电动汽车接入电网的影响与利用

未来电动汽车(plug-in electric vehicle,PEV)的大规模接入,将给电力系统规划和运行带来不可忽视的影响。从电动汽车充电负荷建模与仿真计算、电动汽车接入对电力系统的影响、电动汽车的充放电控制与利用3大方面,讨论电动汽车接入电网的研究现状。指出电动汽车充电负荷分析应考虑的主要因素;总结电动汽车接入对电源发展、电网运行、充电设施与配电网规划方面的影响,并分析电动汽车有序充电及与电网互动(vehicle to grid,V2G)的研究现状和应用难点。最后,对今后的研究方向进行讨论。     

电动汽车充电模式对主动配电网的影响

主动配电网建设依托于大规模间歇式可再生能源并网运行控制、电网与充放电设施互动、智能配用电等电网分析与运行关键技术的发展。随着电动汽车的推广普及,用户充电时间和空间上的随机性将增加电网运行的不确定影响因素。文章重点研究电动汽车充电模式对配电网负荷曲线波动特性的影响,通过研究电动汽车充电的功率需求和能量需求特性,依据电动汽车用户行驶习惯的概率分布特性,建立规模化电动汽车充电负荷模型,进而分析电动汽车在无序充电和有序充电模式对区域配电网日负荷曲线的影响。结合实际充电站运行数据仿真验证配电网中电动汽车有序充电的主动控制作用。     

基于能源互联的智能配电网规划与评价方法研究

能源互联的智能电网中包含分布式能源、集中式能源和以电动汽车为主的互动型负荷的特点,分析了能源互联的智能配电网与传统配电网的区别,详述了基于负荷预测曲线和互动型负荷影响的能源互联的智能配电网规划、以可靠性为中心的能源互联的智能配电网规划和基于最大供电能力的能源互联的智能配电网规划,以及对规划结果的评价方法。     

一种基于需求分析的电动汽车有序充电实施架构

公共电网如何消纳大量电动汽车充电负荷的接入,为电动汽车提供便捷可靠的能源补给,是电动汽车电能供给面临的重要问题之一。由于电动汽车充电负荷具有一定的积聚效应,对电网特别是供电终端配电网的运行会带来多方面的影响。引导电动汽车用户有序充电,对充电负荷进行有效管理是趋利避害的必要措施。对电动汽车充电需求的构成要素,以及影响电动汽车充电需求的关键因素进行了分析。提出了一种从充电负荷配置和充电需求引导两方面展开的电动汽车有序充电实施方案。结合电动汽车充电基础设施的不同设置模式,引入虚拟充电单元作为电网侧负荷配置的基本单位,建立了从电网优化运行到电动汽车充电终端的分层分布实施架构。     

需求侧响应理论在电动汽车负荷管理中的应用研究

正随着能源危机的加剧,电动汽车的普及已成为一种趋势,将对电力系统产生重大的影响,特别是规模化电动汽车负荷将给电网运行和控制带来新的挑战。当大量电动汽车在负荷高峰时充电时,将导致"峰上加峰"的现象,增大电网调峰难度;另外在配电网侧,将进一步扩大电网负荷峰谷差,造成用电高峰时段的电压偏差加剧,影响电网的电压质量。通过建立一个基于10 kV常规变电站的简单的有电动汽车负荷接入的网络模型,通过需求侧响应理论对电动汽车的充放电行为进行研究,说明通过需求侧响应手段可以减小规模化电动汽车充放电对电网的影响,降低电网运行和投资成本。     

电动汽车接入对电网运行的影响及经济效益综述

电动汽车的普及已成为一种趋势.电动汽车规模的不断增长,对电力系统提出了新的挑战,也提供了新的机遇.在介绍电动汽车充电负荷特征的基础上,分析了其对配电网电能质量、配电网规划及经济运行等方面的影响,总结了电动汽车接入电网在参与系统调频调压、提供旋转备用、提高系统对间歇性能源接纳能力等方面潜在的经济效益,并探讨了电动汽车接入电网的负面影响和潜在效益的评估方法.最后,讨论了存在的问题和可能的研究展望.     

