1 電動汽車充電站充電模式
目前國(guo)內(nei)提(ti)出了多種(zhong)電動汽(qi)車充電站(zhan)模(mo)式(shi)，主要有常規充電、快(kuai)速充電和機(ji)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成(cheng)本比較低，可充分利用電(dian)力(li)低谷時段進行充電(dian)，降低充電(dian)成(cheng)本，提高充電(dian)效(xiao)率和延長電(dian)池(chi)的(de)使用壽命。

常(chang)規充電(dian)模(mo)式的主要(yao)缺點為(wei)充電(dian)時間(jian)過長，有(you)緊(jin)急運(yun)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)(chong)(chong)(chong)電效率(lv)較低，且相應的(de)工作和安裝(zhuang)成本較高。由(you)于采用快速(su)充(chong)(chong)(chong)(chong)電，充(chong)(chong)(chong)(chong)電電流大(da)，這就對充(chong)(chong)(chong)(chong)電技術方(fang)法(fa)以及充(chong)(chong)(chong)(chong)電的(de)安全(quan)性提出了更高的(de)要求，同時(shi)計量(liang)收費(fei)設計也需特別(bie)考慮(lv)。

1. 3 機械充電

電動汽車(che)用(yong)戶可租用(yong)充滿電的(de)(de)蓄(xu)電池，更(geng)換(huan)已(yi)經耗盡的(de)(de)蓄(xu)電池，有利于提高(gao)車(che)輛使用(yong)效率，也(ye)提高(gao)了用(yong)戶使用(yong)的(de)(de)方便性和快捷性。

2 電動(dong)汽車(che)充電電能(neng)計量存在(zai)的問(wen)題

2.1 對(dui)充電(dian)站電(dian)能質(zhi)量的(de)影(ying)響

電(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)汽車蓄電(dian)(dian)(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)屬非線性負荷，充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)過程(cheng)中會產生諧波(bo)，諧波(bo)會對電(dian)(dian)(dian)(dian)網造成(cheng)諧波(bo)污染，引(yin)起(qi)線路或變壓(ya)器附加損耗增(zeng)加和(he)發熱，造成(cheng)系(xi)統的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)、電(dian)(dian)(dian)(dian)容發生諧振，使諧波(bo)進一步放大。電(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)汽車蓄電(dian)(dian)(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)屬容性負荷，負荷功(gong)率因數(shu)(shu)偏低(di)，不滿足(zu)供電(dian)(dian)(dian)(dian)公(gong)司對用(yong)戶功(gong)率因數(shu)(shu)大于0.9 的(de)(de)要求。

另外，當電(dian)動汽車(che)采(cai)用大(da)電(dian)流快速充電(dian)時(shi)，會(hui)形(xing)成150 ～ 600 A 的(de)大(da)電(dian)流，這可(ke)能(neng)會(hui)造成電(dian)網(wang)不穩定，并且過分(fen)密集的(de)集中充電(dian)可(ke)能(neng)導(dao)致充電(dian)站(zhan)瞬時(shi)負荷(he)(he)過大(da)，對電(dian)網(wang)的(de)負荷(he)(he)調節能(neng)力、載荷(he)(he)能(neng)力以及電(dian)源容量均造成考驗(yan)。

2.2 充電站電能計量難點(dian)

對(dui)以上問題，安裝(zhuang)在較大型充電站的電能(neng)計量(liang)裝(zhuang)置(zhi)，必(bi)須具(ju)備諧(xie)波計量(liang)、監測及消除(chu)功能(neng)，以及直流(liu)電能(neng)計量(liang)功能(neng)和寬(kuan)負載計量(liang)功能(neng)。這對(dui)目前(qian)廣(guang)泛使用(yong)的智(zhi)能(neng)電能(neng)表提出了更為(wei)嚴苛的要(yao)求(qiu)。

