规模化电动汽车有序充电对居民区配电网的影响

大量电动汽车接入配电网,必然会对配电网产生极大的影响。基于蒙特卡罗模拟方法计算了充电负荷,并根据北京市某地区的实际配电网搭建典型配电网结构。首先分析了不同渗透率下电动汽车无序充电对电网的影响,然后给出了基于电网侧与用户侧双向充电目标的有序充电方法,并与无序充电时的情况进行对比。结果显示有序充电能起到很好的削峰填谷作用。     

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。     

规模化电动汽车充电对配电网电缆老化的影响

电动汽车规模化且带有随机特性的充电行为将给城市电网运行和维护带来新的挑战。提出了计及充电随机特性的电动汽车充电负荷模型,考虑了电动汽车接入水平、用户出行和充电习惯,在此基础上,研究了规模化电动汽车充电对配电网电缆老化的影响。所提出的电缆老化模型计及了不同季节、不同环境下每一负荷周期内电缆所承受电应力、热应力的随机特性,提高了电缆剩余寿命估算的准确性,解决了规模化电动汽车入网后如何确定电缆寿命所受影响这一技术难题。     

电动汽车规模化接入配电网的充电优化

将配变台区下的电动汽车看成一个小型"集聚体",提出基于配电网安全运行的充电优化问题模型,该模型以有功网损最小为目标函数,计及节点电压、线路潮流、配变容量、集中式充电功率的动态爬升约束以及充电能量平衡约束,优化慢充模式下"集聚体"的充电功率。分区代理商负责监控所管辖台区下每辆汽车的充电行为。采用原-对偶内点法求解该模型,IEEE 33节点系统、PGE 69系统以及一个实际的119节点配电系统的计算结果表明该算法具有良好的收敛性和优化效果。通过动态平衡充电负荷,有效降低了系统网损,平抑了负荷波动,改善了末端电压水平,且避免了随机充电在某些时段可能造成的短时电压质量下降、馈线重载及配变过载等问题,提高了配电网运行的经济性和安全性。     

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。     

考虑配电网和交通网的电动汽车充电站规划研究

充电站作为基础配套设施,其规划、布点、选址、定容必将成为该领域的研究热点.文章首先对比了市面 上不同类型电动汽车的优缺点;然后分析了充电站接入对配电网电能质量、电网负荷平衡及运行经济性的影响;最后 根据城市交通网络和高速交通网络的特征,总结出两种交通网络下充电站规划的要求及目标。     

规模化电动汽车充电负荷的预测及其对电网的影响

电动汽车充电负荷时空分布预测是分析研究电动汽车充电对电网影响的前提,也是电网规划、运行调度的基础和依据。在对充电负荷影响因素分析的基础上,提出将预测区域进行分层分区,对不同功能用地的主要车辆,依据其出行链特性,基于转移概率矩阵建立描述车辆出行规律的模型。根据用户充电行为的随机性和不确定性,应用模糊推理法和概率统计法建立车辆在不同目的地的充电概率,并运用蒙特卡洛法对不同功能用地的充电负荷进行计算。最后,以A城市某片区为例,对其未来充电负荷进行预测,得到该地充电负荷的时空分布,并且分析了不同充电场所充电负荷对电网所造成的影响。     

插电式混合电动汽车充电对配电网的影响

插电式混合电动汽车(plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)的快速发展将对配电网产生重要影响。在此背景下,建立了用于分析PHEV充电对配电网影响的充电负荷模型,提出了用于改善PHEV充电对配电网影响的优化充电策略。分析了影响PHEV充电的2个关键随机因素的概率分布,并计及随机因素,建立了充电功率按照充电曲线变化的PHEV充电负荷的概率模型。PHEV采用自由充电方式和负荷低谷充电方式时对配电网有不同程度的影响,为此提出了考虑随机因素,以负荷方差最小化为目标的优化充电策略。以IEEE40节点辐射型配电网系统为例,通过Matlab仿真,分析了采用3种充电方式时,不同数量的PHEV充电对配电网负荷曲线、网络线损及节点电压偏移的影响。结果表明,采用优化充电方式减小了网络线损和节点电压偏移,有效改善了PHEV充电对配电网的影响。     

