【摘 要】
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在“碳达峰、碳中和”与“新基建”战略大力推动发展新能源汽车基础设施的环境下,电动汽车规模化接入导致了城市电网运行特性发生显著变化。电动汽车作为联系电力系统和交通系统的桥梁,其充电需求同时受用户行为和道路交通因素影响,具有显著的时空分布特征。在此背景下,研究电动汽车充电负荷的时空分布对配电网承载能力的影响不仅能有效分析配电网运行的薄弱环节,也对未来大规模电动汽车并网下配电网的规划建设与优化调控运行提
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在“碳达峰、碳中和”与“新基建”战略大力推动发展新能源汽车基础设施的环境下,电动汽车规模化接入导致了城市电网运行特性发生显著变化。电动汽车作为联系电力系统和交通系统的桥梁,其充电需求同时受用户行为和道路交通因素影响,具有显著的时空分布特征。在此背景下,研究电动汽车充电负荷的时空分布对配电网承载能力的影响不仅能有效分析配电网运行的薄弱环节,也对未来大规模电动汽车并网下配电网的规划建设与优化调控运行提供了分析依据。本文立足城市电网与交通路网协同运行的耦合关系,研究了考虑规模化电动汽车时空特性的配电网承载力评估及优化问题。首先研究了电动汽车充电负荷的时空分布特性,在此基础上研究了配电网对电动汽车的承载力问题,并对配电网实际可承载电动汽车规模进行了量化评估。而后研究了计及电动汽车时空分布的配电网承载力综合评估和优化提升方法。本文的主要研究工作如下:（1）建立了电动汽车充电负荷的时空分布概率模型。首先基于用户出行链的概念,对完整出行链涵盖的时间和空间特征量进行特性建模,建立相应的概率统计模型来刻画电动汽车用户出行的时空规律。同时对城市道路交通网和道路交通延误因素进行建模分析,提出基于Dijkstra的改进先验路径算法为电动汽车用户规划最小延误的出行路径,并采用蒙特卡洛模拟方法来仿真计算电动汽车在路网中充电需求的时空分布。通过算例验证了该概率模型的有效性,并分析了电动汽车充电负荷在路网中的时空分布特性。（2）基于路-电耦合网络建立了配电网接纳EV负荷潜力的多目标优化评估模型,并提出了配电网承载力的量化评估方法。首先阐述了路-电耦合系统的协同运行机制,并建立了耦合配电网的供电区域划分模型。在此基础上,计及分布式新能源并网和电网运行的安全性与经济性,建立了配电网接纳电动汽车负载潜力的优化评估模型,分析多种场景下配电网接纳电动汽车充电负荷功率的时空分布特性。之后从节点电压、支路潮流和线路损耗的角度分析了不同EV渗透率下充电负荷对配电网的影响,以节点电压最大偏移量作为评估配电网承载力的判别指标,定量评估了配电网接纳电动汽车充电负荷的能力。（3）建立了考虑电动汽车时空分布特性的配电网承载力综合评估指标体系以及承载力优化模型。首先提出了计及EV负荷时空分布特性的配电网综合承载力的多层评估指标体系,以配电网、充电设施网和EV充电用户为评价对象分别建立准则层和指标层来量化评估配电网的运行和承载水平。采用信息熵和模糊理论结合的模糊综合评价方法获得各层级的熵值权重和综合模糊评分。之后,针对配电网承载力准则层评分中的脆弱性指标,提出了基于电动汽车V2G集群优化调度的配电网承载力提升方法。最后,通过算例对不同电动汽车渗透率程度、是否采取V2G优化调度策略的多场景下的配电网承载力进行综合评分,以此分析配电网对电动汽车的综合承载力和融合效能。
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