì)受到廣泛使用，自身可以直接提取電流，有著移峰填谷的用處，還可以利用自身電池特點(diǎn)向電網(wǎng)方向定向移動(dòng)。將V2G技術(shù)使用到電力系統(tǒng)中是符合現(xiàn)代智能電網(wǎng)建設(shè)的要求，尤其是對(duì)實(shí)現(xiàn)家庭負(fù)荷無(wú)功的補(bǔ)償目標(biāo)有著重要意義。

一、在電力系統(tǒng)中V2G無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用的必要性

（一）傳統(tǒng)技術(shù)存在的問(wèn)題

無(wú)功功率補(bǔ)充技術(shù)是為了解決無(wú)功功率的分布情況，在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中受到廣泛使用?？墒俏覈?guó)電力飛速發(fā)展，電力問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，雖然無(wú)功功率技術(shù)受到人們認(rèn)可，作用顯著，但是也存在著問(wèn)題，詳細(xì)內(nèi)容有：

傳統(tǒng)無(wú)功功率技術(shù)使用存在著明顯缺陷，主要表現(xiàn)在補(bǔ)償手段、無(wú)功倒送等方面。[1]在我國(guó)電力系統(tǒng)使用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)存在著局限性，主要是要遵照就地補(bǔ)償?shù)氖貏t，沒(méi)有全面考核技術(shù)能量消耗；在電容器中抵抗使用時(shí)間幅度縮減，破壞了電容器，阻礙著無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的使用。在電力系統(tǒng)使用過(guò)程中，認(rèn)識(shí)片面、無(wú)功倒送現(xiàn)象比較常見(jiàn)，同時(shí)靜止無(wú)功發(fā)生裝置有較慢響應(yīng)速率，導(dǎo)致增加了額外成本。

（二）使用V2G無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

在如今面臨著環(huán)境污染和能源雙重問(wèn)題的情況下，電動(dòng)汽車(chē)有著快速的發(fā)展速度，使用范圍也逐漸廣泛。電網(wǎng)和電動(dòng)汽車(chē)能量之間的轉(zhuǎn)換逐漸加深，借助全面研究，提出了V2G的理念，而以V2G概念為基礎(chǔ)的無(wú)功率補(bǔ)償技術(shù)有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，展現(xiàn)了其移峰填谷的用處，加速提升電網(wǎng)負(fù)荷率，并且控制電網(wǎng)備用的發(fā)電量需要，減少了用戶的費(fèi)用。同時(shí)在用戶負(fù)荷增長(zhǎng)的情況下，有了多元化特征，并且無(wú)功功率和高次諧波受到廣泛關(guān)注，通過(guò)無(wú)功式補(bǔ)償方法，降低兩者間影響。使用無(wú)功功率補(bǔ)償裝置在電動(dòng)汽車(chē)上，把V2G優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，在此條件下，電動(dòng)汽車(chē)能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)和充電，也能夠改進(jìn)配電網(wǎng)質(zhì)量。

二、驗(yàn)證無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)實(shí)驗(yàn)

（一）構(gòu)建無(wú)功功率模型

將家庭供電系統(tǒng)作為參考，在構(gòu)建系統(tǒng)模型里面對(duì)于終端符合可以選擇電動(dòng)汽車(chē)，并且需要在模型里面把家庭供電系統(tǒng)的電網(wǎng)側(cè)、負(fù)載側(cè)融進(jìn)里面，同時(shí)也要考慮到電動(dòng)汽車(chē)、側(cè)電壓等內(nèi)容。[2]然后是補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要按照V2G特征去選擇保護(hù)電路、電池側(cè)所構(gòu)成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在處于充電情況時(shí)，要使用電池側(cè)的Buck方式運(yùn)行。假如拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)處在并網(wǎng)情況，可以調(diào)整電池側(cè)和電網(wǎng)側(cè)變換器，但是電網(wǎng)側(cè)以逆變狀態(tài)進(jìn)行，裝置里面的中間保護(hù)電路是限制直流母線典壓泵的。

