1 電動汽車充電站充電模式
目前(qian)國內提出了多種(zhong)電動汽車(che)充電站模式，主要有常規充電、快(kuai)速(su)充電和機械充電三種(zhong)。

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(zhuang)成(cheng)本比(bi)較(jiao)低，可充(chong)分利用(yong)電(dian)力低谷(gu)時段進(jin)行(xing)充(chong)電(dian)，降低充(chong)電(dian)成(cheng)本，提高充(chong)電(dian)效率和延長電(dian)池的使用(yong)壽命(ming)。

常(chang)規充電模式的主(zhu)要缺(que)點為充電時間過(guo)長，有緊急運行(xing)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: 充電器充電(dian)(dian)效率較(jiao)低，且相應的(de)工作和(he)安裝成本較(jiao)高(gao)。由于(yu)采用快(kuai)速充電(dian)(dian)，充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流大，這就對充電(dian)(dian)技術方法以及充電(dian)(dian)的(de)安全性(xing)提出了更高(gao)的(de)要求，同(tong)時計量收費(fei)設計也需特別考(kao)慮。

1. 3 機械充電

電動汽車(che)用(yong)戶(hu)可租(zu)用(yong)充滿(man)電的蓄電池，更換(huan)已經耗盡的蓄電池，有利(li)于(yu)提(ti)高車(che)輛使用(yong)效率，也提(ti)高了(le)用(yong)戶(hu)使用(yong)的方便(bian)性和(he)快捷(jie)性。

2 電動汽車充電電能(neng)計量(liang)存(cun)在的問題

2.1 對充電(dian)站電(dian)能質量的影(ying)響

電動汽車蓄電池(chi)充(chong)電屬非(fei)線性負荷，充(chong)電過程中會(hui)產生諧(xie)波，諧(xie)波會(hui)對(dui)電網造成諧(xie)波污染，引起(qi)線路或(huo)變(bian)壓器附加(jia)損(sun)耗增加(jia)和發熱，造成系(xi)統(tong)的(de)電感、電容(rong)發生諧(xie)振，使諧(xie)波進一步放大。電動汽車蓄電池(chi)充(chong)電屬容(rong)性負荷，負荷功率因數偏(pian)低，不滿足供電公司對(dui)用戶功率因數大于0.9 的(de)要求(qiu)。

另外，當(dang)電(dian)(dian)(dian)動汽車采用大電(dian)(dian)(dian)流(liu)快(kuai)速充電(dian)(dian)(dian)時，會形(xing)成(cheng)150 ～ 600 A 的大電(dian)(dian)(dian)流(liu)，這(zhe)可(ke)能(neng)會造(zao)成(cheng)電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)不穩(wen)定，并且過分密集(ji)的集(ji)中(zhong)充電(dian)(dian)(dian)可(ke)能(neng)導致充電(dian)(dian)(dian)站瞬時負(fu)荷過大，對電(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)的負(fu)荷調節能(neng)力、載荷能(neng)力以及(ji)電(dian)(dian)(dian)源容量均造(zao)成(cheng)考驗。

2.2 充電站電能計量難點(dian)

對(dui)以(yi)上問題，安裝(zhuang)(zhuang)在較(jiao)大型充電站的(de)電能(neng)計量(liang)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)，必(bi)須具備(bei)諧波(bo)計量(liang)、監測及(ji)消除功(gong)能(neng)，以(yi)及(ji)直(zhi)流電能(neng)計量(liang)功(gong)能(neng)和寬(kuan)負(fu)載計量(liang)功(gong)能(neng)。這(zhe)對(dui)目(mu)前廣泛使用的(de)智能(neng)電能(neng)表提出了更為嚴苛的(de)要求。