基于粒子群算法的电动汽车有序充电控制策略的研究

大规模电动汽车接入电力系统时,就会使得电力负荷的峰谷差和功率波动产生的巨大的影响,更严重的,还会超过电力系统的供电能力和承受能力,给电网的安全稳定运行带来巨大的挑战。在此背景下,首先对电动汽车充电负荷的影响因素进行了分析,根据电动汽车的充电特性建立起电动汽车充电负荷的模型。然后,基于粒子群算法对模型进行优化求解,使得电网负荷的峰谷差最小,约束条件为负荷波动和充电电量限制。通过仿真,与无序充电的情况做出对比,有序充电在平滑负荷波动,降低电网的峰谷差的方面有很好的"削峰填谷"的作用。     

一种基于SOC的电动汽车充电过程等效电阻模型

电动汽车大规模接入配电网将对电力系统的运行产生显著影响,电动汽车不同充电阶段的充电负荷不同,建立电动汽车充电过程的准确等值模型将为分析其充电带来的影响提供理论依据。文章研究电动汽车充电,分析充电机基于充电功率的充电过程等效非线性电阻模型,进而建立基于电池荷电状态(state of charge,SOC)的等效数学模型,最后将电动汽车充电负荷接入典型低压配电网中,仿真分析了重载方式下电动汽车充电负荷与配电网感应电机负荷对配电网供电的影响,对比分析了充电过程的功率模型和SOC模型的准确性,验证其建模方法具有计算量小、原始参数易获取的特点。     

电动汽车参与上海市电力需求响应潜力及经济性研究

发展电动汽车是道路交通部门节能减排的关键途径,也是推动我国产业结构转型的重要动力。国内对电动汽车在电力系统中的应用潜力研究仍然不足,对大规模电动汽车接入电网后的负荷调节潜力及经济性缺乏定量分析。文章以上海市为研究对象,在电动汽车发展预测的基础上,评估了电动汽车充电负荷对上海市电网的影响,并根据上海市电力系统调峰需求与电动汽车用户出行特点,分别从电动汽车充电需求及负荷特性、电动汽车充放电调节潜力及经济性等方面进行了分析。研究发现通过电力需求响应,电动汽车低谷充电负荷将显著提升上海市电网运行效率,提高外部清洁能源消纳能力,降低用户充电成本。     

基于随机生产模拟的电动汽车有序充电效益计算

电动汽车(Electric Vehicle,EV)充电负荷在时间上和空间上均具有不确定性,其接入电网会对传统电力系统带来不可忽视的影响,现阶段还未出现对EV充电负荷并网经济性评估的数学量化方法。建立了基于高斯分布的EV充电负荷曲线,采用电力系统随机生产模拟的方法,在考虑系统电力不足概率(LOLP)和电量不足期望值(EENS)2个供电可靠性指标条件下,计算比较无序充电、局部有序充电和全局有序充电3种方案下系统的燃煤量。实例计算结果表明,通过对EV有序充电控制不仅可以实现能源节约,还可以提高系统供电可靠性和容量使用率。文中实现了对电动汽车有序充电效益的数学量化,对EV充电负荷并网经济性评估有积极的借鉴意义。     

计及耦合因素的电动汽车充电负荷时空分布预测

实现电动汽车与电网互利共赢的基础问题之一是如何有效预测电动汽车的充电负荷,而电动汽车时空转移的随机性和转移过程中各因素的耦合性增加了充电负荷预测的难度,本文提出一种计及动态转移规划和耦合因素的电动汽车充电负荷时空分布预测方法。首先,基于出行链技术建立含多类型电动汽车的单体出行数学模型;在此基础上,考虑交通流量、行驶路况和温度,构建电动汽车的单位里程能耗数学模型。其次,基于马尔可夫决策过程理论,考虑剩余行程和路网拥堵信息,动态更新路网信息和随机规划电动汽车时空转移路径。最后,基于算例,对比分析电动汽车及其充电负荷在不同策略、职能区域和出行日情况下的时空分布。结果表明：本文所提方法能够全面反映电动汽车车主的出行决策,且预测结果能真实反应电动汽车类型和职能区域导致的其充电负荷幅值和分布上的差异。     

