《Energies》：Electric Vehicle Hosting Capacity in Distribution Systems: A Critical Review of Distributed Generation Foundations, Unified Assessment, and Emerging Research Directions
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电动汽车接纳能力（EV-HC）在配电系统规划中日益重要，然而现有综述对成熟的分布式发电接纳能力（DG-HC）概念应如何迁移至具有移动性依赖且可能双向运行的电动汽车运行场景，所提供的指导十分有限。本综述采用“迁移–适配–重构”分类框架，考察DG-HC基础理论如何
电动汽车接纳能力（EV-HC）在配电系统规划中日益重要，然而现有综述对成熟的分布式发电接纳能力（DG-HC）概念应如何迁移至具有移动性依赖且可能双向运行的电动汽车运行场景，所提供的指导十分有限。本综述采用“迁移–适配–重构”分类框架，考察DG-HC基础理论如何迁移至EV-HC。综述区分了已接入充电容量与重合充电需求、可行多资源区域与安全多资源区域、以及固定接纳能力与依赖灵活性的接纳能力。评估方法从六个非互斥维度进行比较：不确定性处理、时间表征、求解机制、模型保真度、控制处理与计算加速。证据表明，没有任何单一约束普遍主导EV-HC；电压、热载荷、三相不平衡或电能质量（PQ）中的任一项均可能因馈线特征与充电条件的不同而成为约束性因素。运行措施可释放网络裕度，但接纳能力的提升仅在一致假设下重新计算可行边界后方可确立。风险校准与人工智能辅助的EV-HC直接证据仍然有限，这促使研究关注后果感知的风险处理、标准化报告以及真实网络验证。
主体内容总结
1. 引言
1.1 研究动机与配电系统背景
全球向低碳交通的转型加速推进，2023年全球电动汽车销量接近1400万辆，约占汽车总销量的18%；2024年超过1700万辆，占比逾20%；2025年增长20%至超过2000万辆，占新车销量的25%；预计2026年将达到约2300万辆，对应28%的销售份额。中国引领全球电动汽车市场，欧洲与美国紧随其后。高渗透率的电动汽车接入为配电系统（DS）带来运行与规划挑战，包括电压偏差、馈线与变压器过载、网损增加、电压不平衡及电能质量（PQ）恶化。标准住宅充电桩额定功率约为7.2 kW，车载充电能力正提升至12 kW，公共直流快充桩可达400 kW。电动汽车的快速增长与分布式可再生能源（特别是光伏（PV）与风电）的同步部署形成交互，使可用网络裕度强烈依赖于时间重合度与控制策略。
1.2 从分布式发电接纳能力到电动汽车接纳能力
接纳能力（HC）概念最初用于量化配电系统在不违反预定技术限制或无需重大网络改造的前提下可接入的分布式发电（DG）容量。尽管DG-HC与EV-HC具有共同的概念基础，但二者代表根本不同的规划问题，主要差异体现在功率流向、主导技术效应以及达到极限的运行条件。DG的变异性主要由天气驱动，而EV-HC还依赖于移动性、充电可用性与用户行为。在考虑协调充电或V2G运行的情况下，EV-HC须显式表征相应的充电灵活性及双向运行。
1.3 现有综述与研究空白
现有综述文献在EV-HC的各个独立方面仍较为分散。已有综述或未系统考察DG-HC概念与方法的迁移，或对AI在快速自适应数据驱动HC评估中的作用关注有限。现有研究未清晰区分：哪些DG-HC定义、性能指标与评估程序可直接迁移至EV-HC；哪些方法需要针对充电重合度、移动性、用户行为与空间多样性进行适配；哪些框架须针对双向V2G运行、充电桩谐波与EV灵活性进行重构；EV与DG如何在组合及统一HC框架内交互；以及学术方法与实际公用事业应用之间的关系。
1.4 综述方法、范围、贡献与组织
