光伏不平衡接入的配电系统中电动汽车有序充电策略

摘 要：电动汽车和分布式光伏电源的广泛接入可能会加剧配电系统的负荷峰谷差和三相不平衡问题。在此背景下, 探讨以优化负荷轮廓和减小配电系统三相不平衡为目标的电动汽车有序充电策略。首先, 根据汽车出行特性和电池充电过程, 对充电负荷进行建模。之后, 在配电系统三相模型基础上,通过控制电动汽车充电接入相、充电功率和充电时间, 建立以优化负荷轮廓和减小三相不平衡为目标的电动汽车有序充电优化模型, 并采用自适应遗传算法求解。最后, 以修改的IEEE 33节点测试系统为例对所提方法进行仿真计算,结果表明：采用所提方法,电动汽车充电负荷可避开系统负荷高峰并起到“填谷”作用, 并有效缓解了分布式光伏发电引起的三相功率不平衡问题。     

考虑充电功率衰减的电动汽车两阶段优化调度策略

通过对锂电池充电特性进行分析,发现电动汽车充电后期会出现明显的功率衰减,忽略这种现象会导致电动汽车所需充电时长的错误预估。为减小功率衰减带来的负面影响,该文基于最佳充电电流理论,构建电动汽车最佳充电曲线,并根据不同电动汽车充电功率变化特性,在考虑功率衰减的条件下提出一种基于多元混合优化算法的电动汽车两阶段优化调度策略。首先,基于电动汽车充电电流、电压以及功率之间的相关性,构建电动汽车用户模型,根据不同队列电动汽车充电特性,构建负荷聚合商调度模型;进而,基于最高响应比优化算法解决调度第一阶段的用户充电紧迫性与公平性问题,基于粒子群优化算法解决第二阶段光伏消纳偏差量最小化问题,实现考虑功率衰减特性的电动汽车两阶段优化调度;最后,在仿真实验中通过对未考虑功率衰减时电动汽车计划和实际充电行为进行对比,分析充电功率衰减对电动汽车用户和负荷聚合商的影响,通过对考虑功率衰减时不同调度策略下的电动汽车充电行为进行对比,验证本文策略在降低光伏消纳偏差量,提高用户满意度,改善负荷聚合商经济效益方面具有明显效果。     

考虑充电功率的电动汽车快充站充电设施优化配置

为实现电动汽车快充站内的经济建设,同时分析充电功率在充电站规划中的影响,提出了一种电动汽车快充站充电设施优化配置方法。以电动出租车为例,分析其出行特征,并基于排队论分析各个时段内站内排队系统的运行指标,建立分时段的用户等候时间成本计算模型。以充电站投资成本和用户等候时间成本之和最小化为目标函数,建立考虑装置利用率、排队时间、配电容量和占地面积的充电设施配置优化模型,在模型中同时对充电设施的充电功率和数量进行优化,实现快充站内社会成本的最小化。通过算例验证所提方法的可行性以及优化充电功率的经济性。     

电动汽车充电设施规划方法

电动汽车作为新能源汽车的主要发展方向之一,越来越受到人们的重视.充电设施的规划建设是电动汽车推广的重要前提.电动汽车充电设施的规划不同于变电站、加油站等服务终端的规划,具有鲜明的特点.将电动汽车充电设施规划划分为示范阶段、公益阶段和商业运营阶段,并分析每个阶段的特点;提出了充电方式的选择优化模型,并基于此对各充电方式进行充电需求预测;提出了间距比、充电容量冗余度、充电电量冗余度等概念,以及充电设施规划的原则、流程和模型.案例分析表明了规划方法的适用性.     

电动汽车充电负荷对配电变压器寿命损失的影响研究

配电变压器实际承载的电动汽车充电负荷与供区内的充电车位数密切相关。依据Mamdani推理方法及重心法得出各用地适应性评分,各功能区域土地分配规律。基于电动汽车空间分布特性,将车位数量作为蒙特卡洛模拟电动汽车充电负荷计算方法中的一个约束条件。考虑了工作日和节假日负荷差异性,得出不同功能区的充电负荷对于配电变压器寿命影响规律。并通过Matlab仿真分析验证了该理论的正确性,为配电变压器寿命损失的评估、配电运行方式维护及老城区配电扩容提供了参考。     

考虑三相负荷平衡的电动汽车有序充电策略

电动汽车负荷的大规模接入可能导致配电网出现三相不平衡问题,威胁电网安全经济运行。当前提出的大部分有序充电方法均针对等效的单相系统进行建模,忽略了三相不平衡问题的处理。文中提出一种考虑三相负荷平衡的电动汽车有序充电策略。算法外层运用三相前推回代法迭代修正节点电压,内层则通过求解一个电动汽车有序充电三相模型获得优化充电功率。通过调控电动汽车的充电功率及时段,可实现降低配电网网损以及三相之间负荷平衡的控制目标。仿真结果表明,所提出的有序充电策略可以有效避免电动汽车负荷大规模接入导致的三相不平衡现象,同时降低配电网网损、平抑负荷波动,保障电网安全经济运行。     