考虑电动汽车有序充电的光储充电站储能容量优化策略

针对电动汽车和光伏系统接入配电网与储能装置结合过程中的配置优化问题,提出了一种考虑电动汽车有序充电的光储充电站储能容量优化策略。首先,基于典型日光照强度曲线和光电能量转换关系计算光伏系统输出功率。其次,根据电动汽车用户出行习惯、充电行为特性、充电模式等充电负荷影响因素,建立影响电动汽车充电负荷的概率模型,利用蒙特卡洛方法预测无序充电下电动汽车充电负荷。然后,以电网出力曲线峰谷差最小为目标函数、采用粒子群算法计算电动汽车有序充电时电网出力总负荷,进而确定光储充电站储能容量最优解。最后,利用所提策略计算以电动私家车和电动出租车为主要服务对象的某居民区光储充电站内最优储能容量。结果表明,未考虑储能时电动汽车无序充电造成电网负荷峰上加峰,有序充电下电网负荷峰谷差值下降15.35%,考虑电动汽车有序充电同时配置最优储能容量时电网负荷峰谷差值下降了20.65%,实现了削峰填谷,增强了电力系统运行的稳定性。得到的结果为光储充电站的储能容量配置提供了参考。     

电动汽车充电设施接入对配套电网建设的影响

电动汽车在减少化石燃料消耗和CO2排放方面有着重要的意义。越来越多的电动汽车接入电网,对电力系统配套电网及电能质量将产生不可忽视的影响。通过分析充电设施接入配电网的典型方式,预判充电设施用电需求、电力负荷总量并分析电网接纳能力,对比分析了居民区、公共停车场、公交专属场站、出租车专属场站等不同场景下充电负荷对原负荷的影响情况,进而提出配套电网建设改造规划的原则,为大规模电动汽车充电设施接入配套电网建设提供参考。     

新型负荷及分布式电源接入配网承载能力综合评估

随着新型负荷(电采暖和电动汽车)和分布式电源逐步接入配电网,如何评价现有电网对新型负荷和高比例分布式电源接入的适应性,是电网目前重点工作之一。为此,本文提出一种含新型负荷及高比例分布式电源的配电网承载能力综合评估方法。该方法首先根据新型负荷及分布式电源的特性,选取合适的评价指标,建立新型配电网承载能力综合评估的指标体系,然后,用基于变权理论的多层次模糊综合评价算法计算指标权重,最后以某城市一条配电线路为例,对新型负荷和高比例分布式电源接入后的配电网进行了综合评估;并基于该区域评价指标的计算结果,分析出典型区域网架的薄弱环节,为后续规划工程提供依据。     

基于大规模V2G的区域电源低碳优化策略

碳达峰背景下可再生能源占比增加会降低系统灵活性、提高经济成本,并对电网运行稳定性造成冲击。随着电动汽车规模的扩大,其大规模接入电网时也会因充电不确定性而影响电网的稳定性。V2G(vehicle-to-grid)技术的实施使电动汽车规模化参与调峰辅助服务成为可能,故应将其纳入到未来的电力系统规划中。在考虑大规模电动汽车参与V2G调峰的基础上,重点研究了季节因素对电动汽车参与V2G出力的影响。以系统运行成本最小、电网侧负荷波动最小、用户侧经济收益最大建立了多目标规划模型,来优化电源结构,减少电源侧碳排放,提高系统整体经济效益。以我国河北省区域作为算例,设置不同情景进行研究分析。结果表明,规划期内V2G参与比例为70%时结果最优,电源侧碳排放降低3.45%,风、光消纳量提高10.18%,能够有效推动电源结构转型。     

