电动汽车负荷对配电网可靠性影响的量化分析

针对当前电动汽车的规模化发展趋势以及电动汽车到电网V2G(Vehicle-to-Grid)技术的应用,对电动汽车大规模接入后的配电系统可靠性进行相关研究。基于统计学建模方法,建立了不同控制模式下电动汽车的充放电功率模型以及时变负荷模型,提出了故障情况下采用V2G技术恢复供电的孤岛形成策略,计及元件的盆浴型寿命周期,利用序贯蒙特卡罗法对电动汽车接入后配电系统的可靠性进行全面准确的评估。以IEEE-RBTS Bus6测试系统主馈线F4为实例,从电动汽车负荷的控制类型、接入位置、渗透率三方面分别对系统的可靠性指标进行量化分析,研究结果为今后电动汽车的发展规划提供了有益的参考。     

联合发电系统用于含电动汽车的配网可靠性评估研究

将分布式电源、储能系统和电动汽车组成联合发电系统,并用于含电动汽车的配网可靠性评估。根据行驶习惯将电动车划分为自由汽车和规律汽车,并分别建立充放电模型。基于燃油车的统计数据及充电开始时刻和充电时长的概率分布,建立自由电动汽车充电负荷和放电容量的统计模型,并由日常调度安排建立规律电动汽车的负荷模型。根据配网内的电动汽车充放电曲线、日负荷和分布式电源出力,分析求解孤岛内联合发电系统的供电时间,并联合故障持续时间分析孤岛内负荷的停电时长和次数,然后采用序贯蒙特卡罗法完成配电系统可靠性评估。以IEEE RBTS-Bus 6测试系统实例对评估算法进行验证,并从储能装置容量、电动汽车的V2G技术、行驶规律、充电模式和渗透率5个方面对配网可靠性进行量化分析。     

计及有序充电的电动汽车接纳能力量化评估方法

通过研究可靠性指标对电动汽车规模的敏感度,可从新的角度找到定量评估电动汽车接纳能力的方法。首先建立了电动汽车充电负荷模型与有序峰谷电价时段优化策略;其次,提出了最大接纳量、可靠性灵敏度等指标,可定量表征系统承受电动汽车接入能力;最后,结合传统可靠性评估方法,提出了计及有序充电的电动汽车接纳能力量化评估方法,采用重要抽样方法可提高抽样模拟效率。通过IEEE24-RTS算例验证了所提指标及方法的可行性。该量化评估方法和指标可拓展应用于实际电网调控电动汽车接入规模,以保证系统的安全可靠性。     

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。     

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。     

基于无线输电的电动汽车动态充电负荷预测

无线充电式电动汽车因动态充电方式的便捷性,在未来规模化应用中,其充电负荷将给电力系统带来重大影响。提出了基于无线输电的电动汽车充电负荷预测方法,根据动态无线充电频率高、速度快的特点,建立了以超级电容为辅助电源的系统模型,得到了动态充电负荷的计算因子。考虑到影响电动汽车充电行为的因素众多,提出了以大数据为基础的混合分类模型,利用TAN分类器和粗糙集的互补作用,提高分类精度和效率,达到准确预测充电负荷的目的。仿真结果表明,动态充电负荷克服了静态充电负荷在时间和空间尺度下聚集的缺点,能与电网良好互动,从而为电网负荷削峰填谷。     

配电网接纳电动汽车充电负荷能力的评估方法

针对规模化电动汽车充电负荷对配电网的不利影响,提出一种考虑了保护灵敏性的配电网接纳电动汽车充电负荷能力的评估方法。对不同类型电动汽车的充电负荷进行建模,在以系统容量、节点电压偏差作为电动汽车充电负荷接纳能力限制条件的基础上,考虑配电线路保护灵敏性,分析配电网接纳电动汽车充电负荷的能力;通过计算流过保护的最大负荷电流,对比最大负荷电流的最小值,以确定影响配电网接纳电动汽车的限制因素,得出配电网接纳电动汽车的规模;采用改进的IEEE-33节点配电网,仿真3种不同的案例,得到不同场景下电动汽车的最大接入规模。     