计及有序充电的配电变压器扩展规划建模

针对集群电动汽车接入引起的配电容量不足及投资经济性问题,首先对纯住宅区和商住两用场景下的典型配电变压器基础负荷曲线进行聚类分析,根据负荷特性对电动汽车充电负荷进行细化建模,并考虑负荷的发展趋势,建立起配电变压器综合负荷的自然增长模型。在此基础上,根据有序充电和新建配电变压器2种手段的互补优势,提出了计及有序充电的配电变压器扩展规划方法,以投资方案全寿命周期成本最小为目标,建立长时间尺度下的组合决策优化模型,确定有序充电和新建配电变压器的最佳组合形式。以某新建居民小区为例,建立该小区配电变压器的负荷自然增长模型,并采用所提组合决策优化模型,确定小区最佳的有序充电控制应用时间、新建配电变压器投运时间、配电变压器容量和型号,最终通过多个影响因素的对比分析,验证了所提方法的有效性与经济性。     

居民小区电动汽车充电负荷有序控制策略

针对当前居民小区电动汽车充电设施建设中遇到的配电变压器供电容量限制及物业管理方缺乏运营积极性等实际困难,研究了电动汽车充电负荷有序控制策略,主要目标包括预防配电变压器过载和实现充电收益最大化。首先提出了网格选取法,在保证变压器不过载运行的同时,灵活规划电动汽车的充电时段。进而基于峰谷分时电价构建了充电电费支出最小的目标函数,并基于遗传算法设计了求取最优网格选取结果的方法与步骤。最后,采用蒙特卡洛法进行算例仿真和分析验证。结果表明:网格选取法隐含了配电容量限制条件,简化了电动汽车的有序充电规划,更利于采用寻优算法进行求解。所求取的有序充电策略能有效实现负荷移峰填谷、降低电费支出,同时提高运营方的充电收益及参与积极性。     

规模化电动汽车三相负荷平衡充电选线装置与仿真分析

居民小区规模化电动汽车的单相慢速充电方式可造成小区电力系统出现严重的三相不平衡现象,进而会对配电网造成不可忽视的影响,针对此问题设计了一种自动平衡电动汽车三相充电负荷的充电机选线装置。该开关装置可自动地选择电压最高的一相作为电动汽车充电电源,同时断开与另外两相的连接。在此选线装置作用下,居民小区配电系统陆续接入需要充电的电动汽车时,充电负荷会自动地均匀分配给各相电源以达到三相负荷平衡的目的。对此选线装置参与的居民小区配电系统进行了仿真分析,分析结果表明,该装置具有实现充电负荷平衡、改善三相电压不平衡度及降低配网线损的效果。     

电动汽车充电对电网负荷和电气设备的影响

电动汽车充电负荷预测是分析电动汽车接入电网的基础。在分析私家车、公交车、出租车、物流车、公务车行驶特性和充电规律的基础上,提出了不同类别电动汽车的充电负荷模型;并采用蒙特卡洛模拟法对宁波市2020年不同类型的电动汽车充电负荷进行预测,将预测的电动汽车充电负荷曲线和电网最大负荷曲线进行对比分析,分析出在不同充电模式下,电动汽车充电对配电变压器和配电线路的影响,为电网规划和运行提供参考。     

基于实时最优恒定功率的电动汽车有序充电策略

大规模电动汽车无序接入充电会与电力系统基础负荷"峰峰相叠",加大系统峰谷差,造成配电变压器重过载和系统网损增大等后果,从而威胁电网的安全运行.为了实现电动汽车有序充电,在以负荷波动差作为网损分析指标的基础上,提出基于实时最优恒定功率的电动汽车有序充电模型.根据常规负荷预测曲线和电动汽车充电基础数据求解实时最优恒定功率,在满足配变最大容量等约束的前提下,以系统负荷波动差最小为目标形成电动汽车有序充电方案.最后通过MATLAB平台作算例仿真,以IEEE 33节点系统为例的仿真结果表明:所提有序充电策略能够更有效地实现系统负荷"移峰填谷",达到平抑负荷波动和降低系统网损的目标,从而验证了该策略的有效性.     

基于谐波解析的电动汽车充电对配电变压器影响概率评估方法

为更加完善地评估电动汽车充电负荷对配电变压器的影响,在分析不同类型电动汽车的充电方式、运行特点的基础上,利用三相整流充电机的谐波耦合导纳矩阵,对电动汽车充电电流谐波进行解析,推导了单台和多台充电机接入电网的电流谐波算法;通过谐波损耗因子量化谐波电流对变压器寿命损失的影响,与多种类型电动汽车充电负荷概率模拟相结合,提出计及电动汽车充电电流谐波的配变顶层油温、热点温度、相对老化率和寿命损失的概率评估方法。根据某电动公交车充电站的配变、本地负荷和充电机数据,分析了不同电动汽车渗透率、充电方式组合下的配变运行特征参数变化规律。结果表明,不合理的不同充电方式的电动汽车比例安排,会对配电变压器的寿命损失造成严重的影响。     