本研究采用批判性综述方法，于2026年7月6日在Scopus数据库中以精确短语“electric vehicles hosting capacity”检索标题、摘要与关键词字段，限定英语文献、工程与能源学科领域及2019–2025年期间，初始检索返回335条记录，筛选后保留134条非重复记录作为文献计量语料库，其中68项为直接EV-HC研究。综述采用“迁移–适配–重构”分类框架，识别可直接迁移的DG-HC概念、需进行EV特定适配的方法以及须针对双向运行与交互资源进行重构的框架。主要贡献包括：追踪HC从DG导向标量解释到EV-HC及条件、组合、多维、可行、安全与风险感知表述的概念与数学演化；建立结构化比较框架；整合EV影响、约束性条件、方法论维度、仿真平台角色、增强策略与实际公用事业证据；提出面向公用事业的未来研究议程。
2. 接纳能力基础与数学表述
2.1 HC概念的演化
接纳能力概念在引入电力系统之前用于描述系统（如Web服务器）在性能可接受退化范围内容纳额外用户或并发请求的能力。2004年3月于布鲁塞尔举行的欧洲分布式能源合作项目内部研讨会上，André Even首次将该术语用于描述配电系统在出现技术上不可接受的运行后果之前可接入的DG容量。Bollen随后将其正式化，定义为新资源的最大渗透率，超过该值后配电系统的技术性能变得不可接受。早期HC研究主要与可再生DG（特别是PV）相关，典型限制标准包括电压抬升、反向潮流、馈线与变压器热载荷、谐波畸变及保护系统约束。HC概念逐渐从确定性运行极限演化为可纳入不确定性的规划框架。
2.2 HC的一般数学表述
HC本质上是一种基于约束的度量。对于指定的一种或多种新资源渗透率，网络运行状态须满足潮流方程及所有规定技术限制。综述建立了通用可行渗透区域表述，区分了规划决策、基于预测的调度、实时运行校正、网络状态向量与跨时段状态向量，并纳入非预期性信息结构约束。该表述可区分固定HC（不依赖不确定的实时灵活性）、灵活HC（依赖规定的校正与可用性条件）、运行HC（反映当前或预测网络状态）与风险校准HC（以显式风险准则替代全场景要求）。标量HC定义为从规定可行基线出发沿指定方向到达的首个可行边界。
2.3 从DG-HC到EV-HC的扩展
DG-HC通常表示有功注入的增加，而EV-HC一般表示G2V充电期间有功吸收的增加。DG-HC的渗透率指标可表示为接入DG额定容量与选定归一化基准量之比；EV-HC可采用客户归一化渗透率（每100个客户对应的EV数量）或基于已接入充电桩容量的电气渗透率。综述强调已接入充电容量与重合充电需求之间的本质区别：充电桩铭牌额定功率之和代表潜在需求上限，而实际EV需求取决于车辆可用性、到达与离开时间、初始荷电状态（SOC）、所需充电能量、充电时长及充电策略。DG-HC与EV-HC共享相同的基本分析结构，但物理效应方向相反：DG渗透通常降低净馈线需求并可能导致反向潮流与电压抬升，而EV充电增加净需求并可能加剧现有馈线峰值。二者在不确定性特征与可控性方面也存在差异。
2.4 组合接纳能力
组合接纳能力（CHC）在同一网络与运行框架内评估两种或多种资源的同步渗透。DG与EV的可行组合区域可表示为二维可行区域，其边界包含DG与EV渗透的最大可接受组合，可由Pareto最大可行渗透集合表示。研究表明，DG-HC与EV-HC的单独计算值之最小值或最大值均不能一致地保持网络可行性，DG与EV渗透必须作为交互的有序对处理。CHC取决于DG与EV渗透比、可再生发电与EV充电的时间关系、两种资源的空间分配、充电桩与逆变器控制策略、充电灵活性与V2G可用性、参考负荷曲线及所选电压、热、PQ与保护限制。
2.5 迈向统一与标准化HC表述
统一HC框架将HC视为多维可行渗透集合而非技术特定标量极限。综述区分了“可行”与“安全”渗透水平：可行渗透向量在该运行点满足约束，而安全渗透向量还保证所有分量-wise更低渗透组合保持可行。当可行区域因交互资源、离散控制动作、反向潮流或约束条件变化而呈非单调性时，安全集合可能小于完整可行集合。标准化应聚焦于一致的术语、问题表述与报告惯例，而非规定单一通用计算方法或软件平台。
3. 并网EV对配电系统的影响
3.1 运行模式与影响路径
EV车队对配电系统的影响主要由其运行模式决定。在无控制G2V充电下，车辆按用户偏好开始充电而不考虑馈线载荷；延迟或分时电价（TOU）充电可将需求移离原始峰值但可能形成二次峰值；协调充电根据系统载荷、网络约束、电价或可再生发电调整充电时间或速率；双向V2G运行允许接入电池向网络注入功率。
