1 電動汽車充電站充電模式
目前國內(nei)提出了(le)多(duo)種電(dian)(dian)動汽(qi)車(che)充電(dian)(dian)站模式，主(zhu)要有常規充電(dian)(dian)、快(kuai)速充電(dian)(dian)和機械充電(dian)(dian)三(san)種。

1.1 常規充電

常規充電方式，采用小電流的恒壓或恒流充電，充電電流約為15 A，充電時間一般為5 ～ 8 h，甚至長達10 ～ 20 多個小時。常規充電的充電器和安裝成(cheng)本(ben)比較(jiao)低(di)，可(ke)充(chong)(chong)分利用(yong)(yong)電力低(di)谷時段(duan)進行充(chong)(chong)電，降低(di)充(chong)(chong)電成(cheng)本(ben)，提高充(chong)(chong)電效率和延(yan)長(chang)電池的使用(yong)(yong)壽命。

常規充(chong)(chong)電(dian)模式的主(zhu)要缺點為(wei)充(chong)(chong)電(dian)時間(jian)過(guo)長，有緊急運行需(xu)求時難以滿(man)足。

1.2 快速充電

快速充電又稱應急充電，是以較大電流短時間在電動汽車停車的20 min ～ 2 h 內，為其提供短時充電服務，一般充電電流為150 ～ 400 A。相對常規充電模式，快速充電也存在一定的缺點: 充電器充(chong)電(dian)(dian)效(xiao)率較(jiao)(jiao)低(di)，且相(xiang)應的工作和安(an)裝(zhuang)成本較(jiao)(jiao)高。由于(yu)采用快速充(chong)電(dian)(dian)，充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流大，這就對充(chong)電(dian)(dian)技術方法以(yi)及(ji)充(chong)電(dian)(dian)的安(an)全性(xing)提出了更高的要(yao)求，同時計量收費設計也需特別考慮。

1. 3 機械充電

電(dian)動(dong)汽車(che)用(yong)戶可租用(yong)充滿電(dian)的蓄(xu)電(dian)池(chi)，更換(huan)已經耗(hao)盡(jin)的蓄(xu)電(dian)池(chi)，有利于提高車(che)輛(liang)使用(yong)效率，也提高了用(yong)戶使用(yong)的方(fang)便性(xing)和快捷性(xing)。

2 電動汽(qi)車充電電能計量存在的問題

2.1 對充電(dian)站電(dian)能質量的影響

電(dian)動(dong)汽車(che)蓄電(dian)池充電(dian)屬(shu)非線(xian)性(xing)負荷，充電(dian)過程中會產(chan)生諧(xie)波(bo)(bo)(bo)，諧(xie)波(bo)(bo)(bo)會對電(dian)網造成諧(xie)波(bo)(bo)(bo)污染，引起線(xian)路或(huo)變(bian)壓器附加損耗(hao)增加和發熱(re)，造成系統的電(dian)感、電(dian)容發生諧(xie)振，使諧(xie)波(bo)(bo)(bo)進一步(bu)放大。電(dian)動(dong)汽車(che)蓄電(dian)池充電(dian)屬(shu)容性(xing)負荷，負荷功率(lv)因(yin)數偏低，不滿足供電(dian)公司對用戶功率(lv)因(yin)數大于0.9 的要求(qiu)。

另外(wai)，當電(dian)動汽車采用大(da)電(dian)流(liu)快速充(chong)電(dian)時(shi)(shi)，會(hui)形成150 ～ 600 A 的(de)大(da)電(dian)流(liu)，這(zhe)可(ke)能會(hui)造成電(dian)網不穩定，并且過分密集(ji)的(de)集(ji)中充(chong)電(dian)可(ke)能導致充(chong)電(dian)站瞬時(shi)(shi)負荷過大(da)，對(dui)電(dian)網的(de)負荷調節能力(li)、載(zai)荷能力(li)以(yi)及電(dian)源容量均造成考驗。

2.2 充電(dian)站電(dian)能計量(liang)難點

對以上問題，安裝在較大型充電(dian)(dian)站(zhan)的電(dian)(dian)能(neng)(neng)計量(liang)(liang)裝置，必須具(ju)備諧波計量(liang)(liang)、監測及(ji)消(xiao)除(chu)功(gong)能(neng)(neng)，以及(ji)直流電(dian)(dian)能(neng)(neng)計量(liang)(liang)功(gong)能(neng)(neng)和寬(kuan)負載計量(liang)(liang)功(gong)能(neng)(neng)。這(zhe)對目(mu)前廣泛使用的智能(neng)(neng)電(dian)(dian)能(neng)(neng)表提出了更為嚴苛的要(yao)求。

