电动汽车充电负荷预测及有序充电控制策略研究

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伴随着全球工业化进程迅猛发展的步伐,石油等不可再生资源的消耗呈现出逐渐增加的趋势,使得能源资源面临着严重的短缺问题;另一方面,二氧化碳等的排放问题使得自然环境也面临着严重的考验,极端恶劣天气的频繁出现使人们越来越重视环境保护。为了缓解自然资源不足以及环境污染问题,人们大力发展清洁、高效的电动汽车,为此我国推行实施了一系列政策,使得电动汽车行业在我国的发展蒸蒸日上。大规模电动汽车进行无序充电,必然会对电网的稳定安全运行造成巨大的影响。因此,有必要对有序充电策略进行研究,对电动汽车充放电进行引导和控制,使得电网、用户和电动汽车公司都能获得最大的效益。本文首先采用基于峰平谷电价动态修正目标荷电状态(state of charging,SOC)的方法,首先对影响充电的因素进行分析,主要包括起始充电时刻、起始SOC、日行驶里程等,综合考虑峰平谷电价的影响,基于本文方法进行负荷建模,通过动态的对电动汽车的充电目标荷电状态进行修正,从而能够建立更加符合实际的充电负荷预测计算模型。然后,从时间和空间两个维度同时考虑,进行负荷模型的搭建,综合考虑电动汽车的起始充电SOC的设置,建立了电动汽车充电负荷时空分布模型,考虑电动汽车的荷电状态的迭代更新设置,仿真模拟得到了包括居民区、工作区在内的应用区域的负荷特性;最后,为更好的对充电负荷进行引导,提出分层有序控制系统模型和优化控制策略,上层在满足下层负荷需求的前提下,设置优化目标为负荷波动最小,下层在跟随上层下发指导曲线的前提下,设置优化目标为峰谷差最小,对电动汽车分层有序充电控制策略进行研究。对本文所提出的电动汽车充电负荷预测方法以及分层有序充电控制策略,采用MATLAB软件进行仿真模拟。在应用本文方法对充电目标进行修正后,负荷的峰谷差下降了16.97%;同时,在用户响应政府电价政策后,仿真所用三种车型的花费分别减少了6.13%、6.83%和17.73%。在采用时空分布模型进行预测仿真后,电动汽车负荷在居民区和商业的枢纽位置处分布较为集中,预测电动汽车充电负荷分布情况与实际情况较为符合。在采用有序充电后,相对于无序充电,电动汽车的负荷峰值由17:00-23:00左右转移到00:00-05:00左右,负荷峰谷差下降了49.73%,电动汽车的充电花费减少了28.96%。
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