對于(yu)同一充(chong)電(dian)站(zhan)同時(shi)(shi)擁有快充(chong)和慢(man)充(chong)的情(qing)況(kuang)(kuang)下(xia)，如何調整充(chong)電(dian)負(fu)荷，使為快速充(chong)電(dian)設(she)定的容(rong)量(liang)(liang)在常規(gui)充(chong)電(dian)的情(qing)況(kuang)(kuang)不致(zhi)于(yu)造成容(rong)量(liang)(liang)冗余。且由于(yu)充(chong)電(dian)時(shi)(shi)間分散，如何調整充(chong)電(dian)時(shi)(shi)間，使充(chong)電(dian)站(zhan)可以(yi)在低谷時(shi)(shi)段起到削峰填谷、提高負(fu)荷利用(yong)率的作用(yong)，都成為目前(qian)電(dian)動車充(chong)電(dian)站(zhan)計量(liang)(liang)點配(pei)置的難題。

3 充電站(zhan)電能(neng)計量問題(ti)分析及對策(ce)

3.1 諧波對電(dian)能表計量準(zhun)確性的影響

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)子式(shi)電(dian)(dian)(dian)能表(biao)的誤(wu)差(cha)主(zhu)要源于其輸(shu)入部(bu)分(fen)(fen)，由于電(dian)(dian)(dian)能表(biao)輸(shu)入部(bu)分(fen)(fen)僅對(dui)(dui)(dui)基波(bo)(bo)信號進(jin)行變送，當電(dian)(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)(dian)流波(bo)(bo)形發(fa)生(sheng)(sheng)畸變時，磁通不能相(xiang)應(ying)地發(fa)生(sheng)(sheng)線性變化而產生(sheng)(sheng)誤(wu)差(cha)，影響(xiang)了電(dian)(dian)(dian)能表(biao)整體的計量(liang)精(jing)度。但絕大部(bu)分(fen)(fen)電(dian)(dian)(dian)子式(shi)電(dian)(dian)(dian)能表(biao)在0 ～ 1 kHz 范(fan)圍內對(dui)(dui)(dui)諧波(bo)(bo)功率(lv)的響(xiang)應(ying)和(he)對(dui)(dui)(dui)基波(bo)(bo)功率(lv)的響(xiang)應(ying)大致相(xiang)同(tong)，因此它基本(ben)上能計量(liang)基波(bo)(bo)電(dian)(dian)(dian)能和(he)全部(bu)諧波(bo)(bo)電(dian)(dian)(dian)能，反映的電(dian)(dian)(dian)能值可(ke)表(biao)示為W = W1 +Σni = 2 Wi 。因此對(dui)(dui)(dui)于充電(dian)(dian)(dian)站電(dian)(dian)(dian)能表(biao)應(ying)采用全波(bo)(bo)電(dian)(dian)(dian)能表(biao)計量(liang)方式(shi)，避免諧波(bo)(bo)對(dui)(dui)(dui)計量(liang)裝置的影響(xiang)。

3.2 沖擊負(fu)荷對計量的影響

在(zai)快速充(chong)電(dian)(dian)模式下，充(chong)電(dian)(dian)站會對電(dian)(dian)網產(chan)生沖擊性負荷，其對系統的(de)影響(xiang)主要表現(xian)(xian)在(zai)使波形畸變嚴(yan)重(zhong)、無(wu)規律(lv)，可能造(zao)成不同周期內的(de)波形存在(zai)幅值、相(xiang)位(wei)和頻率的(de)波動。由于功率變化迅速，容(rong)易造(zao)成系統電(dian)(dian)壓閃變使電(dian)(dian)壓波形出現(xian)(xian)凹陷或突出。所以，沖擊性負荷也(ye)給(gei)電(dian)(dian)能計(ji)(ji)量表計(ji)(ji)量誤差帶來很(hen)大的(de)隨機性。

