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“车-路-网”耦合下电动汽车恶劣充电场景及其对城市配电网电压稳定性影响

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电力自动化设备 2019年第10期39卷 102-108页

作者：杨昕然吕林向月刘友波刘芳芳四川大学电气工程学院

为评估电动汽车无序充电行为引起的充电负荷时空变化对城市配电网电压稳定性的影响,在构建恶劣充电场景的基础上提出了一种计及电动汽车行为特性驱动负荷增长的连续潮流模型。基于复杂网络理论构建“车-路-网”耦合系统模拟电动汽车行... 详细信息

为评估电动汽车无序充电行为引起的充电负荷时空变化对城市配电网电压稳定性的影响,在构建恶劣充电场景的基础上提出了一种计及电动汽车行为特性驱动负荷增长的连续潮流模型。基于复杂网络理论构建“车-路-网”耦合系统模拟电动汽车行驶路径特性,在考虑城市交通网的约束条件下,设计电动汽车充电位置和行驶路径表征充电负荷的时空变化性,并以此构建恶劣充电场景,利用改进的连续潮流模型搜索电网崩溃状态,分析临界状态下的电压分布特性和电网薄弱区域。所提方法可量化恶劣充电场景下城市电网接纳电动汽车的数量,评估电网薄弱区域并对接入充电设施的该区域配电网进行改造和规划。

关键词：电动汽车充电负荷模型 “车-路-网”系统恶劣充电场景连续潮流配电网电压稳定性

计及有序充电的电动汽车接纳能力量化评估方法

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电力系统及其自动化学报 2017年第6期29卷 1-6页

作者：左琦贺海磊梁才浩周明周勤勇新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206 中国电力科学研究院系统所北京100192

通过研究可靠性指标对电动汽车规模的敏感度,可从新的角度找到定量评估电动汽车接纳能力的方法。首先建立了电动汽车充电负荷模型与有序峰谷电价时段优化策略;其次,提出了最大接纳量、可靠性灵敏度等指标,可定量表征系统承受电动汽车接... 详细信息

通过研究可靠性指标对电动汽车规模的敏感度,可从新的角度找到定量评估电动汽车接纳能力的方法。首先建立了电动汽车充电负荷模型与有序峰谷电价时段优化策略;其次,提出了最大接纳量、可靠性灵敏度等指标,可定量表征系统承受电动汽车接入能力;最后,结合传统可靠性评估方法,提出了计及有序充电的电动汽车接纳能力量化评估方法,采用重要抽样方法可提高抽样模拟效率。通过IEEE24-RTS算例验证了所提指标及方法的可行性。该量化评估方法和指标可拓展应用于实际电网调控电动汽车接入规模,以保证系统的安全可靠性。

关键词：电动汽车充电负荷模型峰谷电价时段优化策略可靠性敏感度:接纳能力

基于马尔科夫链理论的电动汽车集群充电负荷建模及可调能力评估

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南方电网技术 2023年第9期17卷 29-37页

作者：蔡新雷董锴崔艳林祝锦舟陆文韬余洋广东电网有限责任公司电力调度控制中心广州510600 华北电力大学电力工程系河北保定071003

针对电动汽车(electricvehicle,EV)用户单体功率小、电池容量异质性、出行行为差异大等问题,提出面向控制、考虑用户出行链的EV集群充电负荷建模方法,能够让EV集群更好地参与电网调度运行。首先,对EV用户行为的马尔科夫特性进行了分析,... 详细信息

针对电动汽车(electricvehicle,EV)用户单体功率小、电池容量异质性、出行行为差异大等问题,提出面向控制、考虑用户出行链的EV集群充电负荷建模方法,能够让EV集群更好地参与电网调度运行。首先,对EV用户行为的马尔科夫特性进行了分析,在划分EV多状态荷电状态区间的基础上,推导了其充电与出行状态区间内的一步转移概率,建立了基于马尔科夫链理论考虑出行特征的EV集群充电负荷模型;然后,设计了EV集群可调能力评估流程,构建了EV集群可调能力评估方法;最后,对EV集群模型及可调能力评估方法进行了仿真验证,与多种方法进行对比,结果表明,所提聚合模型和评估方法更准确、有效。