计及电动汽车充电需求的孤岛微网可靠性计算方法

由于远离大陆,独立海岛上的微网多运行于孤岛模式,不与配电网发生功率交换,微网内部实现电力供需平衡,同时,电动汽车充电需求的接入给孤岛微网的可靠运行带来了影响。提出了一种计及电动汽车充电需求的孤岛微网可靠性计算方法。首先,通过模拟用户的出行行为建立了基于出行链理论的电动汽车充电负荷模型,计及风电和储能特性提出了微网运行策略和负荷分块削减策略。其次,考虑电动汽车充电需求,提出了年均充电中断次数、系统平均充电可用性等新型指标,构建了与传统配电网有差异的微网供电可靠性评估体系。最后,对改进的RBTS Bus6馈线F4系统进行了可靠性评估。算例结果表明,微网运行策略和电动汽车充电需求对孤岛微网的供电可靠性影响显著。     

电动汽车保有量预测研究现状

电动汽车以其能耗和减排等方面的优势,预计未来将会有大量电动汽车通过专用充电站、住宅区充电桩和家用充电器接入电网,这将显著地改变电力系统居民和商业负荷的特性,势必会对为传统负荷设计的配电系统造成冲击。评估配电系统对电动汽车接入的支持能力,必须对电动汽车的充电负荷进行研究,而充电负荷与电动汽车接入的数量直接相关,因此对电动汽车保有量进行预测非常重要。本文总结并比较了已有的电动汽车保有量预测方法,即时间序列法、弹性系数法、Bass模型等,并阐述了这些方法的不足。     

含电动汽车和分布式电源的配电网的可靠性评估

风电以及光伏等分布式电源大规模接入配网,改变了配网的网络结构和潮流走向,增加了配网潮流的不确定性。并且电动汽车的充电负荷在时间上和空间上存在随机性,与配网日常负荷叠加,改变了原有的供求关系,传统的可靠性评估方法不再适用。基于燃油车统计数据,考虑电动汽车的开始充电时刻以及行驶里程等随机因素,建立电动汽车充电需求模型,并采用序贯蒙特卡罗方法实现含分布式电源和电动汽车的配网可靠性评估。基于IEEE-RB TS Bus6测试系统主馈线F4,从电动汽车的电池类型、接入位置和汽车数量三方面分别对系统的可靠性指标进行量化分析。     

电动汽车接入下考虑需求响应与网络重构的供电能力动态评估

电动汽车接入配电网将会形成新的供电瓶颈,降低电网的供电能力。文章提出配电网动态供电能力评估指标体系,分别从时序动态行为和静态断面特征两个层面,以及系统级与元件级的不同角度对供电能力进行量化评估。在此基础上,以最大供电电量指标为目标函数,以网络重构和负荷需求响应为手段来引导新增负荷与电动汽车充电负荷的动态行为,构建了提升网络最大供电电量的供电能力评估模型。此外,通过二阶锥松弛、big-M法等技术对原评估模型进行非线性处理,从而转化为混合整数二阶锥规划问题,并采用商业求解软件CPLEX进行高效求解。最后,通过修改的IEEE 33节点系统算例验证了所提方法具有提高电网负荷均衡度与供电能力等优点。     

柔性负荷高渗透下的配电网供电能力动态评估

为消除空调与电动汽车等高比例柔性负荷接入配电网形成新的供电瓶颈,提高供电能力,本文提出了考虑高比例空调负荷与电动汽车负荷接入下的配电网供电能力两阶段动态评估模型.第1阶段,在空调代理商和电动汽车有序充电模型的基础上,以统一代理商经济效益最大为目标,进行空调负荷和电动汽车负荷协同优化运行.第2阶段在明确代理商负荷接入前提下,配合网络重构提出配电网供电能力的动态评估模型.采用big-M、二阶锥法等技术将多目标、非线性两阶段评估模型转化为混合整数二阶锥规划模型,并利用CPLEX进行求解.最后,通过IEEE 33节点算例系统验证了所提模型的合理性与实用性.     

基于电动汽车供电资源态势感知的台区负荷弹性调度策略

考虑电动汽车、空调负荷等柔性负荷的无序接入对电网造成的不利影响,提出一种计及电动汽车供电资源态势分析的台区负荷弹性优化调度方法。首先,对电动汽车的充电需求进行概率预测,通过量化分析电动汽车负荷的特性指标,提出了台区电动汽车供电资源的态势感知模型,通过集成学习算法训练进行供电资源态势评估;接着,基于供电资源态势感知情况提出对电动汽车充电需求进行弹性伸缩的优化调度策略,将电动汽车充电需求与空调负荷削减量作为控制量,建立带弹性约束的多目标调度计划优化模型,采用改进多目标粒子群算法求解得到优化调度计划;最后,通过台区算例分析验证了所提优化调度方法能实现对电网负荷的削峰填谷,协调解决柔性负荷需求与资源闲置状态下存在的冲突,对电动汽车充电和空调用电负荷进行有序调度,以实现供电资源利用率最大化。     

