电动汽车充电对电网的影响及其优化调度研究述评

随着越来越多的电动汽车接入电网,电动汽车充电将对输电网和配电网的调度运行产生重大挑战。综述了电动汽车充电负荷建模、影响评估方法、电动汽车参与配电网层面和输电网层面优化调度的研究现状,包括分布式充电方法、电动汽车与微电网的相关研究、电动汽车和风电协同调度研究等。结论表明:若能通过分布式优化调度算法有效地处理电动汽车在电网上充电或放电的问题,就有希望将电动汽车充电带来的挑战转化为机遇,实现电网更理想的削峰填谷和促进电网对风能、太阳能等新能源的消纳。     

配电网网格化规划及应用

介绍配电网网格化规划及特点、国内应用案例,提出配电网网格化规划应用需注意的几个问题:在新区建设中增量配电网应与地方控制性详细规划紧密、有机地衔接,同步进行;存量配电网网格化改造实施投资较高,不应简单地对原电网全盘否定、推倒重来,宜随旧城改造分批逐步实施;同时需考虑负荷非预期性发展导致网格拆分对电力通道的需求,配网自动化的发展,分布式电源、电动汽车和多元化负荷的接入等一系列因素的存在。     

新基建负荷与光伏接入下配电网可开放容量评估及优化

随着新基建概念的提出,以5G基站、电动汽车为代表的新型负荷大规模接入城市电网中,对电网的安全与经济运行产生了显著影响。为了评估城市电网对新基建负荷的容纳能力,提出一种基于负荷增长需求与配网承载能力的配电网可开放容量评估方法,该方法在新基建负荷及分布式能源接入条件下计算各负荷节点所能增供负荷的总额作为可开放容量。在考虑电压、潮流等约束的条件下,采用二阶锥松弛方法实现模型的快速优化求解。此外,考虑到分布式光伏接入位置和顺序对可开放容量的影响,将以可开放容量最大为目标按照动态规划的方法进行求解,对分布式光伏的并网位置进行优化。在某地区配电网网格中进行了仿真分析,结果表明,所提方法可以有效评估城市配电网网格的可开放容量水平,并通过调整分布式光伏的接入位置实现了可开放容量的动态优化。     

分布式光伏与电动汽车接入蚌埠市配电网的负荷特性分析与对策

本文研究了分布式光伏与电动汽车接入蚌埠市配电网的负荷特性与对策。首先建立了分布式光伏的出力模型与电动汽车的负荷模型。然后,结合目标年蚌埠市配电网的预测数据,分析了分布式光伏与电动汽车同时接入对蚌埠市配电网整体及各典型区域负荷特性的影响,结果表明造成蚌埠市目标年夏、冬两季日负荷峰谷差的主要原因是06:00~10:00时段商业区与居民区分布式光伏无法完全被消纳、夜晚居民区电动汽车负荷与配电网负荷的“峰上加峰”。基于以上分析,提出用结合分时电价政策的V2G控制策略来应对分布式光伏和电动汽车接入带来的负面影响。     

分布式电动汽车有序充电控制系统模型

提出一种基于分布式控制的电动汽车有序充电控制系统模型。有序充电控制系统由集中充电控制中心和分布式控制单元组成,当电动汽车接入电网,分布式控制单元根据集中控制中心广播的电网负荷数据和已接入电网的电动汽车的充电计划,以最小配电网负荷方差为目标函数,计算电动汽车的最佳充电时间,并将充电计划上传给控制中心。以IEEE 33节点配电网为例,分别在正常情况、通信系统故障、配电网负荷预测有误差等条件下进行了有序充电模拟,结果表明分布式有序充电控制方法具有很好的控制效果和较强的抗干扰能力。     

