考虑电动汽车充电站布局优化的配电网规划

充电站的布局不仅应考虑电动汽车用户充电的方便性,还应考虑充电站接入电网的成本。研究满足传统负荷增长和新增电动汽车充电负荷需求的配电网规划问题,以馈线的扩容与新建、变电站的扩容、充电站的新建为手段,以包含充电站配电网投资与运行成本最小为目标,建立了考虑充电站布局优化的配电网规划模型。该模型不仅考虑配电网的安全运行约束,还...     

考虑主动响应的电动汽车充电站-配电网协同规划

在考虑电动汽车主动充电响应的基础上,提出了电动汽车充电站-配电网协同规划模型。电动汽车作为典型直流负荷,具有主动响应特性,将之作为规划考虑因素,对电动汽车进行分时段电价调整,引导用户主动响应充电电价变化,由峰时充电向平时和谷时转移,可降低变电容量。另外,利用直流馈线代替部分交流馈线以满足电网中增加的直流负荷,降低电网中的馈线投资,共同降低了总规划成本。最后采用混合整数线性规划方法,通过CPLEX对该优化问题进行求解,并通过13节点配电网系统对交流配网和交直流配网分别进行了对比分析,对所提方法进行了仿真验证。     

考虑用户出行特性和配电网线路可用裕度的充电站规划

考虑到电动汽车用户、电动汽车充电站和配电网三者之间的相互影响关系,根据路网交通流量和用户出行特性建立了电动汽车用户的年总耗时成本模型。在计及电动汽车充电站和配电网的年总成本的基础上建立了全社会年总成本模型,以此对电动汽车充电站进行优化规划。针对电动汽车充电站接入配电网的馈线布局,考虑了线路的通道资源问题,并建立了可用裕度模型。根据环境条件、社会条件、自然条件等外在条件对充电站的候选站址进行初步筛选。然后,以单位时间内充电站的综合成本最小为目标对充电站的容量进行优化配置。利用离散二进制粒子群算法和删除路径算法实现了电动汽车充电站的选址定容及接入配电网的馈线规划。最后,以33节点的路网和19节点的配电网为例,验证了所提模型及求解方法的合理性和有效性。     

基于配电网过载风险的柔性多状态开关容量优化配置

柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)可连接存在电压差和相角差的馈线,并按指令在馈线之间转移功率,能够有效平抑馈线负荷过载。FMSS各端的容量需要优化配置。基于负荷的时序随机概率模型,建立配电网负荷特性和过载风险之间的解析表达式;并提出考虑FMSS降低过载风险收益和投运成本的FMSS容量优化配置模型;最后以含三端FMSS的配电网为例,利用上述优化模型,计算不同负荷运行场景下FMSS容量优化配置方案。结果表明,FMSS的容量优化配置与配电网的负荷特性紧密相关,优化模型可为FMSS各端容量优化配置提供参考。     

基于无迹变换随机潮流建模的主动配电网优化调度

为了解决风电和电动汽车大量接入主动配电网所引发的随机优化调度问题,利用基于无迹变换的随机潮流计算方法处理风电出力的波动性、电动汽车充电的随机性以及电网负荷的随机波动。进而建立了以电动汽车充电功率和分布式电源出力为优化变量,以配电网运行费用最小、有功网损最小和负荷方差最小为优化目标的主动配电网随机优化模型。同时,采用多目标粒子群算法对模型进行求解,并以改进的IEEE 33节点测试系统为例对该模型进行仿真。仿真结果表明:考虑不确定性和电动汽车有序充电的优化调度模型,可以有效地减少配电网运行的成本、降低网损和缩小峰谷差,验证了所提模型的正确性和有效性。     

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。     

考虑季节因素的电动汽车充电负荷建模与优化充电

不同季节的家用电动汽车充电负荷存在明显的差异,为精确分析电动汽车的接入对配电网的影响,通过分析用户的出行规律,建立了不同季节的电动汽车充电负荷模型。为减少电动汽车充电负荷对配电网带来的危害,建立了电动汽车充电的０G1整数规划模型,并给出了优化充电策略。最后以IEEE 33节点配电系统为例,分析了采用全年平均值和分季节参数的电动汽车充电负荷对配电网的影响,仿真结果验证了优化充电策略的有效性和考虑季节因素建模的必要性。     

