【摘 要】
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随着国家对电动汽车(electric vehicle,EV)产业的大力支持和推广,未来大量电动汽车接入将会对配电网的安全运行提出挑战。与此同时,源-网-荷呈现出电力电子化的发展趋势:在负荷侧,电动汽车通过充电桩的变流器接口接入配电网,充电桩具有灵活快速的控制特性,可有效地改善配电网的电压分布;在电网侧,智能软开关(soft open point,SOP)作为一种可控的电力电子装置,可取代常规的联络
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随着国家对电动汽车(electric vehicle,EV)产业的大力支持和推广,未来大量电动汽车接入将会对配电网的安全运行提出挑战。与此同时,源-网-荷呈现出电力电子化的发展趋势:在负荷侧,电动汽车通过充电桩的变流器接口接入配电网,充电桩具有灵活快速的控制特性,可有效地改善配电网的电压分布;在电网侧,智能软开关(soft open point,SOP)作为一种可控的电力电子装置,可取代常规的联络开关,能够有效改善电动汽车集中充电对配电网造成的负面影响,确保配电网安全运行。因此,本文针对考虑电动汽车和智能软开关接入的配电网优化运行进行研究,主要研究内容如下:(1)对影响电动汽车充电特性的因素进行了分析,建立电动汽车充电功率模型。根据正常状态和故障状态的智能软开关功率控制特性,建立智能软开关功率模型。运用蒙特卡罗法模拟出充电站负荷曲线,分析电动汽车充电站对配电网节点电压的影响。对含智能软开关的配电网系统进行算例仿真,分析智能软开关对配电网节点电压的影响。仿真结果表明充电站和智能软开关的无功补偿能够改善配电网节点电压。(2)针对传统电压调节装置的响应速度较慢,导致其难以匹配电动汽车充电负荷引起电压快速变化的问题,提出一种计及充电站无功补偿的配电网日前-实时优化运行方法。以有载调压模型、充电站日前功率模型和配电网潮流方程等为约束条件,运营成本最低为优化目标,建立日前优化模型,确定了充电站日前有功功率、电容器组投切和有载调压档位。实时优化模型以日前优化结果为运行参考点,通过多层优化模型之间协调互补,实现配电网、充电站和电动汽车之间的功率有效分配。为确保每台电动汽车离开时能够达到目标荷电状态(state of charge,SOC),在实时优化中,考虑前一时刻电动汽车的SOC来动态调整其当前SOC边界。在IEEE 33节点系统验证了所提方法的有效性。(3)针对智能软开关在配电网电压调节与网损优化上的潜力未被挖掘的问题,提出一种考虑有序充电和智能软开关控制的配电网优化运行方法。针对配电网负荷曲线的变化,利用隶属度函数进行分时电价的分类,提出电动汽车有序充电的约束条件。首先,以用户充电成本最少作为优化目标,制定每个用户对应的充电计划。然后,通过控制智能软开关的功率,结合充电站的无功补偿,实现配电网网损最小。最后,在此基础上建立基于滚动优化调度的配电网优化模型。针对原始非线性优化问题,利用圆约束和二次项的线性化原理,实现优化模型线性化。通过算例分析验证了所提方法的有效性与可行性。
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