3.2 负荷形态转变与充电重合度
G2V充电最直接的影响是净电力需求增加，但将其表征为简单的比例负荷增加并不充分。EV充电改变了馈线需求的幅值、时序、持续时间与空间分布，可能增加现有系统峰值、将峰值移至其他时段、形成二次峰值、降低负荷多样性或加剧短时爬坡。文献报告的EV相关需求增加范围从多样化充电下的适度增加到高EV密度与同时接入极端假设下的数倍增加不等。网络运行的关键量不是EV保有量本身，而是相对于可用网络裕度的重合充电需求。
3.3 电压幅值与电压不平衡影响
EV充电导致的有功与无功需求增加会在配电馈线上产生额外电压降。电压恶化不仅取决于总充电需求，还取决于馈线阻抗与资源位置。长低压馈线、高电阻电抗比、有限电压调节能力或高载荷的网络对集中EV充电更为敏感。文献报告的电压影响因网络强度与充电条件而异：在100% EV渗透率下，无控制充电在MV网络中与约0.02–0.05 p.u.的电压偏差相关，在LV网络中为0.10–0.15 p.u.，最差LV场景可达约0.25–0.30 p.u.。许多住宅充电桩为单相负荷，充电桩的非均匀分配与随机相别接入可导致相电流不等、负序分量、中性线电流增长及相特定电压偏差。电压幅值与不平衡在物理上耦合但应保持分析上的区分。
3.4 热应力、资产老化与基础设施利用
EV充电增加了配电变压器、馈线、服务电缆及相关设备的电流，其热效应取决于载荷的幅值与持续时间。重复或持续过载可提升变压器热点温度、加速绝缘老化、缩短设备寿命并增加故障概率。综述综合表明，变压器过载通常在比馈线过载更低的EV渗透率水平下出现。充电控制设计显著影响热应力：无控制充电在EV需求与住宅晚间峰值重合时产生最高载荷；TOU充电减少原始峰值但形成集中非高峰充电，仍可能接近变压器极限；协调充电更有效地分布需求。灵活性可推迟加固，但当总充电需求持续超过可用设备能力时，协调无法消除结构性容量赤字。
3.5 电能质量与损耗交互
EV充电桩采用电力电子变换级，可能向配电系统注入谐波电流。谐波发射的幅值与频谱取决于充电桩拓扑、控制设计、运行点、额定功率、功率因数校正方法、供电电压畸变及同时运行充电桩的数量与多样性。电流畸变主要与充电桩发射特性相关，而电压畸变取决于注入谐波电流与频率相关网络阻抗的交互。谐波电流的聚合并非必然单调：相似充电桩的谐波电流可能相互加强，而变换器设计、运行点与相角的多样性可能产生部分抵消。谐波电流导致额外损耗、变压器降额及绕组与铁芯损耗增加。无控制EV充电通过提高支路电流增加基频损耗，损耗增长对充电重合度与空间集中度尤为敏感。
3.6 电压稳定、运行灵活性与电网支撑
高功率EV充电可能通过增加电气薄弱母线处的本地需求而降低稳态电压稳定裕度。EV集成在主动管理下可增强运行灵活性，包括负荷平滑、需求响应、拥塞减少、可再生吸收与辅助服务提供。V2G运行允许EV聚合商在高需求或低可再生发电期间注入功率。可用V2G容量受接入与参与车辆数量、单体电池SOC、最低移动性能量需求、充电桩与变换器额定值、通信与聚合商性能、电池退化成本、用户接受度及市场或监管安排约束。应区分安装电池容量、技术可用V2G功率与经济可调度灵活性。
4. 限制EV-HC的因素
电压幅值、变压器载荷与馈线载流量是EV-HC评估中最常应用的约束，而电压不平衡与谐波畸变尽管在单相与充电桩密集网络中十分重要，但纳入的一致性较低。电压、电流与PQ限制通常定义直接可行性边界，而损耗与经济成本更常作为规划目标或决策准则处理。
4.1 电压幅值与电压不平衡约束
电压相关限制是EV-HC评估中应用最广泛的约束之一，尤其在具有长馈线、高电阻电抗比、有限电压调节能力或充电集中于电气远端母线的LV网络中。在常规G2V运行下，下限电压更相关，因为增加的充电需求加剧电压降，但数学表述中应保留上下限。大规模证据证实了电压约束的重要性但不支持将欠电压视为普遍主导：对75,550个真实LV网络的分析识别出欠电压为约62%网络的限制性标准，其次是线路载流量、变压器载荷与电压不平衡。电压灵敏度也具有空间变异性，节点级EV-HC评估有价值，因为单一馈线级HC值可能掩盖显著的区位差异。电压不平衡须与电压幅值分开评估，馈线可能满足所有相电压幅值限制却违反电压不平衡限制。