考虑谐波的电动汽车充电策略及对配电网电缆载流能力和热寿命的影响

为避免电动汽车充电引起配网电缆过载,合理确定配电网电缆载流量,建立数学模型定量分析了两种充电功率模式在高峰和避峰充电时对配电网电缆温度和热寿命的影响。该模型考虑了电动汽车充电的时间特性和谐波特性,以渗透率和谐波含量为参数构建了电动汽车充电功率和配电网电缆电流的数学方程,基于IEC 60287定量分析了谐波电流含量对电缆交流电阻、钢带屏蔽层磁滞和涡流损耗导致的电缆温升影响,最后基于Arrhenius模型建立了电缆温度和热寿命间的数学关系。该模型选取一典型城市配电网,针对高峰和避峰时间段各采用高功率和低功率共4种充电模式进行了仿真分析,设置居民负荷电流峰值为70%电缆额定电流,结果表明,在30%渗透率下,电动汽车充电行为提升了配网电缆温度26.19℃,若不计谐波影响,温升为20.89℃,电动汽车谐波对电动汽车充电行为引起的配电网电缆温升的贡献为20.17%;夏季高峰高功率模式在30%渗透率下会引起配网电缆过载;低功率避峰充电策略下配电网电缆温度最低,电缆寿命损失最小,用户充电费用最少。     

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。     

面向电动汽车集群实时充放电优化的分群调度机制

大规模电动汽车无序充电会加剧电网的峰谷差,并影响电能质量和变压器寿命。文章从群体的角度考虑分布式控制框架下电动汽车实时充放电优化的互动调度策略,根据接入电动汽车不同的充电需求,提出以充电结束时刻为分群特征的实时调度方法,并采用双层优化模型求解集群整体和单辆电动汽车的最优充放电功率问题。上层以日负荷波动和调度惩罚最小化为目标,建立考虑电动汽车充放电的大规模集群实时互动调度模型。下层考虑电动汽车车主的充放电成本,求解单辆电动汽车充放电功率的最优跟踪问题。以典型的区域配电网负荷数据为例,通过仿真验证了分布式控制下的实时充电优化策略可以保证电网的可靠运行,同时兼顾各方利益。     

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。     

计及电量电价弹性的主动配电网多时间尺度优化调度

电动汽车、可再生能源和储能的接入对配电网运行带来了新的挑战,若调度方法和模型制定不当,将影响到配电网的经济性和可靠性,以及电动车主参与调度的积极性。为此,提出了一种主动配电网多时间尺度优化调度方法。首先,在日前阶段构造了基于电量电价弹性的电动汽车充电模型,建立了一种主动配电网日前经济调度模型。然后,在实时阶段通过储能和电动汽车降低可再生能源预测误差对系统的影响。该方法在研究电量电价弹性对电动汽车充电影响机理的基础上,基于不同时间尺度可再生能源预测数据,决策电动汽车、储能和柔性负荷的调用。仿真结果表明,所提方法降低了配电网购电和电动汽车充电费用,减弱了可再生能源预测误差对配电网的影响,优化了负荷特性。     

含电动汽车的主动配电网多目标分层优化调度

为了协调电动汽车车主和主动配电网之间的利益关系,本文提出了一种考虑电动汽车充电综合满意度和主动配电网运行效益的多目标分层优化方法。上层注重最大化电动汽车车主的充电利益,采用归一化法向约束法求解电动汽车的最优充放电计划,并将其作为下层的输入。下层目标为最大化主动配电网的运行效率,根据电动汽车的充放电计划调整可控分布式电源的输出功率,采用二阶锥规划法和带权极小模理想点法求解该非线性多目标问题。仿真结果表明,本文提出的含电动汽车的主动配电网多目标分层优化框架能够实现电动汽车车主和主动配电网的双赢,证明了该方法的有效性和合理性。     

Probability Model and Simulation Method of Electric Vehicle Charging Load on Distribution Network

This article studies the charging characteristics of different kinds of electric vehicles and, in particular, improves the sampling method of initial state-of-charge for hybrid electric vehicles. With consideration of the influences that the charging time may exert on a customer choice of charging start time, and introducing the quantity of simultaneously charging electric vehicles, a probability model of a hybrid electric vehicle charging load is built. Then an improved probability simulation method of charging demand is proposed for multiple kinds of electric vehicles connected with a distribution grid. Finally, the impact of charging electric vehicles is analyzed based on an IEEE 34-node test feeder.     

