含电动汽车配电网多节点负荷联合生成及电压稳定性分析

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能源转型战略和智慧城市建设使电动汽车得到进一步应用和普及,现有充电设施无法满足快速增长的电动汽车充电需求。同时电动汽车的随机充电行为使其充电负荷与交通路网、配电网存在复杂相关性,准确分析强随机性充电负荷对配电网电压稳定性、运行可靠性影响,为配电网扩展规划和充电站建设提供决策依据,是电动汽车普及过程中亟待解决的重要难题。针对此问题,本文旨在分析电动汽车与交通路网和配电网间耦合特性、深度挖掘强随机性充电负荷时-空特性、明确配电网薄弱环节,并由此提出一种含电动汽车配电网多节点负荷联合生成及电压稳定性分析方法。为准确挖掘含电动汽车配电网负荷时-空特性,建立充电负荷、常规负荷生成模型。对于充电负荷,首先,分析充电负荷与交通路网、配电网耦合关系,建立“路-网”耦合网络;然后,基于对用户出行特征的统计分析,构建计及目的地类型与时刻相关性的闭环出行链模型;最后,通过蒙特卡洛模拟实现用户随机出行模拟,生成海量潜在充电负荷场景,充分挖掘充电负荷时-空特性,并筛选出典型、极端充电负荷场景。对于常规负荷(配电网中除电动汽车充电负荷外其他负荷),首先,通过皮尔逊相关系数分析常规负荷节点间的空间相关性;然后,计及日期类型对常规负荷影响,建立基于条件式Wasserstein梯度惩罚生成对抗网络的配电网多节点常规负荷联合场景生成模型,生成海量潜在常规负荷场景。为有效分析电动汽车接入后配电网电压稳定性,首先,基于聚类算法进行场景筛选,确定不同典型、极端充电场景与典型、极端常规负荷场景,将充电负荷场景与常规负荷场景进行叠加,构建包括潜在小概率极端负荷场景、潜在典型场景在内的多个负荷场景;然后,通过快速电压稳定性指标、电压稳定裕度分析多场景下配电网电压稳定性,并辨识配电网薄弱节点。基于改进的IEEE 33节点模型,以中国某地实际交通网为研究对象进行实例分析。结果表明,本文所建立的充电负荷生成模型,能有效表征用户出行随机性,仿真效果较传统模型更真实;构建的常规负荷生成模型,充分挖掘常规负荷的时-空相关性、概率特征,具有良好的未知场景覆盖能力;提出的电压稳定性分析方法,能够有效分析无序充电负荷接入后对配电网电压的整体影响和局部影响、准确辨识配电网的潜在薄弱环节,为配电网扩展和充电站建设提供可靠决策依据。
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