关键词：电动汽车出行链充电负荷模型马尔科夫链可调能力评估

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计及电动汽车不确定性的有序充电调度策略

现代电力 2012年第3期29卷 57-63页

作者：黄润周鑫严正顾洁上海交通大学电力传输与功率交换控制教育部重点实验室上海200240 上海电力公司市区电网调控中心上海200080 上海交通大学电气工程系上海200240

大量电动汽车的接入,对智能电网调度提出了新要求。采用合理的充电调度策略可以充分发挥电动汽车在智能电网中削峰填谷等作用。在此背景下,首先分析影响电动汽车充电负荷的因素,根据电动汽车充电特性建立电动汽车充电负荷模型。然后,综... 详细信息

大量电动汽车的接入,对智能电网调度提出了新要求。采用合理的充电调度策略可以充分发挥电动汽车在智能电网中削峰填谷等作用。在此背景下,首先分析影响电动汽车充电负荷的因素,根据电动汽车充电特性建立电动汽车充电负荷模型。然后,综合分析电动汽车用户的使用需求,在此基础上建立考虑电动汽车充电不确定性的电网调度随机最优潮流模型。最后,以一标准33节点配网测试系统为例,比较自由模式下和有序充电调度模型下电网负荷曲线,证明了所提出电动汽车充电调度模型在平滑电网等效负荷波动方面的有效性和可行性。

关键词：电力系统电动汽车充电负荷模型有序充电调度随机规划期望模型

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大规模电动汽车对电网的影响研究

大规模电动汽车对电网的影响研究

作者：曹玉强华北电力大学

学位级别：硕士

电动汽车由于其特殊的能源驱动方式,可以提高能源利用效率并减少对环境的污染,正日益受到人们的关注。各国也采取了积极的政策措施来鼓励电动汽车的发展。但是,电动汽车作为一种特殊的负荷,它的充电行为具有随机性和间歇性。若电动汽车... 详细信息

电动汽车由于其特殊的能源驱动方式,可以提高能源利用效率并减少对环境的污染,正日益受到人们的关注。各国也采取了积极的政策措施来鼓励电动汽车的发展。但是,电动汽车作为一种特殊的负荷,它的充电行为具有随机性和间歇性。若电动汽车大规模进行无序充电,可能导致负荷“峰上加峰”问题的出现,对电网结构及运行造成巨大的压力,影响电网的安全、经济运行,需要对其引导控制。同时,随着电动汽车V2G(Vehicle-to-Grid)技术的发展,电动汽车在作为负荷的同时也能作为特殊的电源,向电网输送电能,对电网削峰填谷,消纳新能源等方面具有重要价值。因此,研究电动汽车的充放电特性,采用适当的充放电策略,对电动汽车充放电行为进行有序调度,充分发挥电动汽车对电网负荷削峰填谷、消纳新能源等作用,对提高电网安全运行和能源利用效率具有重要的意义。本文根据车主日行驶里程以及开始充电时间的概率分布,采用蒙特卡洛法随机抽样,建立得到了电动汽车大规模并网后的随机充放电功率统计模型。以某一地区负荷水平为参照,考虑不同规模电动汽车入网后,对当地电网负荷的影响程度,作为分析电动汽车对电网影响的基础,对电力系统规划以及运行具有重要意义。提出了电动汽车有序充放电调度策略,以降低电动汽车充放电给电网带来的负面影响、发挥其储能作用。通过分析用户的充放电需求,建立了以平滑电网负荷波动、减少电网损耗和降低用户充电成本为目标函数的数学模型,并考虑电池充放电特性、可用容量和电网电压偏移等约束条件,采用遗传优化算法求解该随机优化模型。针对消纳风电、太阳能光伏发电等新能源问题,设计了电动汽车协同充电调度策略。基于电动汽车充电行为与可再生能源之间的相关性和互补性,建立了电动汽车与分布式能源协调控制的多目标优化模型。该模型以抑制新能源输出功率波动、减少车主充电成本为目标,动态调节电动汽车充放电功率,能很好地匹配分布式发电的功率波动,降低分布式发电间歇性对电网的影响。最后通过算例,验证了电动汽车有序充放电调度策略、协同调度策略有效性和可行性,对改善电网特性具有实用效果,对未来电网的规划运行有一定参考价值。