多种类型电动汽车接入配电网的充电负荷概率模拟

通过研究不同类型电动汽车的充电特性,针对混合电动汽车改进了初始荷电状态的抽样方法;计及充电时间长度对开始充电时刻选择的影响,同时引入电动汽车实时充电数量的随机因素,建立了多种类型电动汽车充电负荷需求的概率模型。某地的配电网负荷数据和IEEE 34节点系统算例结果表明,在电动汽车渗透率相同的情况下,其充电高峰时段工作日负荷高于休息日负荷;适当提高换电池电动汽车比例可以降低电动汽车对配电网带来的负荷冲击。     

配电网安全域的实证分析

完成了具有一定规模的实际配电网安全域(DSSR)实证研究,并应用于该电网的夏季大负荷分析。首先,简要介绍了现有的DSSR概念和理论,并针对调度部门需求对安全评价方法与安全控制方法进行了实用化改进。其次,在天津市核心城区选择了一个4.82km2的完全配电自动化覆盖的配电网,根据电网数据计算出该电网的安全边界方程,再进一步验证了该安全边界在电网运行中是实际存在的。最后,基于DSSR对夏季大负荷数据进行了安全分析,并将分析结果与已有安全分析报告对比。对比表明,计算得到的安全边界准确地反映了该电网的N-1安全运行范围,对于夏季大负荷的分析结果也与实际情况相符。     

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。     

基于用户意愿和出行规律的电动汽车充电负荷分配策略

如何将大规模电动汽车有序充电控制需求在充分考虑充电个体需求和用户意愿的基础上进行合理分配是一个亟待解决的问题。首先提出电动汽车有序充电策略。其次,以电动汽车用户的意愿为前提,将每辆电动汽车电池充电次数最少作为目标,利用电动汽车的历史出行里程和电池实时状态确定电动汽车充电的加权系数,将电动汽车整体充电安排分解至每一辆电动汽车。最后,对所提方法进行了仿真验证。结果表明:考虑不同电动汽车使用特点和充电状态,约束每辆电动汽车的充电次数,可以在满足充电负荷要求的基础上安排电动汽车充电次序,同时减少每辆电动汽车充电次数,其分配原则具有合理性。     

含大规模电动汽车的配电网保护技术研究

对基于三相不可控整流桥和DC/DC高频隔离变换器类型的充电机进行了建模与仿真,分析了充电机作为负载的运行特性。在分析电动汽车用户用车行为的基础上,采用蒙特卡洛方法求出了住宅区1 500辆电动汽车充电功率日负荷曲线。针对充电负荷的负载特性及其对配电网继电保护的影响,提出了基于无功功率突变量启动的过电流保护方案,且给出了详细的整定方法及其保护的动作特性。使用PSCAD进行了方案仿真分析,仿真结果验证了所提出的含大规模电动汽车的配电网的配电线路保护方案的有效性。     

融合多源信息的电动汽车充电负荷预测及其对配电网的影响

电动汽车充电负荷具有时间和空间不确定性、随机性,提出一种融合路网、交通、电网、天气、车辆、充电设施等多源信息的考虑用户出行行为和充电需求的电动汽车充电负荷时空分布预测模型。由图论方法构建城市路网和电网信息模型及两者的耦合关系;引入出行链,以概率函数拟合车辆首次出行时间和行程目的地的驻留时间,采用Dijkstra算法规划车辆的出行路径以获得各段行程距离,由道路等级和各时段交通信息获得车辆的行驶速度,以计算行程行驶时间和荷电状态,再根据各行程目的地的充电需求判断条件,计算充电时长和充电负荷;采用蒙特卡洛方法对各功能区电动汽车出行的时间和空间充电负荷分布进行整体仿真;并根据耦合关系将充电负荷归算至对应电网节点,再通过时间序列潮流计算评估电动汽车接入电网后无序充电对电网负荷、电压和网损的影响。算例通过设置不同的场景预测了不同功能区和电网节点的充电负荷曲线,分析了不同因素对充电负荷分布及电网的影响,验证了所提模型的有效性。     