對于同一充(chong)電(dian)(dian)(dian)站(zhan)同時(shi)擁有快(kuai)充(chong)和慢充(chong)的(de)(de)情況(kuang)下，如(ru)(ru)何調(diao)整充(chong)電(dian)(dian)(dian)負荷(he)，使(shi)為快(kuai)速充(chong)電(dian)(dian)(dian)設定的(de)(de)容(rong)(rong)量(liang)(liang)在(zai)常(chang)規充(chong)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)情況(kuang)不致(zhi)于造成容(rong)(rong)量(liang)(liang)冗余。且由于充(chong)電(dian)(dian)(dian)時(shi)間分散，如(ru)(ru)何調(diao)整充(chong)電(dian)(dian)(dian)時(shi)間，使(shi)充(chong)電(dian)(dian)(dian)站(zhan)可以在(zai)低谷(gu)(gu)時(shi)段起到(dao)削(xue)峰填(tian)谷(gu)(gu)、提高(gao)負荷(he)利(li)用(yong)率的(de)(de)作用(yong)，都成為目前電(dian)(dian)(dian)動(dong)車(che)充(chong)電(dian)(dian)(dian)站(zhan)計量(liang)(liang)點配置(zhi)的(de)(de)難(nan)題(ti)。

3 充電站電能計量問題分(fen)析及(ji)對策

3.1 諧波對(dui)電能表計量(liang)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)(dian)子式(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)表(biao)(biao)的(de)(de)(de)誤差主要源于(yu)其輸(shu)入部分(fen)(fen)，由于(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)表(biao)(biao)輸(shu)入部分(fen)(fen)僅對(dui)基(ji)波(bo)信號進行變(bian)(bian)(bian)送(song)，當電(dian)(dian)(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)(dian)(dian)流波(bo)形發(fa)生畸變(bian)(bian)(bian)時，磁通(tong)不能(neng)(neng)(neng)(neng)相(xiang)應地(di)發(fa)生線(xian)性變(bian)(bian)(bian)化而產(chan)生誤差，影響(xiang)(xiang)(xiang)了電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)表(biao)(biao)整(zheng)體的(de)(de)(de)計(ji)(ji)量精度(du)。但絕大部分(fen)(fen)電(dian)(dian)(dian)(dian)子式(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)表(biao)(biao)在0 ～ 1 kHz 范(fan)圍內對(dui)諧(xie)波(bo)功率(lv)的(de)(de)(de)響(xiang)(xiang)(xiang)應和對(dui)基(ji)波(bo)功率(lv)的(de)(de)(de)響(xiang)(xiang)(xiang)應大致(zhi)相(xiang)同(tong)，因此(ci)它基(ji)本上(shang)能(neng)(neng)(neng)(neng)計(ji)(ji)量基(ji)波(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)和全(quan)(quan)部諧(xie)波(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)，反(fan)映的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)值可表(biao)(biao)示(shi)為W = W1 +Σni = 2 Wi 。因此(ci)對(dui)于(yu)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)站電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)表(biao)(biao)應采(cai)用全(quan)(quan)波(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)表(biao)(biao)計(ji)(ji)量方(fang)式(shi)，避免諧(xie)波(bo)對(dui)計(ji)(ji)量裝置的(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)(xiang)。

3.2 沖(chong)擊負荷對計(ji)量的影響

在快(kuai)速充電模式下，充電站會對電網產生(sheng)沖擊(ji)性負荷，其對系(xi)(xi)統(tong)的影(ying)響主(zhu)要表現(xian)(xian)在使波(bo)(bo)形(xing)(xing)畸變(bian)(bian)嚴重、無規律，可能造成不同(tong)周期內的波(bo)(bo)形(xing)(xing)存在幅值、相位和頻率(lv)(lv)的波(bo)(bo)動。由于功率(lv)(lv)變(bian)(bian)化迅(xun)速，容易造成系(xi)(xi)統(tong)電壓(ya)(ya)閃(shan)變(bian)(bian)使電壓(ya)(ya)波(bo)(bo)形(xing)(xing)出現(xian)(xian)凹陷或突(tu)出。所以(yi)，沖擊(ji)性負荷也給(gei)電能計(ji)量表計(ji)量誤差帶來很大的隨機性。

