优化调制SNOP对EV入网电压波动的治理

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近年来,电动汽车(Electric Vehicle,EV)技术得到了飞速发展,随着国家政策支持,EV在以上海为例的一线城市的渗透率不断提升,预计到2030年,全球范围内的EV保有量将达到1.3亿辆,届时大规模EV入网充电,必将形成波动性和冲击性负荷,造成配电网低压馈线的电压波动问题。目前,EV用户充电行为的随机性造成其充电负荷的难以预测,而电力系统的电压波动治理往往针对无功分量占比较高的主网络,对于以有功分量为主体的低压馈线的电压波动治理手段较少。因此,本文对EV入网充电所形成的负荷和用于低压馈线电压波动治理的智能软开关(Soft Normally Open Point,SNOP)进行研究,其主要内容如下:(1)对于EV用户充电行为的不确定性,提出一种配电网分区域的EV充电负荷建模方法。对EV进行充电实验并记录数据,得到其充电模型,将EV充电负荷的影响因素分为固定性因素和随机性因素,对随机性因素进行调查统计并进行曲线拟合等分析,得到EV用户群体的充电行为规律,并将配电网根据职能分为3种区域,在Matlab中基于蒙特卡洛模拟建立各区域的EV充电负荷的模型,并与普通建模方法进行比较,验证了所提方法的实用性和优越性;(2)对SNOP的工作原理和数学模型进行分析,根据SNOP的控制模式和数学模型分析并推导了SNOP的控制系统,鉴于传统载波PWM调制法应用于SNOP时受谐波影响较大的问题,设计了一种适配SNOP的空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)系统,使得谐波问题得到优化。在Matlab/Simulink中分别搭建采用传统载波PWM调制系统和所设计的SVPWM调制系统的SNOP仿真模型,并对其受谐波影响的严重程度进行验证,仿真结果证明了本文所设计的适配SNOP的SVPWM调制系统受谐波影响较小,其控制更具稳定性和精确性;(3)在Matlab/Simulink中搭建包含传统负荷的配电网各区域馈线仿真模型,根据所提出的EV充电负荷建模方法及其建模结果,分析并提出三种较为极端的场景,将EV充电负荷的等效仿真模型加入对应馈线模型,并采用优化调制系统的SNOP在各场景中连接馈线末端,通过仿真实验,分别得到各场景下馈线“解环运行”时、SNOP工作时各节点电压波形。仿真结果表明,所设计的优化调制系统的SNOP对于考虑EV入网充电造成的低压馈线电压波动问题具有明显的治理效果。
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