1 電動汽車充電站充電模式
目前國(guo)內(nei)提出(chu)了多種電動汽車充電站模式，主(zhu)要有常規(gui)充電、快速充電和(he)機械充電三種。

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(he)安裝(zhuang)成(cheng)本(ben)比較低(di)，可充(chong)(chong)(chong)分(fen)利(li)用電(dian)力低(di)谷時段進行充(chong)(chong)(chong)電(dian)，降低(di)充(chong)(chong)(chong)電(dian)成(cheng)本(ben)，提高充(chong)(chong)(chong)電(dian)效率和(he)延長電(dian)池的使用壽命。

常規充電模式(shi)的主要缺點為充電時間過長(chang)，有緊急(ji)運行需求時難以滿足。

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)效率(lv)較(jiao)低，且相應的工作和(he)安(an)裝成(cheng)本較(jiao)高。由(you)于采用快速(su)充(chong)電(dian)(dian)，充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流大，這就對充(chong)電(dian)(dian)技術方法以及充(chong)電(dian)(dian)的安(an)全性提(ti)出了更高的要求，同時計量收費(fei)設計也需特別考慮(lv)。

1. 3 機械充電

電(dian)(dian)動汽(qi)車用(yong)戶可租用(yong)充(chong)滿電(dian)(dian)的(de)蓄電(dian)(dian)池，更(geng)換(huan)已經耗盡的(de)蓄電(dian)(dian)池，有利于提(ti)高(gao)車輛(liang)使(shi)用(yong)效率，也提(ti)高(gao)了用(yong)戶使(shi)用(yong)的(de)方便性(xing)和(he)快捷性(xing)。

2 電(dian)動汽車充電(dian)電(dian)能計量(liang)存在的問題

2.1 對充(chong)電(dian)站電(dian)能質量的影響

電(dian)(dian)動汽車蓄(xu)電(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)屬非線(xian)性(xing)負荷(he)，充(chong)電(dian)(dian)過程(cheng)中會產生諧(xie)波(bo)，諧(xie)波(bo)會對電(dian)(dian)網(wang)造(zao)成諧(xie)波(bo)污(wu)染，引起線(xian)路或(huo)變壓器附加(jia)損耗(hao)增加(jia)和發(fa)熱，造(zao)成系(xi)統的(de)(de)電(dian)(dian)感(gan)、電(dian)(dian)容發(fa)生諧(xie)振，使諧(xie)波(bo)進一步放(fang)大。電(dian)(dian)動汽車蓄(xu)電(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)屬容性(xing)負荷(he)，負荷(he)功(gong)率(lv)因數(shu)偏低，不滿(man)足供電(dian)(dian)公司對用(yong)戶功(gong)率(lv)因數(shu)大于0.9 的(de)(de)要求。

另外(wai)，當(dang)電(dian)(dian)動汽車采用大(da)(da)電(dian)(dian)流(liu)快速充(chong)電(dian)(dian)時(shi)，會形(xing)成(cheng)150 ～ 600 A 的大(da)(da)電(dian)(dian)流(liu)，這可(ke)能會造成(cheng)電(dian)(dian)網不穩定，并且(qie)過(guo)(guo)分密集的集中充(chong)電(dian)(dian)可(ke)能導致充(chong)電(dian)(dian)站瞬時(shi)負荷(he)過(guo)(guo)大(da)(da)，對電(dian)(dian)網的負荷(he)調節(jie)能力、載荷(he)能力以及電(dian)(dian)源容(rong)量均(jun)造成(cheng)考驗。

2.2 充電站電能計量難點

對以上問(wen)題，安裝在較大型(xing)充電站(zhan)的電能(neng)計量(liang)(liang)裝置，必須具備(bei)諧波計量(liang)(liang)、監測及消(xiao)除功(gong)(gong)能(neng)，以及直流電能(neng)計量(liang)(liang)功(gong)(gong)能(neng)和寬負載計量(liang)(liang)功(gong)(gong)能(neng)。這對目(mu)前廣(guang)泛使用的智能(neng)電能(neng)表提出了更為嚴苛的要求。