关键词：电动汽车充电负荷模型 V2G 有序充放电协调控制

基于BBO算法的小区充电站充电策略优化研究

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基于BBO算法的小区充电站充电策略优化研究

作者：吴成兴武汉理工大学

学位级别：硕士

电动汽车作为汽车产业进一步发展的突破口,在各国政府的支持下,进入了高速发展的新阶段。电动汽车高速发展的同时也会带来相应的问题,本文以小区充电站的充电负荷需求为基础,一方面分析其未经调度无序接入电网后对电力系统的不利影响,... 详细信息

电动汽车作为汽车产业进一步发展的突破口,在各国政府的支持下,进入了高速发展的新阶段。电动汽车高速发展的同时也会带来相应的问题,本文以小区充电站的充电负荷需求为基础,一方面分析其未经调度无序接入电网后对电力系统的不利影响,同时建立小区充电站管理平台引导用户响应充电站有序充电调度。另一方面,以分时电价下的充电费用和电网负荷波动均方差为成本函数,提出基于BBO（Bioge-ography-Based Optimization）算法的小区充电站有序充电策略,并对其算法进行优化。具体研究内容如下:小区充电站充电负荷预测是充电站实行有序充电策略的研究基础。根据实际生活情景建立一个小区充电站管理模型,利用蒙特卡洛方法模拟充电站一天中的充电负荷需求,建立一个充电站充电负荷模型并计算其充电负荷。若要合理分配小区电网能量在小区充电站的时间分布,充电站控制中心作为一个能量管理系统,需要制定有效的小区充电站有序充电策略。小区充电站的充电负荷不仅能对电网产生不利影响,也能参与对电网负荷曲线的避峰填谷作用。本文给出了基于电网负荷波动均方差函数和总电价费用不同权重的充电策略,并设定了约束条件,建立了一个小区充电站有序充电模型。将一种群体寻优算法（BBO算法）应用于小区充电站有序充电模型,求解充电站的最优充电策略。介绍了标准BBO算法的应用原理、两大算子和求解流程,并对其局限性进行优化。利用混沌映射生成初始栖息地序列,采用余弦迁移模型求解迁移算子,在整个算法迭代期间分别使用一种动态变权重的二分段混沌分布、高斯分布计算突变算子,综合改善算法的优化性能。以某个居民小区充电站为例,对不同充电策略进行仿真模拟。通过无序充电策略、基于标准BBO和基于优化BBO算法的有序充电策略下的电网负荷曲线仿真结果对比,可以看出无序充电下充电站负荷会危害电力系统的正常运行。采用标准BBO算法的有序充电策略能实现对电网负荷避峰填谷,同时降低充电站运营商的充电费用。而对标准BBO算法的优化操作能有效提高算法的寻优能力,该有序充电策略优化后能更好的适应小区充电站的充电过程。

关键词：小区充电站充电负荷模型有序充电策略优化BBO算法

电动汽车充电对电网负荷的影响及最优充电策略研究

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电动汽车充电对电网负荷的影响及最优充电策略研究

作者：高森郑州大学

学位级别：硕士

基于技术的进步、环保的要求以及未来可以预见的化石燃料短缺,电动汽车行业正在逐渐兴起。虽然适当数量的电动汽车入网充电不会引起大的波动,但是随着电动汽车的大范围普及,电动汽车在交通运输中的应用越来越广泛,它的规模化接入必然会... 详细信息