含大规模电动汽车接入的主动配电网多目标优化调度方法

针对大规模电动汽车接入配电网无序充电带来的负荷峰值增加等问题,提出一种含大规模电动汽车接入的主动配电网多目标优化调度方法。首先基于蒙特卡洛抽样方法分析了大规模电动汽车的充电负荷需求;然后,以含大规模电动汽车接入的主动配电网运行成本最小化和负荷曲线方差最小化为优化目标,综合考虑电动汽车的充电需求和配电网的运行约束,构建含规模化电动汽车接入的主动配电网多目标优化调度模型,采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对多目标优化模型进行求解,针对多目标优化得到的帕累托(Pareto)最优解集规模大,蕴含信息丰富,导致运行人员难以决策的问题,提出一种基于模糊聚类的方法对多目标Pareto最优解集进行筛选。通过改进的IEEE 34节点算例的多场景对比分析,结果表明:所提出的模型和方法可在保证系统经济运行的同时,有效利用电动汽车的优化充电降低系统负荷峰谷差。     

考虑交通网与配电网耦合基于数据包络分析的电动汽车充电设施多阶段规划方法

近年来,电动汽车快速增长带来了对充电设施需求的增长,但当前普遍存在着充电设施数量与电动汽车规模不匹配、布局不合理等问题,原因在于充电设施的规划未考虑规划时序和交通网的需求。为此,提出一种考虑交通网与配电网耦合的电动汽车充电设施多阶段规划方法。首先,基于用户均衡配流原则,构建交通网与配电网的耦合模型,采用蒙特卡罗抽样方法生成多场景下的车流量分布情况;然后,将规划周期分为多个阶段,以用户充电满意度、经济性和电压波动性为优化目标,建立基于数据包络分析方法的多阶段规划模型;最后,以IEEE 33节点配电网与12节点交通网组成的耦合网络作为算例,采用改进的自由搜索算法进行求解,得到各阶段的优化配置方案。仿真结果表明,所提方法得到的规划方法能够使充电设施的规模更好地匹配电动汽车数量的增长。     

电动汽车充电站最优规划的两阶段方法

计及道路网络对电动汽车充电需求的影响,提出了充电站最优规划的两阶段方法。该方法的第一阶段基于电动汽车行驶特性,综合考虑电动汽车日剩余电量以及电动汽车动态运行状态和位置,采用随机模拟技术和最短路径法,获得道路网络上电动汽车充电需求在时间和空间上的分布;第二阶段以第一阶段获得的电动汽车充电需求为基础,以充电需求不可达率、不满足率和投资限额等为约束,充电站运行成本和投资成本综合最小为目标,建立充电站最优选址定容数学模型。针对该模型的复杂性,采用遗传算法求解混合整数非线性规划问题。通过对某区域的电动汽车充电站规划的模拟分析,表明了所提方法的有效性。     

含电动汽车的配电网运行风险评估

电动汽车的诸多优点使其得到了广泛的关注和应用,而电动汽车充电负荷的时空分布不确定性会给电力系统带来不利的影响,令配电网存在安全运行风险。本文构建了一种电动汽车充电功率动态分布模型,并基于半不变量和Gram Charlier级数展开,提出了一种考虑电动汽车接入的配电网动态概率潮流计算方法;在此基础上,建立了节点电压和支路潮流越限风险指标,提出了一种含电动汽车的配电网运行风险评估方法。IEEE 33节点系统的仿真计算结果表明,考虑电动汽车接入的配电网运行风险评估方法是可行的,能够扫描出不同时间段配电网的运行薄弱点。     

柔性多状态开关新型复合控制策略

分布式电源的大量接入和电动汽车的快速普及成为现今配电网面临的双重挑战,同时当前配电网普遍存在闭环设计、开环运行的现象,导致配电网内馈线功率失衡现象严重。为解决上述问题,文中研究了用于配电网馈线互联的柔性多状态开关控制技术。基于柔性多状态开关接入方式和拓扑分析,分析了柔性多状态开关与两侧馈线进行功率交换的原理。然后提出了一种新型复合控制策略,直流母线电压由所有变流器共同控制,能够实现装置同时独立进行有功潮流调节和无功补偿两种功能。搭建了仿真模型和原理样机实验平台,进行了配电网两条馈线潮流控制和无功补偿功能验证。仿真和实验结果显示,所提出的控制策略有效可行。     

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。