對于(yu)同(tong)一充(chong)(chong)電(dian)站同(tong)時擁有(you)快(kuai)充(chong)(chong)和慢充(chong)(chong)的(de)情況下，如何調整充(chong)(chong)電(dian)負(fu)荷(he)，使為快(kuai)速充(chong)(chong)電(dian)設定的(de)容量在常規充(chong)(chong)電(dian)的(de)情況不致(zhi)于(yu)造成容量冗余(yu)。且由于(yu)充(chong)(chong)電(dian)時間(jian)分(fen)散(san)，如何調整充(chong)(chong)電(dian)時間(jian)，使充(chong)(chong)電(dian)站可以在低谷(gu)時段(duan)起到削峰填谷(gu)、提(ti)高(gao)負(fu)荷(he)利(li)用率(lv)的(de)作用，都(dou)成為目前電(dian)動車充(chong)(chong)電(dian)站計(ji)量點配(pei)置的(de)難題。

3 充電站電能計量問(wen)題分析及對策

3.1 諧波對電(dian)能表計量準確性的影(ying)響

電動汽車充電設備所產生的諧波以及容性負荷性質，也對電能計量裝置提出了較高的工作要求。全電子式電能表的計量原理如圖1 所示。
 
電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)式電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)表(biao)(biao)的(de)(de)(de)誤差主(zhu)要(yao)源于其輸(shu)入(ru)(ru)部分(fen)，由于電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)表(biao)(biao)輸(shu)入(ru)(ru)部分(fen)僅對(dui)基(ji)波(bo)信號進行變(bian)送(song)，當(dang)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)(dian)(dian)流波(bo)形發(fa)生畸變(bian)時，磁通(tong)不能(neng)(neng)(neng)相應(ying)地發(fa)生線性變(bian)化(hua)而(er)產生誤差，影(ying)響(xiang)了電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)表(biao)(biao)整體的(de)(de)(de)計(ji)(ji)量(liang)精度(du)。但絕大(da)(da)部分(fen)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)式電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)表(biao)(biao)在0 ～ 1 kHz 范圍(wei)內對(dui)諧波(bo)功(gong)(gong)率的(de)(de)(de)響(xiang)應(ying)和對(dui)基(ji)波(bo)功(gong)(gong)率的(de)(de)(de)響(xiang)應(ying)大(da)(da)致相同，因(yin)此(ci)它基(ji)本上能(neng)(neng)(neng)計(ji)(ji)量(liang)基(ji)波(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)和全部諧波(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)，反映的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)值可表(biao)(biao)示(shi)為W = W1 +Σni = 2 Wi 。因(yin)此(ci)對(dui)于充電(dian)(dian)(dian)(dian)站電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)表(biao)(biao)應(ying)采用全波(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)表(biao)(biao)計(ji)(ji)量(liang)方式，避免(mian)諧波(bo)對(dui)計(ji)(ji)量(liang)裝(zhuang)置的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。

3.2 沖擊負荷對(dui)計量的影響

在快速充(chong)電(dian)(dian)模式下，充(chong)電(dian)(dian)站會對(dui)電(dian)(dian)網產生沖擊性負荷(he)，其對(dui)系(xi)統的(de)(de)影響主(zhu)要表(biao)現在使波(bo)形畸變(bian)嚴重、無規律(lv)，可能造(zao)成不同周期內的(de)(de)波(bo)形存在幅值、相位和頻(pin)率的(de)(de)波(bo)動。由于功率變(bian)化迅(xun)速，容易造(zao)成系(xi)統電(dian)(dian)壓閃(shan)變(bian)使電(dian)(dian)壓波(bo)形出現凹陷或突出。所(suo)以，沖擊性負荷(he)也(ye)給(gei)電(dian)(dian)能計量(liang)表(biao)計量(liang)誤差帶來很大的(de)(de)隨(sui)機性。

同樣(yang)的(de)計(ji)量表針對不同時(shi)(shi)間的(de)同一沖(chong)擊(ji)負荷，其所(suo)計(ji)量的(de)電(dian)量可(ke)能有很大差(cha)別。例如，某軋(ya)鋼(gang)廠(chang)在(zai)生(sheng)產(chan)中(zhong)進行校驗，其電(dian)子表誤差(cha)可(ke)達－12.45%，而在(zai)停(ting)產(chan)時(shi)(shi)校驗，誤差(cha)僅為+0.28%。沖(chong)擊(ji)負荷造(zao)成計(ji)量誤差(cha)的(de)主要原因是(shi)采樣(yang)的(de)頻譜泄漏。