對于同一充(chong)電(dian)站同時(shi)(shi)(shi)擁(yong)有快(kuai)充(chong)和(he)慢充(chong)的(de)情況下，如何調(diao)整充(chong)電(dian)負(fu)荷(he)，使為快(kuai)速充(chong)電(dian)設(she)定的(de)容量(liang)在常(chang)規(gui)充(chong)電(dian)的(de)情況不致于造成容量(liang)冗余。且由于充(chong)電(dian)時(shi)(shi)(shi)間分散，如何調(diao)整充(chong)電(dian)時(shi)(shi)(shi)間，使充(chong)電(dian)站可(ke)以在低谷時(shi)(shi)(shi)段起到削峰填谷、提高負(fu)荷(he)利用(yong)率的(de)作(zuo)用(yong)，都成為目(mu)前(qian)電(dian)動車(che)充(chong)電(dian)站計量(liang)點配置的(de)難題。

3 充電站(zhan)電能計量(liang)問(wen)題分析及對策(ce)

3.1 諧波對電能表計(ji)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)子式電(dian)(dian)(dian)(dian)能表的(de)(de)(de)誤(wu)差(cha)主要源于(yu)其輸(shu)入部分，由于(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)能表輸(shu)入部分僅對基波(bo)信號進行(xing)變(bian)送，當電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)、電(dian)(dian)(dian)(dian)流波(bo)形發生(sheng)畸變(bian)時，磁通不能相應(ying)(ying)地發生(sheng)線性變(bian)化而產生(sheng)誤(wu)差(cha)，影響了電(dian)(dian)(dian)(dian)能表整體的(de)(de)(de)計(ji)量精度。但絕(jue)大(da)部分電(dian)(dian)(dian)(dian)子式電(dian)(dian)(dian)(dian)能表在0 ～ 1 kHz 范圍內對諧波(bo)功(gong)率的(de)(de)(de)響應(ying)(ying)和(he)對基波(bo)功(gong)率的(de)(de)(de)響應(ying)(ying)大(da)致相同，因此(ci)它基本(ben)上能計(ji)量基波(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)能和(he)全部諧波(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)能，反(fan)映的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)能值可(ke)表示為W = W1 +Σni = 2 Wi 。因此(ci)對于(yu)充電(dian)(dian)(dian)(dian)站電(dian)(dian)(dian)(dian)能表應(ying)(ying)采用全波(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)能表計(ji)量方式，避免諧波(bo)對計(ji)量裝(zhuang)置的(de)(de)(de)影響。

3.2 沖擊負荷對計量的影(ying)響

在快速充電(dian)(dian)模式下，充電(dian)(dian)站(zhan)會(hui)對(dui)電(dian)(dian)網產生(sheng)沖(chong)擊性負荷，其對(dui)系(xi)統(tong)的(de)(de)影響(xiang)主要表(biao)現在使(shi)(shi)波(bo)形(xing)畸(ji)變(bian)嚴重、無(wu)規律，可能造(zao)成不(bu)同周期內的(de)(de)波(bo)形(xing)存在幅值、相位和頻率的(de)(de)波(bo)動。由(you)于功率變(bian)化迅速，容(rong)易(yi)造(zao)成系(xi)統(tong)電(dian)(dian)壓閃變(bian)使(shi)(shi)電(dian)(dian)壓波(bo)形(xing)出現凹陷或突出。所以，沖(chong)擊性負荷也給電(dian)(dian)能計(ji)量表(biao)計(ji)量誤(wu)差(cha)帶來很大的(de)(de)隨機性。

同(tong)(tong)樣(yang)的(de)(de)計量(liang)表(biao)針對不同(tong)(tong)時(shi)間的(de)(de)同(tong)(tong)一沖擊負荷(he)(he)，其所計量(liang)的(de)(de)電量(liang)可(ke)能有(you)很大差(cha)別。例如，某軋鋼(gang)廠(chang)在(zai)生產(chan)中進行校(xiao)驗，其電子表(biao)誤(wu)(wu)差(cha)可(ke)達(da)－12.45%，而在(zai)停產(chan)時(shi)校(xiao)驗，誤(wu)(wu)差(cha)僅為+0.28%。沖擊負荷(he)(he)造成計量(liang)誤(wu)(wu)差(cha)的(de)(de)主(zhu)要原(yuan)因是采樣(yang)的(de)(de)頻譜泄(xie)漏。