同(tong)樣的(de)計(ji)量(liang)表(biao)針對不同(tong)時(shi)間的(de)同(tong)一沖(chong)擊負荷(he)，其(qi)(qi)所計(ji)量(liang)的(de)電量(liang)可能有(you)很大差別(bie)。例如，某軋鋼廠在生產中進行校(xiao)(xiao)驗，其(qi)(qi)電子(zi)表(biao)誤差可達(da)－12.45%，而(er)在停產時(shi)校(xiao)(xiao)驗，誤差僅(jin)為+0.28%。沖(chong)擊負荷(he)造成計(ji)量(liang)誤差的(de)主要原因(yin)是采(cai)樣的(de)頻譜泄漏。

針對沖擊性負(fu)荷，由于數字式計量表(biao)中所(suo)采用的(de)(de)FFT 在時域中沒有(you)局(ju)部(bu)變(bian)化的(de)(de)能(neng)力，所(suo)以可以考慮將具有(you)良好時－ 頻局(ju)部(bu)變(bian)化特征的(de)(de)小波變(bian)換應用在電能(neng)表(biao)中，兩種方法結合使用，以計量在沖擊性負(fu)荷的(de)(de)情況下(xia)用戶(hu)所(suo)消(xiao)耗的(de)(de)實際電能(neng)。

3.3 電能(neng)(neng)表的(de)寬負載計量能(neng)(neng)力

電(dian)(dian)(dian)動汽(qi)車充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)分為(wei)快充(chong)(chong)和慢(man)(man)充(chong)(chong)兩種模式。快充(chong)(chong)模式時(shi)，充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)時(shi)間較(jiao)短，回路中的(de)負(fu)載(zai)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)卻很大(da)，有時(shi)會達(da)到(dao)150 ～ 600 A; 而慢(man)(man)充(chong)(chong)模式時(shi)，充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)時(shi)間較(jiao)長，在(zai)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)回路中形成(cheng)的(de)負(fu)載(zai)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)較(jiao)小(xiao)。因此電(dian)(dian)(dian)能計量(liang)(liang)裝置必須具備從小(xiao)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)到(dao)幾(ji)百安大(da)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)測(ce)量(liang)(liang)范(fan)圍，對電(dian)(dian)(dian)能計量(liang)(liang)來講(jiang)，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N 個(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)源并(bing)聯構成的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)源系統向負載供電(dian)(dian)(dian)(dian)，每(mei)個(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)源的(de)(de)(de)功率為負載所(suo)需功率的(de)(de)(de)1 /N。運行時，每(mei)個(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)源平均承擔負載功率。某一個(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)源發(fa)生故障時，供電(dian)(dian)(dian)(dian)并(bing)不(bu)中斷，僅僅是最大供電(dian)(dian)(dian)(dian)能力有(you)所(suo)降低(di)，不(bu)會影響負載的(de)(de)(de)正常(chang)工作(zuo)。

這種方式要求(qiu)并聯運行的(de)(de)每個(ge)(ge)電源(yuan)平(ping)均承擔負載(zai)功(gong)率(lv)，這并不(bu)(bu)是簡(jian)單(dan)(dan)地將多個(ge)(ge)電源(yuan)的(de)(de)輸出(chu)(chu)端接在一起就能做(zuo)到的(de)(de)。但(dan)是電源(yuan)輸出(chu)(chu)參(can)數的(de)(de)擴展(zhan)，僅僅通(tong)過簡(jian)單(dan)(dan)的(de)(de)串(chuan)、并聯方式還不(bu)(bu)能完全保(bao)證整個(ge)(ge)擴展(zhan)后的(de)(de)電源(yuan)系(xi)統穩(wen)定(ding)可靠地工(gong)作。不(bu)(bu)論電源(yuan)模塊是擴壓(ya)還是擴流，均存在一個(ge)(ge)“均壓(ya)”、“均流”的(de)(de)問題，而解決方法的(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)，對整個(ge)(ge)電源(yuan)擴展(zhan)系(xi)統的(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)、可靠性(xing)(xing)都有很(hen)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。