电动汽车接入充电对配电网电压波动的影响

针对电动汽车接入充电增加了发电、输电和配电等方面的压力问题,提出电动汽车接入充电对配电网电压波动的影响。从交流充电桩、充电站、电池充换站几方面分析当前常见电动汽车接入充电设施,并指出电动汽车接入充电设施运行原理。以三相平衡负荷、单相负荷2种充电方式为主,分析汽车接入充电对电压波动产生的影响。采用增强配电网的供电能力、静止无功补偿器和有源滤波器改善电压波动。实验结果表明:不可控整流状态下,电动汽车接入充电对配电网电压产生的影响较大,不可直接接入电网,但在PWM整流状态下,接入充电对配电网电压产生的影响较小,电压波动在标准范围内。     

电动汽车充电对配电网的影响及对策

电动汽车的大规模使用将会对配电网产生直接影响。以某市一条10kV生活线路为对象,考虑了多种渗透率场景,从负荷、电网损耗和电压等几个方面分析了电动汽车充电对配电网的影响。分析结果表明当电动汽车渗透率较高时,车主的无控制充电行为将会对电网造成巨大的压力,而合理的电动汽车接入电网充电将有助于电网的经济运行。提出了电动汽车智能充电方法,该方法可在满足电动汽车充电需求的情况下,根据短期负荷趋势,对各时段可充电功率进行优化,达到平稳负荷、降低电能损耗和提高电压质量的目标。     

基于智能配电网关键技术的城市配电网规划

随着以分布式发电技术和电动汽车充换电为代表的用户侧接入技术的不断发展,建设满足分布式发电接入及电动汽车充换电实时响应需求的,具有环境友好型及用户交互性、网架坚强、自动化程度高的现代化智能配电网是未来配电网规划建设的方向。对影响未来智能配电网发展的关键技术进行了概述,并以上海城市电网为例,介绍了我国大都市城市配电网的现状特点。针对城市电网不同区域的可靠性和供电安全等级以及网架特点,提出针对性的规划解决方案。对城市电网的发展规划有一定的参考意义。     

配电网智能调度模式及关键技术

分布式电源、微电网、储能装置、电动汽车充放电设施接入配电网运行改变了配电网能量平衡的模式,为了推进智能电网建设,在分析配电网及其调度控制特点的基础上给出了配电网智能调度目标和调度对象。为实现配电网的高效运行,提出基于配电网络、电源和负荷互动的多维多阶段递进式配电网智能调度模式,给出了配电网智能调度系统的功能结构。提出为实现配电网智能调度系统必须解决的关键技术,探索了配电网调度的发展趋势,给出了相关研究方向。     

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。     

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。     

苏州同里新能源小镇的交/直流混合配电网潮流计算方法研究

苏州同里新能源小镇是一个集光伏发电、风力发电、储能、电动汽车、能源路由器等特征元件为一体的小镇。在传统配电网固有元件(变电站、配电线路、无功补偿、负荷等)的基础上,小镇配电网引入了新型的设备元件(分布式可再生电源、储能设备、电动汽车、直流负荷、能源路由器等),构成了交/直流混合配电网。目前交流配电网的潮流计算方法已经相当成熟,而直流配电网一般都采取闭环运行方式,故该方法无法在交/直流混合配电网中使用。本文根据含能源路由器等新型设备的交/直流配电网特点,将传统的牛顿拉夫逊法进行相应改进,分别对交流配电网和直流配电网进行潮流求解,通过作为接口的电压源换流器,进行交替迭代,直至交/直流网络均潮流收敛。该潮流计算方法将在同里新能源小镇的配电网实例中加以应用。     

A Review of Active Management for Distribution Networks: Current Status and Future Development Trends

Abstract

Driven by smart distribution technologies, by the widespread use of distributed generation sources, and by the injection of new loads, such as electric vehicles, distribution networks are evolving from passive to active. The integration of distributed generation, including renewable distributed generation changes the power flow of a distribution network from unidirectional to bi-directional. The adoption of electric vehicles makes the management of distribution networks even more challenging. As such, an active network management has to be fulfilled by taking advantage of the emerging techniques of control, monitoring, protection, and communication to assist distribution network operators in an optimal manner. This article presents a short review of recent advancements and identifies emerging technologies and future development trends to support active management of distribution networks.     