基于技术的进步、环保的要求以及未来可以预见的化石燃料短缺,电动汽车行业正在逐渐兴起。虽然适当数量的电动汽车入网充电不会引起大的波动,但是随着电动汽车的大范围普及,电动汽车在交通运输中的应用越来越广泛,它的规模化接入必然会对电力系统的运行和管理造成各种影响。电动汽车可以被看作有较强移动性的不可控负载。大规模的电动汽车接入电网进行充电将会产生新的大功率负荷,并很容易与家庭常规用电负荷高峰重合。现有重载网络中会出现部分线路过载的问题;主干线路中会出现电压过低的问题;低压配电网中会出现线损增加、压降变大、相间负荷不平衡的问题。另一方面,随着技术的发展,汽车到电网技术(V2G)将得到广泛应用,停驶的车辆可以作为分布式电源为电网供电,这一模式将改变线路中潮流的方向,使继电保护整定变得复杂。本文拟定2030年为目标年份,郑州市为目标城市。根据国内电动汽车行业的发展状况对2030年各类型电动汽车的保有量进行了预测;根据不同类型车辆的行驶习惯对其充电过程进行了独立的数学建模。之后根据保有量预测的结果结合建立的模型得到在不考虑其他影响因素下电动汽车的充电负荷曲线;结合电网的基础负荷定量分析了大规模车辆充电对基础负荷的影响。在此研究分析的基础上结合分时电价制订了车辆最优充电策略,研究了策略改变后负荷曲线的变化;最优充电策略的实施改善电网日负荷特性曲线的品质,减小了峰谷差,避免了充电负荷与高峰负荷的重叠,减少了激增负荷。在结论与展望中提及V2G技术,这种能在汽车与电网之间产生互动的技术将会是未来解决电动汽车大规模入网的最终方法。

关键词：电动汽车保有量预测充电负荷模型最优充电策略

考虑环境温度下电动汽车中长期负荷预测及充电负荷优化研究

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考虑环境温度下电动汽车中长期负荷预测及充电负荷优化研究

作者：郭月新南昌大学

学位级别：硕士

电动汽车市场进入高速成长期,随着电动汽车数量的不断增加,其充电负荷将可能对电网的安全运行产生一定的负面影响。因此有必要对电动汽车充电负荷进行预测研究,而电动汽车在日常使用过程中受环境温度影响较大,导致其充电负荷发生显著变... 详细信息

电动汽车市场进入高速成长期,随着电动汽车数量的不断增加,其充电负荷将可能对电网的安全运行产生一定的负面影响。因此有必要对电动汽车充电负荷进行预测研究,而电动汽车在日常使用过程中受环境温度影响较大,导致其充电负荷发生显著变化。而且当一定规模的电动汽车在电网原始负荷高峰开始充电时,系统负荷曲线会出现“峰上加峰”的情况,对系统设备的安全运行造成不利影响。本文提出一种考虑环境温度影响的电动汽车充电负荷预测方法,并对电动汽车充电负荷叠加到电网原始负荷所得到的电网总负荷进行优化,以达到“削峰填谷”的作用效果。论文首先对目前电动汽车充电负荷预测研究中考虑较少的环境温度因素进行分析。研究环境温度对电池容量以及电动汽车空调耗电量的影响,进而推出其对电动汽车续航里程的影响,并且分析环境温度对充电效率的影响,最后得出在典型温度0℃、20℃和35℃下的各参数值。其次,引入考虑可重复购买的改进Bass模型进行电动汽车的保有量预测。本章结合改进Bass模型,以深圳市为算例,得出2025年电动私家车保有量数据,同时依据城市发展规模和人口数量,预测出深圳市2025年电动出租车和电动公交车的保有量。然后,根据深圳市实际运营的电动汽车的统计数据,建立电动汽车充电负荷预测模型。主要考虑起始充电时间、日行驶里程、环境温度、电动汽车保有量、充电功率和充电频次等影响因素,分别对私家车、出租车、公交车的充电负荷进行建模。在电动汽车保有量预测结果和充电负荷模型的基础上,采用蒙特卡洛的计算方法对不同环境温度下深圳市电动汽车日充电负荷进行了预测分析,然后将三种类型车辆的日充电负荷曲线进行累加得到总的电动汽车日充电负荷曲线,并且将不同环境温度下的总日充电负荷曲线叠加到电网原始负荷曲线上,输出电网总负荷曲线,分析不同环境温度下电网原始负荷与电网总负荷曲线的峰谷差率。最后,针对输出的电网总负荷曲线峰谷差率较大的现实情况,建立一种基于峰谷分时电价引导下的电网总负荷优化模型,该模型兼顾了电网和用户的利益,即以电网总负荷均方差和总充电费用最小为目标,利用峰谷分时电价的政策引导用户进行有序充电,并采用基于正弦自适应权重的模拟退火粒子群算法进行求解,得到优化后的峰谷分时电价规划方案,实现电网和用户的双赢。本文从深圳市实际出发,建立了深圳市电动汽车的充电负荷预测模型,基于改进的Bass模型预测了深圳市2025年电动汽车的保有量,并采用蒙特卡洛的计算方法对其充电负荷进行了预测,最后建立了一种基于峰谷分时电价引导下的电网总负荷优化模型。本文的研究对未来深圳市电网的规划改造、电动汽车的充电管理、电动汽车充电定价机制等提供一定的参考。

