论文部分内容阅读
随着人们对环境和能源问题的关注,电动汽车的发展受到了前所未有的重视,电动汽车的规模化运行已成为未来发展趋势;然而电动汽车规模化接入会给电网的规划和运行带来一定影响,因此在电动汽车尚未规模化运行之前,有必要开展电动汽车接入电网的相关研究。论文主要研究电动汽车接入电网的有序充电控制问题,包括电动汽车充电负荷计算方法及对配电网影响、电动汽车有序充电控制系统结构和控制模型、以及电动汽车在不同情景下的有序充电控制方法。 首先,提出了基于核密度函数的电动汽车充电负荷计算方法,并研究了充电负荷对配电网的影响。充电负荷计算方法采用核密度函数代替确定性概率分布函数拟合电动汽车的行驶规律,采用多维概率分布函数生成含有耦合特性的行驶规律随机数,采用充电概率表示不确定的充电行为;通过与示范运行电动汽车充电站的实际充电负荷对比,验证了该计算方法的准确性,并采用此方法预测了北京市居民私家电动汽车的充电负荷水平。进而基于IEEE-33配电网系统、北京市汽车保有情况、以及典型配电网负荷曲线,研究了电动汽车充电对配电网的影响,研究结果表明:规模化电动汽车接入后会降低配电网的负荷率,增大网络损耗、电压偏移和三相不平衡程度,而且随着电动汽车规模的增大,这些影响也会增大。 其次,基于配电网系统提出了电动汽车有序充电控制系统结构和实时有序充电控制模型。有序充电控制系统由三部分组成:电动汽车集中控制中心、信息集中器和充电设施;实时有序充电控制模型包括三种:考虑配电网信息的实时有序控制模型、时间-功率型和分布式有序控制模型。通过仿真案例,研究了三种有序充电控制模型的适用性,研究结果表明:三种有序充电模型均能应用于实时有序充电控制系统;时间-功率型有序控制模型能够在用户充电行为不确定时实现有序充电控制;分布式有序控制模型能够克服控制系统因通信故障引起的控制失败问题。 然后,提出了基于切换充电的有序充电控制方法,能够解决充电设施数量较少时的有序充电控制问题。切换有序充电控制系统在配电变压器下建立电动汽车集中控制中心,并基于“一机多充”充电桩实现有序充电控制;有序充电控制模型以充电桩的充电起始时间为控制变量。以北京市居民行驶规律特性和典型配电网负荷曲线为例,验证了切换有序充电控制方法的有效性,研究表明:当电动汽车充电设施数量较少时,可通过提升充电功率采用切换充电的方式实现有序充电控制,并且存在一个最佳的充电功率使得有序充电控制的效果达到最优。 接着,提出了基于分相控制的有序充电控制策略,能够解决电动汽车因单相接入引起的三相不平衡问题。在配电变压器下建立集中控制中心对配电网内的电动汽车进行分相控制,并建立以配电网各相负荷方差最小和三相间功率平衡最佳为控制目标的多目标优化模型。以IEEE-37配电网系统和典型居民小区负荷曲线构造测试算例,验证了分相控制策略的有效性;研究表明:基于分相控制的有序充电控制策略能够降低电动汽车充电引起的三相不平衡;在基础负荷不平衡情况下,分相有序控制策略能够提高配电网的三相平衡程度,并且存在一种最佳的电动汽车接入方法,使得有序充电控制效果达到最优的概率最大。 最后,提出电动汽车与分布式电源协同有序控制方法,能够解决配电网内电动汽车和分布式电源的联合调度问题。在配电网建立配电系统级和站级控制系统,其中配电系统级控制系统以配电变压器处综合负荷方差最小为目标进行有序调度;站级控制系统以实际充电曲线与调度指令误差最小为目标进行实时有序充电控制。以北京市某地区配电网的负荷数据、分布式风力和光伏出力数据、电动汽车充电和换电需求数据为例,验证了协同有序控制方法的合理性,研究结果表明:协同有序控制系统能够合理的安排控制范围内电动汽车充电计划,并准确的实现有序充电控制。