基于自适应遗传算法的规模化电动汽车智能充电策略研究

电动汽车充电负荷在时空上具有不确定性,大规模电动汽车无序充电会导致配电网峰值负荷超过设备允许极限,给电网运行带来严重影响。以平滑配电网日负荷曲线为优化目标,建立了考虑各电动汽车用户充电需求约束的规模化电动汽车智能充电控制策略求解模型,并采用自适应遗传算法求解。以IEEE33节点配电网系统为例,基于蒙特卡洛随机模拟规模化电动汽车并网场景,对比研究了无序充电和智能充电两种控制模式下电动汽车负荷对配电网的影响,验证了利用所提方法对实现平滑负荷的有效性。     

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。     

电动汽车智能充换电服务网络建设与运营

介绍电动汽车智能充换电服务网络的内涵和作用,提出做好充换电设施网络规划,优化智能充换电服务网络布局。在充换电设施建设过程中,加强工程管理,完善充换电设施运营机制,提高运营水平。加快技术创新,加强电动汽车创造企业和电网企业交流合作,促进我国电力汽车产业化、规模化发展。     

基于改进延迟接受算法的电动汽车-快充桩匹配策略

针对电动汽车用户在选择充电目标站点上的差异性,提出了一种考虑充电选择冲突的电动汽车-快充桩快速匹配策略。提出以数字地图接口为底层数据支撑的电动汽车充电预约服务构架;根据充电偏好将用户划分为距离敏感型用户、时间敏感型用户、价格敏感型用户,并建立考虑不同充电偏好的快速充电匹配模型;借鉴“婚姻市场”中一对一匹配的延迟接受算法,提出基于改进延迟接受算法的电动汽车-快充桩匹配策略,通过多轮次算法解决充电服务市场中的多对一匹配问题。以上海市某测试区域为算例,验证所提策略的有效性、适用性和稳定性,算例结果表明所提策略在考虑了充电站容量利用率均衡的同时,可通过服务资源合理分配提升充电站的盈利。     

基于机会约束规划的含电动汽车主动配电网能量管理方法

针对含电动汽车(EV)和分布式光伏的主动配电网(ADN),提出了一种基于机会约束规划的能量管理方法。首先,基于EV用户的出行特性和需求,构建了基于分段线性化的EV智能充放电决策模型;其次,通过支路潮流模型与二阶锥松弛,构建了含EV与分布式光伏的ADN一体化数学模型,EV集群作为灵活可控单元主动参与ADN的能量管理;然后,为了充分考虑分布式光伏的不确定性,采用机会约束规划方法描述了含不确定性参数的数学模型,并对模型中的机会约束条件进行确定性转换;最后,考虑不同城市功能区内含EV与分布式光伏的ADN场景,进一步对比分析了不同的机会约束条件置信水平下EV对ADN经济安全运行的影响。仿真结果表明,适度降低机会约束条件的置信水平能在保证EV用户出行需求的同时充分地挖掘EV充放电行为的灵活性,进一步实现ADN的灵活运行。     

电动汽车两阶段多目标有序充电策略研究

大量随机性电动汽车充电负荷的接入会对电网安全经济运行等方面产生不利的影响。在统计电动汽车用户出行规律、起始充电时刻等行为基础上,分析了充电站的充电负荷特性。在考虑配电设备运行安全和用户充电需求的前提下,综合充电负荷和原有负荷的特点,建立了以分时电价为基础、以减小负荷波动率和提高运营商效益为目标的两阶段多目标充电模型。提出了基于多种群遗传算法的两阶段多目标优化模型求解方法和有序充电控制策略。以小区充电站为例,验证了两阶段多目标有序充电控制策略在减小负荷波动率、削峰填谷、降低经济成本提高运营商效益等方面的作用。