同(tong)樣(yang)的計(ji)量表針對不同(tong)時(shi)(shi)間的同(tong)一(yi)沖擊(ji)負荷，其(qi)所計(ji)量的電(dian)量可(ke)能(neng)有很大差別。例如，某軋鋼廠在生產中進行校(xiao)驗，其(qi)電(dian)子表誤(wu)差可(ke)達－12.45%，而(er)在停產時(shi)(shi)校(xiao)驗，誤(wu)差僅(jin)為+0.28%。沖擊(ji)負荷造成計(ji)量誤(wu)差的主要原因是采樣(yang)的頻譜泄漏。

針對沖擊性負荷，由于(yu)數(shu)字式計量(liang)表中(zhong)(zhong)(zhong)所(suo)采(cai)用的(de)(de)FFT 在(zai)(zai)時域中(zhong)(zhong)(zhong)沒有局(ju)部變化(hua)(hua)的(de)(de)能力(li)，所(suo)以可以考慮將(jiang)具(ju)有良好時－ 頻局(ju)部變化(hua)(hua)特征的(de)(de)小波(bo)變換應用在(zai)(zai)電能表中(zhong)(zhong)(zhong)，兩種方法結合使用，以計量(liang)在(zai)(zai)沖擊性負荷的(de)(de)情況下用戶所(suo)消耗的(de)(de)實際(ji)電能。

3.3 電(dian)能表的寬(kuan)負載計量(liang)能力

電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)動汽車(che)充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)分(fen)為快充和慢(man)(man)充兩種(zhong)模(mo)式(shi)。快充模(mo)式(shi)時(shi)，充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi)間(jian)較(jiao)短，回路(lu)中的(de)負載(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流卻很大(da)(da)，有時(shi)會達到150 ～ 600 A; 而慢(man)(man)充模(mo)式(shi)時(shi)，充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi)間(jian)較(jiao)長，在充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)回路(lu)中形(xing)成的(de)負載(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流較(jiao)小。因(yin)此電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)計量(liang)裝置(zhi)必須具備從小電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流到幾百安大(da)(da)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流的(de)測量(liang)范圍，對(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)計量(liang)來講，是一(yi)個技(ji)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(ge)電(dian)源并聯構成的電(dian)源系(xi)統向(xiang)負(fu)載(zai)(zai)供電(dian)，每個(ge)電(dian)源的功率(lv)為(wei)負(fu)載(zai)(zai)所需功率(lv)的1 /N。運行時，每個(ge)電(dian)源平均承擔負(fu)載(zai)(zai)功率(lv)。某一(yi)個(ge)電(dian)源發生故(gu)障時，供電(dian)并不(bu)中斷，僅僅是最(zui)大供電(dian)能(neng)力有所降低(di)，不(bu)會(hui)影響(xiang)負(fu)載(zai)(zai)的正常工(gong)作。

這(zhe)種方式(shi)(shi)要求并聯運行的(de)(de)每個(ge)電源(yuan)(yuan)(yuan)平均(jun)(jun)承擔負載功(gong)率，這(zhe)并不是簡單(dan)地將多個(ge)電源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)輸出端接在(zai)(zai)一(yi)(yi)起就能做到的(de)(de)。但是電源(yuan)(yuan)(yuan)輸出參數的(de)(de)擴(kuo)展(zhan)，僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)通過(guo)簡單(dan)的(de)(de)串、并聯方式(shi)(shi)還不能完全(quan)保證整個(ge)擴(kuo)展(zhan)后的(de)(de)電源(yuan)(yuan)(yuan)系(xi)統(tong)穩定可(ke)靠(kao)(kao)地工作。不論(lun)電源(yuan)(yuan)(yuan)模塊是擴(kuo)壓(ya)還是擴(kuo)流，均(jun)(jun)存在(zai)(zai)一(yi)(yi)個(ge)“均(jun)(jun)壓(ya)”、“均(jun)(jun)流”的(de)(de)問題，而(er)解決方法的(de)(de)不同，對整個(ge)電源(yuan)(yuan)(yuan)擴(kuo)展(zhan)系(xi)統(tong)的(de)(de)穩定性(xing)、可(ke)靠(kao)(kao)性(xing)都有很大的(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。