含微型同步相量测量的智能配电网信息集成方法

随着分布式电源、柔性负荷、电动汽车的大量接入,配电网呈现出潮流双向化、源荷智能化、网络电力电子化等新特征,为提高智能配电网的可观测性,微型同步相量测量装置等新技术产品得到逐步推广和使用,为智能配电网状态监测和运行控制提供了新方法和新手段。针对大规模分布式电源、柔性负荷、电动汽车接入智能配电网实际情况以及微型同步相量测量信息与已有SCADA数据集成应用需求,提出了多源端系统数据信息集成思路和方法,构建了基于海量数据总线和高速数据总线的硬件架构和软件架构方案,通过采用主动分布式内存库、高速数据总线等技术将微型同步相量量测高密度实时数据与已有自动化、信息化系统实现信息集成和融合共享,为智能配电网高频运行状态估计、小电流故障诊断与定位、动态特性优化协调控制等高级应用提供数据信息支撑。     

考虑电动汽车不确定性因素的配电网分布式电源优化布置

分布式电源和电动汽车的规模化接入对配电网经济运行和电能质量产生了较大影响。分布式电源和电动汽车的功率具有不确定性。为实现分布式电源的合理配置,提出了一种考虑电动汽车不确定性因素的分布式电源优化布置方法。首先,以网络损耗最小、电压偏移最小和系统稳定性高为优化目标,利用机会约束规划方法建立分布式电源优化配置模型。然后,采用支持向量机算法和多目标粒子群算法对上述模型进行求解,得到其Pareto解集。以IEEE 37节点配电网为例对所提模型进行验证,结果表明该模型可以有效得到合理的配置方案。     

智能用电技术背景下的配电网运行规划研究综述

为适应大规模分布式电源、储能、电动汽车接入配电网后发电方式和用电行为的改变,智能用电技术成为当前及未来智能电网研究的趋势。基于智能用电技术的内涵及核心特征,从需求侧响应、电能质量调控、可再生能源消纳、最优潮流控制、设备利用率提升方面,综述了配电网灵活优化运行的应用需求;考虑配电网运行与规划的相互影响,从分布式电源规划、配电网规划以及储能和电动汽车规划3个方向对当前规划思路和研究现状进行总结分析。结合源网荷供需灵活互动对配电网运行规划提出的挑战和未来配电网发展趋势,提出智能用电技术背景下配电网运行规划中需要进一步深入研究的问题。     

基于分布式电源的直流配电网建模与仿真

与交流配电网相比较,直流配电网具有线路损耗小、电能质量好、可靠性高,以及适于各类分布式电源和直流负载接入等优点。首先对分布式电源和电动汽车充放电站接入直流配电网进行研究,接着提出了适用于分布式电源和电动汽车充放电站接入的直流配电网双层环状拓扑,最后利用PSCAD/EMTDC仿真软件对各种分布式电源和上述拓扑进行仿真建模。仿真结果说明：当分布式电源的发电量随着外界环境的改变而发生变化时,直流配电网中的直流电压和直流负载的功率不会随之大幅波动,同时直流配电网能和交流系统进行能量传递,并在一定条件下调节交流系统的潮流,充分证明提出的拓扑的可行性和有效性。     

促进主动配电网高效运维的虚拟微网分区划分方法研究

随着分布式能源的大量接入,还有储能、电动汽车、柔性负荷等新技术的进步,主动配电网的运行控制越来越困难。针对这一问题,基于虚拟微电网的概念,提出了一种主动配电网微网化的分区优化划分方法,以虚拟微网分区的形式简化主动配电网的运行控制。该方法以通信成本最低、分区功率不平衡最小及分区供电独立性最高为目标,建立主动配电网微网虚拟分区优化模型。基于广度优先搜索算法获取各分区信息,提出主动配电网微网化虚拟分区方法,将主动配电网划分为多个虚拟微网分区。以改进IEEE-33节点系统为例进行验证。研究结果表明,所提方法可以提供面向主动配电网的虚拟微网分区建议,为主动配电网的高效运维提供支撑。