針(zhen)對沖(chong)擊(ji)性負(fu)荷(he)，由于數字式(shi)計量(liang)表中(zhong)(zhong)所采用(yong)的(de)(de)FFT 在時域(yu)中(zhong)(zhong)沒有局(ju)部(bu)變化(hua)的(de)(de)能力，所以可以考慮將具有良好時－ 頻局(ju)部(bu)變化(hua)特征的(de)(de)小波(bo)變換應用(yong)在電能表中(zhong)(zhong)，兩(liang)種方法結合使用(yong)，以計量(liang)在沖(chong)擊(ji)性負(fu)荷(he)的(de)(de)情況下用(yong)戶所消(xiao)耗(hao)的(de)(de)實(shi)際電能。

3.3 電能表(biao)的寬(kuan)負(fu)載計(ji)量能力

電(dian)(dian)(dian)動汽(qi)車充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)分(fen)為(wei)快充(chong)(chong)(chong)和慢充(chong)(chong)(chong)兩種模式(shi)。快充(chong)(chong)(chong)模式(shi)時(shi)，充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)時(shi)間較(jiao)短，回路中的(de)負載(zai)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)卻很大，有(you)時(shi)會達到(dao)150 ～ 600 A; 而慢充(chong)(chong)(chong)模式(shi)時(shi)，充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)時(shi)間較(jiao)長(chang)，在充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)回路中形成的(de)負載(zai)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)較(jiao)小。因此電(dian)(dian)(dian)能(neng)計(ji)量裝置必須具備(bei)從(cong)小電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)到(dao)幾百安大電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)測量范圍(wei)，對電(dian)(dian)(dian)能(neng)計(ji)量來講，是(shi)一個技術難題。

對于這一難題，可以在大電流時采取并聯均流的方法，原理如圖2 所示。
 
采用N 個電(dian)(dian)(dian)源(yuan)并(bing)聯構成(cheng)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)系統向負(fu)載(zai)供電(dian)(dian)(dian)，每個電(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)功(gong)(gong)率為負(fu)載(zai)所需(xu)功(gong)(gong)率的(de)(de)1 /N。運行(xing)時，每個電(dian)(dian)(dian)源(yuan)平均承擔負(fu)載(zai)功(gong)(gong)率。某一個電(dian)(dian)(dian)源(yuan)發生故障(zhang)時，供電(dian)(dian)(dian)并(bing)不(bu)(bu)中斷，僅(jin)僅(jin)是最大(da)供電(dian)(dian)(dian)能(neng)力有(you)所降低，不(bu)(bu)會影響負(fu)載(zai)的(de)(de)正(zheng)常工作。

這(zhe)種方式要求并聯運行的(de)(de)(de)每(mei)個電(dian)源(yuan)(yuan)平均承擔負載功率，這(zhe)并不(bu)(bu)是(shi)(shi)簡單(dan)地將多(duo)個電(dian)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)輸(shu)(shu)出端接在一起就能做到的(de)(de)(de)。但(dan)是(shi)(shi)電(dian)源(yuan)(yuan)輸(shu)(shu)出參(can)數(shu)的(de)(de)(de)擴(kuo)展(zhan)，僅僅通過簡單(dan)的(de)(de)(de)串、并聯方式還(huan)不(bu)(bu)能完全保證整個擴(kuo)展(zhan)后的(de)(de)(de)電(dian)源(yuan)(yuan)系(xi)統(tong)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)可(ke)靠(kao)地工作。不(bu)(bu)論電(dian)源(yuan)(yuan)模塊是(shi)(shi)擴(kuo)壓(ya)還(huan)是(shi)(shi)擴(kuo)流，均存在一個“均壓(ya)”、“均流”的(de)(de)(de)問題，而解(jie)決方法的(de)(de)(de)不(bu)(bu)同，對整個電(dian)源(yuan)(yuan)擴(kuo)展(zhan)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)性、可(ke)靠(kao)性都有很大的(de)(de)(de)影響。

4 結語

未來，電動汽車對電力市場的增供擴銷會起到重要的拉動作用。由電力企業發展經營電動車充電站具有先天優勢，而準確計量更成為電力企業在占有電動車充電站發展市場中最為關鍵的環節。早日解決電動車充電計量中的各種難題，將推動新能源汽車的普及。