考虑电动汽车停泊特性的充电站-电网互动策略研究

研究充电站与电网之间的互动,对改善电动汽车的无序充电行为具有十分重要的意义。提出了一种考虑电动汽车停泊特性的充电站-电网互动策略。首先,基于历史数据,配电网运营商优化分时电价,以减少负荷波动。其次,考虑到电动汽车的停泊特性,充电站根据配电网运营商发布的充放电价格控制电动汽车的充放电功率。最后,配电网运营商通过动态重构策略改变配电网的潮流分布,以提高电压质量并降低线路损耗。基于IEEE-33节点配电网系统进行了仿真,仿真结果表明所提的互动策略可以提高充电站的利益,并能降低配电网的网损。     

电动汽车的主动管理及其对配网的影响建模

随着智能配电网的快速发展,大量分布式能源的接入使得配电网面临一些新的挑战。文章首先介绍了主动配电网的含义和结构,然后针对电动汽车作为主动负荷的特点,提出了以电动汽车整合实体为中心的分层控制结构。基于电动汽车及其主动管理对电网稳态运行的影响和效益分析,提出针对不同充电策略情况下评估电动汽车对低压和中压配电网影响的方法,建立相应的数学模型和算法流程,并进行了相关的仿真实验和结果分析,为将来配电网中电动汽车的主动管理与控制提供了理论基础。     

考虑时序性和相关性的EVCS在配电网中的最优规划

随着电动汽车的日益增加,电动汽车充电站（EVCS）的规划也迫在眉睫。由于交通流量和车主出行情况具有随机性,导致EVCS充电负荷也具有不确定性,因此EVCS在电网中的电气接入点和容量会影响配电网经济性和安全性。考虑EVCS负荷以及典型分布式能源的时序性和相关性,通过拉丁超立方抽样（LHS）技术生成大量场景并引入边距排序因子改进K-means聚类算法缩减场景,以配电网有功网损最小和电压偏差最小构成的综合评价指标为目标函数构建优化模型,最后利用IEEE33节点系统进行算例分析,得到EVCS的最优接入点及容量。     

基于动态交通信息的电动汽车充电负荷时空分布预测

电动汽车充电负荷预测是研究电动汽车与电网互动的重要前提。针对交通路网信息对电动汽车行驶规律的影响,考虑电动汽车的交通工具特性和移动负荷特性,提出了一种基于动态交通信息的电动汽车充电负荷时空分布预测方法。该方法首先针对城市路网多交叉口特征,提出建立考虑路段阻抗和节点阻抗的动态路网模型。并根据路网规模确定了相应的交通网-配电网的交互模型。其次引入OD矩阵分析方法和实时Dijkstra动态路径搜索算法为电动汽车分配起止节点和规划行驶路径,模拟其动态行驶过程和充电行为。最后设计了电动汽车路径规划实验和典型区域实际路网充电负荷预测实验。结果表明,电动汽车充电负荷在不同功能区域分布存在差异且时间分布上不均匀,验证所提方法的有效性和可行性。     

配电网对电动汽车可接纳能力分析

随着新能源汽车保有量持续上涨,大规模电动汽车接入对城市配电网的安全稳定运行带来了一定影响,研究配电网对电动汽车可接纳能力十分迫切。该研究基于不同类型电动汽车性能参数和驾驶者行为特性建立了电动汽车充电功率需求模型,分析了一定规模电动汽车接入对配电网日负荷曲线的影响。设置了含电动汽车V2G和DG并网发电4种不同场景,从电压偏差和静态电压稳定极限两个方面定量分析了配电网对电动汽车的接纳能力,以IEEE33节点配电系统为例,对比了4种不同场景下配电网对电动汽车的接纳能力。