針對沖擊(ji)性(xing)負(fu)荷(he)，由(you)于(yu)數字式(shi)計量表(biao)中(zhong)所采(cai)用(yong)的(de)(de)FFT 在時域(yu)中(zhong)沒(mei)有(you)局部變(bian)(bian)化的(de)(de)能(neng)力，所以(yi)可以(yi)考慮將具有(you)良好時－ 頻(pin)局部變(bian)(bian)化特征的(de)(de)小波(bo)變(bian)(bian)換應用(yong)在電能(neng)表(biao)中(zhong)，兩(liang)種方法結合使(shi)用(yong)，以(yi)計量在沖擊(ji)性(xing)負(fu)荷(he)的(de)(de)情況下用(yong)戶所消耗的(de)(de)實(shi)際電能(neng)。

3.3 電能表(biao)的寬負載計量能力

電(dian)(dian)動汽(qi)車充(chong)電(dian)(dian)分為快充(chong)和慢充(chong)兩種(zhong)模(mo)式。快充(chong)模(mo)式時，充(chong)電(dian)(dian)時間較(jiao)(jiao)短(duan)，回路中的(de)負(fu)載電(dian)(dian)流(liu)卻很大(da)(da)，有時會達到150 ～ 600 A; 而慢充(chong)模(mo)式時，充(chong)電(dian)(dian)時間較(jiao)(jiao)長，在充(chong)電(dian)(dian)回路中形成的(de)負(fu)載電(dian)(dian)流(liu)較(jiao)(jiao)小(xiao)。因此電(dian)(dian)能計(ji)量裝置(zhi)必須具備從小(xiao)電(dian)(dian)流(liu)到幾百安大(da)(da)電(dian)(dian)流(liu)的(de)測量范圍(wei)，對電(dian)(dian)能計(ji)量來講，是一個技術難題。

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(yong)N 個(ge)電(dian)源(yuan)(yuan)并聯構(gou)成的(de)電(dian)源(yuan)(yuan)系統向(xiang)負(fu)(fu)載(zai)供電(dian)，每個(ge)電(dian)源(yuan)(yuan)的(de)功率(lv)為負(fu)(fu)載(zai)所(suo)需功率(lv)的(de)1 /N。運行時(shi)，每個(ge)電(dian)源(yuan)(yuan)平均(jun)承擔(dan)負(fu)(fu)載(zai)功率(lv)。某一(yi)個(ge)電(dian)源(yuan)(yuan)發生(sheng)故障時(shi)，供電(dian)并不(bu)(bu)中斷(duan)，僅僅是最(zui)大供電(dian)能力有所(suo)降低，不(bu)(bu)會影響負(fu)(fu)載(zai)的(de)正常工作(zuo)。

這種(zhong)方(fang)式要(yao)求并聯運行的(de)(de)每個(ge)(ge)電(dian)(dian)源(yuan)平(ping)均承擔負載功率，這并不是簡單地將多個(ge)(ge)電(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)輸(shu)出(chu)端接在一起(qi)就能(neng)做到(dao)的(de)(de)。但是電(dian)(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)參數的(de)(de)擴(kuo)展(zhan)，僅僅通過簡單的(de)(de)串、并聯方(fang)式還不能(neng)完全(quan)保證(zheng)整(zheng)個(ge)(ge)擴(kuo)展(zhan)后的(de)(de)電(dian)(dian)源(yuan)系統穩定可靠地工作。不論電(dian)(dian)源(yuan)模塊是擴(kuo)壓還是擴(kuo)流，均存在一個(ge)(ge)“均壓”、“均流”的(de)(de)問(wen)題，而(er)解決方(fang)法的(de)(de)不同(tong)，對整(zheng)個(ge)(ge)電(dian)(dian)源(yuan)擴(kuo)展(zhan)系統的(de)(de)穩定性、可靠性都有(you)很大的(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。