电动汽车供电能源优化组合及智能充电策略

为评估电动汽车充电过程中不同种类可再生能源的经济性,构建了智能充电优化模型,得出电动汽车供电电源的最佳电能组合,所涉及发电能源包括风电、光伏发电以及通过可再生能源配额进行补偿的传统化石燃料发电。通过对可再生能源利用情况和电动汽车充电特性进行分析,采用启发式动态规划方法建立智能充电模型,研究风能、太阳能接入电动汽车充电系统后与传统发电能源的协同优化机制,并对电动汽车充电能源组合中各能源的经济性进行敏感性分析。结果表明,电动汽车智能充电策略有利于提高可再生能源的利用率,降低其负荷不稳定性对电力系统的影响,并且风力发电接入充电系统具有成本优化效益,能有效降低充电成本。     

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。     

电池储能系统可靠性建模及其对配电系统可靠性的影响

储能系统的可靠性和运行策略对接入电力系统的可靠性有着重要影响,基于此背景,在分析并网储能系统物理结构的基础上,运用状态空间法建立电池储能系统的可靠性模型,并获得其等效可靠性参数。采用可靠性评估软件RAMSES,对电池储能系统在配电系统中的不同配置方案进行可靠性评估。对电池储能系统工作在充电和放电模式下接入配电系统的可靠性进行综合分析,结论表明储能系统对配电系统可靠性的影响与接入区域负载率、接入母线可靠性等因素有关。在最优配置下,储能系统能较大提高配电系统可靠性。     

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。     

计及电动汽车时空可调度特性的配电系统可靠性评估

随着物联网技术与新一代移动通信技术的快速发展,电动汽车与配电系统间的交互由单一时间维度扩展为时间-空间多维度协同,显著影响新型配电系统的供电可靠性。基于这一背景,分析了大规模电动汽车集群化管理策略,揭示了配电系统中电动汽车时空可调度特性的数学表征方法,提出了计及电动汽车时空可调度特性的配电系统可靠性评估方法。为验证所提出方法的有效性,基于改进后的IEEE-RBTS BUS6的主馈线F4系统,对计及时空可调度特性电动汽车接入前、接入后及电动汽车不同放电能力下的配电系统可靠性进行了相应的计算分析,揭示了新形势下电动汽车接入对配电网供电可靠性的影响规律,可为电动汽车接入下配电系统的可靠性提升提供有效的理论支撑。     

基于电动汽车最小高峰负荷模型的微电网可靠性分析

电动汽车充电时间灵活、调控性能好,可作为一种可控负荷参与微电网的负荷调节,从而避免微电网孤岛运行时发电量不足而切负荷。基于此,重点研究了计及电动汽车充电控制策略的微电网可靠性分析。首先,建立了电动汽车最小高峰负荷模型,以评估微电网孤岛运行时电动汽车的调控潜力。紧接着,基于最小高峰负荷模型,提出了计及供电可靠性的电动汽车-储能联合调控策略。然后,基于蒙特卡洛模拟法,提出了计及电动汽车-储能联合调控策略的微电网可靠性评估方法。最后,通过改进的RBTSBus6F4馈线系统进行算例仿真。仿真结果验证了所提模型和策略的有效性。算例结果表明,所提的微电网调控策略能在满足电动汽车充电需求的基础上,有效降低电动汽车接入对微电网可靠性的影响。     

住宅小区电动汽车有序充电潜力评估

电动汽车的充电管理方式影响充电设施配电容量的规划设计,对住宅小区电动汽车进行有序充电,可实现削峰填谷,提高配变利用率,增加充电设施接入容量。结合住宅小区住户充电行为习惯,建立住宅小区充电负荷概率模型,并提出充电负荷同时率和叠加率两个关键参数表征充电负荷变化特性。在此基础上,建立电动汽车充电负荷与居民用电负荷规划计算模型,并通过数学解析法得出配变负载率与住宅小区电动汽车最大渗透率之间的关系,对住宅小区电动汽车有序充电潜力进行定量评估。该研究可为住宅小区充电负荷精益管理、充电设施配电容量合理配置提供科学参考。