高速公路充电网络充电设施运行状态时空预测建模

准确的充电网络充电设施运行状态时空预测建模是高速公路预约充电优化的基础.考虑电动汽车行驶速度与传统汽车相接近,基于传统汽车的实际行驶速度数据,提出了一种高速公路充电网络充电设施运行状态时空预测建模方法.一方面,采用灰色关联分析法、协整-自回归移动平均法和小波神经网络方法对电动汽车的行驶速度进行滚动预测;另一方面,基于预测值和观察值,利用蒙特卡洛方法、弗洛伊德方法和排队算法对高速公路充电网络充电设施运行状态进行时空预测.算例研究结果表明,采用所提方法得到的高速公路充电网络充电设施运行状态时空预测结果比较准确,可满足电动汽车预约充电优化需求.     

基于多智能体的电动汽车充电协同控制策略

在分析电动汽车充电负荷特性、管理架构的基础上,借鉴复杂自适应系统的核心思想,提出基于多智能体的电动汽车充电管理模式。建立单台电动汽车的充电负荷模型和基于多智能体系统的电动汽车充电优化模型。采用蒙特卡洛方法模拟电动汽车用户的充电行为。在考虑电动汽车的充电功率、充电时间以及变压器可用容量等约束条件的前提下,针对35 k V片区配电网中电动汽车接入充电的优化问题,提出基于多智能体协同控制的电动汽车充电优化策略。仿真结果表明多智能体协同控制策略能够有效地实现电动汽车充电负荷的"移峰填谷",减小电网峰谷差。     

采用两阶段优化模型的电动汽车充电站内有序充电策略

在满足电动汽车用户充电需求及配电变压器容量限制的前提下,建立了以充电站充电收益最大化为目标的第一阶段优化模型。考虑最大化电网公司对缩小峰谷差所给予的激励,以不低于第一阶段优化所求得的最大充电收益为约束,建立了第二阶段优化模型。根据用户的驾驶习惯,采用蒙特卡洛方法模拟用户的充电需求,对电动汽车在无序充电、第一阶段模型和两阶段模型优化控制充电3种情形下充电站的经济效益及配电变压器下的负载情况进行了仿真和分析。研究结果表明,采用第一阶段模型和两阶段模型均可显著提升充电站的经济效益。但是在现行的分时电价机制下,仅采用第一阶段优化模型进行大量电动汽车的充电控制往往会带来新的负荷尖峰,而两阶段优化模型在进一步增大充电站经济效益、减小峰谷差等方面均有显著作用,并且具有很高的计算效率,适于实际应用。     

不确定充电习惯对电动汽车充电负荷需求及充电负荷调节的影响

采用二项分布描述电动汽车用户充电习惯的不确定性,本文建立了含有不确定性因素的充电负荷需求计算模型。基于此计算模型,分析了不确定性充电习惯、充电起始时间延时和充电功率对电动汽车充电负荷需求的影响;然后以配电网负荷方差最小为目标函数,以充电起始时间和充电功率为控制变量,考虑电动汽车充电功率约束和电动汽车用户充电能量需求约束,建立了基于不确定充电习惯的充电负荷优化调节模型。以北京市汽车行驶数据和典型配电网负荷数据为例,验证了本文所提充电负荷优化调节方法的优越性。     

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。     

基于充放电模型的电动汽车充电价格设定策略

电动汽车规模化给城市交通、充电基础设施建设以及电网运行带来了挑战,应合理设置充电价格,引导电动汽车有序充放电,以降低电网运行带来的负荷影响。为此,基于电动汽车与电网的充放电交互策略,分析区域负荷数据与电动汽车充电数据,考虑功率平衡、电池容量以及用户充电等约束,以负荷电价为变量,以降低电网峰值运行负荷为目标函数,建立充放电模型,并根据区域内电源对于功率的响应特性确定充电价格,为充电站制定电价提供了指导。最后,结合福州市马尾区相关数据,验证了优化模型与电价设置的合理性。     

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。     

基于蒙特卡洛法的EV充电负荷多目标随机规划

分析了现有电动汽车(electric vehicle,EV)充电负荷优化方式和算法的不足,结合配电系统最优运行的要求,考虑了多个随机因素的影响,以电动汽车蓄电池满充、蓄电池充电功率不越限及配网潮流约束等作为约束条件,以配电网网损、电源节点负荷峰值、负荷波动情况优化为子目标,建立了新的基于EV充电负荷的配电网多目标随机优化模型。利用改进的非支配排序遗传算法-Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm-2,NSGA-2)求解,采用IEEE-33节点配电系统的实际优化状况为例进行了蒙特卡洛仿真。仿真证明所提出的EV充电负荷多目标优化策略在更贴近实际的随机模型下仍可以有效减弱电动汽车大规模接入对电网的冲击,充分利用其可控性实现配网各项指标的经济运行。