关键词：电动汽车充电负荷模型环境温度 Bass模型负荷预测峰谷分时电价粒子群算法

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电动汽车入网对电网负荷影响的研究

电动汽车入网对电网负荷影响的研究

作者：黄润上海交通大学

学位级别：硕士

电动汽车作为一种新型交通工具,在缓解能源危机、减少环境污染等方面具有传统汽车不可比拟的优势。电动汽车充电行为在时间和空间上都具有不确定性,大量电动汽车接入电网充电可能会导致电网在高峰时段负荷明显上升,系统运行效率降低。... 详细信息

电动汽车作为一种新型交通工具,在缓解能源危机、减少环境污染等方面具有传统汽车不可比拟的优势。电动汽车充电行为在时间和空间上都具有不确定性,大量电动汽车接入电网充电可能会导致电网在高峰时段负荷明显上升,系统运行效率降低。研究电动汽车的充电模型,引导用户采用适当的充电策略,对电动汽车充电行为进行有序调度,充分发挥电动汽车对电网负荷削峰填谷等作用,对提高电网供电可靠性和能源利用效率具有重要的意义。本文从影响电动汽车入网充电负荷的因素出发,建立了电动汽车充电的负荷模型,分析了分时优惠充电电价对电动汽车充电负荷的影响,提出了平滑电网负荷波动的有序充电调度策略,最后建立电动汽车与分布式能源协同充电的调度模型。具体内容如下: 对影响电动汽车充电负荷的因素进行了详细分析,通过对单辆电动汽车的充电负荷模型的研究,建立了在不采取引导或控制用户充电行为措施的情况下大量电动汽车充电负荷计算模型。根据对未来上海地区电动汽车充电负荷水平的计算和分析,充电负荷可能会增大电网负荷的峰谷差。电动汽车充电负荷计算作为分析电动汽车对电网影响的基础,对电力系统规划以及运行具有重要意义。在分析电动汽车用户的电力需求响应和电力需求弹性的基础上,提出了用户对分时优惠电价的需求响应模型;进一步建立分时电价政策实施后电动汽车充电策略的模型,仿真结果表明了分时优惠电价引导用户在电网负荷低谷时段充电的有效性,为电动汽车接入电网的调度管理与政策导向提供了参考。提出了电动汽车有序充电调度策略,以降低电动汽车充电带来的负面影响、发挥其储能作用。通过分析用户的充电需求,建立了以电网负荷波动最小为目标,基于期望值模型并计及电动汽车充电不确定性的有序充电优化调度模型,得出的电动汽车充电调度方案在平滑电网负荷波动、削峰填谷等方面具有一定的可行性。针对消纳风电、太阳能光伏发电问题,设计了电动汽车协同充电调度策略。基于电动汽车充电行为与可再生能源、电网负荷之间的相关性和互补性,建立了基于机会约束规划的电动汽车与分布式能源协同充电调度模型。仿真算例表明,对大量电动汽车合理的充电管理与间歇性电源的协调互补调度,可以增强电网接纳间歇性电源的能力。

关键词：电动汽车入网充电负荷模型分时充电电价有序充电调度协同充电调度