（二）研究瞬時(shí)無(wú)功檢測(cè)和控制

使用無(wú)功功率檢測(cè)在單項(xiàng)電路里是技術(shù)重點(diǎn)，可以引進(jìn)虛擬三相法計(jì)算瞬時(shí)無(wú)功，快速檢測(cè)到電流和諧波。在瞬時(shí)無(wú)功控制方面，無(wú)功功率補(bǔ)償原理作為依據(jù)，確保電動(dòng)汽車(chē)可以補(bǔ)償無(wú)功功率，這樣便可以讓電網(wǎng)側(cè)的電壓和電流保持一致?tīng)顟B(tài)。通常檢測(cè)電流通常是未知數(shù)，假如使用比例積分控制無(wú)功，則無(wú)法滿足準(zhǔn)確掌握穩(wěn)定性的要求。對(duì)此要使用無(wú)差控制方法，可以使用在V2G無(wú)功補(bǔ)償中，控制原理要按照輸出反饋信號(hào)計(jì)算出PWM信號(hào)，然后使用PWM信號(hào)控制變換器開(kāi)關(guān)，結(jié)果獲得波形。相關(guān)的結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)下圖。

無(wú)功補(bǔ)償控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

（三）驗(yàn)證結(jié)果

為驗(yàn)證瞬時(shí)無(wú)功檢測(cè)和控制實(shí)驗(yàn)效果，要在單相220V的系統(tǒng)里面接進(jìn)PHEV，并且連接阻感負(fù)載，其中設(shè)置電阻是12歐姆，電感設(shè)置在0.010H，與此同時(shí)若變換器開(kāi)關(guān)頻率控制在9千赫茲，直流電線電壓在360V，電池電壓為100V。分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，使用V2G技術(shù)后，功率因數(shù)要控制在0.9650左右，功率因數(shù)通常是1，并且呈現(xiàn)出平滑電流曲線，這足夠顯示V2G為基礎(chǔ)的無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)能夠得到好的補(bǔ)償效果。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

（1）改善配電網(wǎng)電能質(zhì)量的有效措施是無(wú)功功率補(bǔ)償，使用V2G技術(shù)不但能夠讓無(wú)功功率就地補(bǔ)償?shù)玫綄?shí)現(xiàn)，還能夠延伸V2G技術(shù)使用范圍，在考慮電動(dòng)汽車(chē)規(guī)?；褂煤?，這種技術(shù)對(duì)于電網(wǎng)發(fā)揮有著重要的用處。

（2）對(duì)于變化指令數(shù)值，要選用被控對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型無(wú)差控制，這樣能夠讓其達(dá)到理想效果。

（3）對(duì)于單相電路來(lái)說(shuō)，使用瞬時(shí)無(wú)功功率理論，通過(guò)pq檢測(cè)法能夠準(zhǔn)確、快速分解出負(fù)荷電流中的無(wú)功、有功分量。

（4）此篇文章只考慮到電動(dòng)汽車(chē)在接到電網(wǎng)時(shí)的狀況，忽略了多輛電動(dòng)汽車(chē)同時(shí)接入的情況，對(duì)于控制多輛汽車(chē)一起接入無(wú)功功率協(xié)調(diào)依舊有待解決。

四、結(jié)語(yǔ)

改善配電網(wǎng)電能質(zhì)量，需要充分發(fā)揮出無(wú)功功率的使用，但引入V2G技術(shù)之后，不僅可以解決電網(wǎng)備用發(fā)電容量的情況，也能夠在無(wú)功功率的補(bǔ)償方面收獲效果，加速提升電網(wǎng)負(fù)荷率。在實(shí)際使用V2G技術(shù)的過(guò)程里面也要考慮當(dāng)同時(shí)接入多輛汽車(chē)需要怎么控制和分配無(wú)功功率問(wèn)題，保證可以在智能電網(wǎng)建設(shè)中發(fā)揮重要用處。

參考文獻(xiàn)：

[1]滿洲，郭春林，裴鑫，胡德權(quán).基于V2G的電動(dòng)汽車(chē)無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)[J/OL].現(xiàn)代電力，16[20180610].

[2]邱軍，王楚迪.電力系統(tǒng)無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展研究[J].電氣開(kāi)關(guān)，2015，53（01）：4953.