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基于负荷预测的光伏电动汽车充电站功率分配控制策略

基于负荷预测的光伏电动汽车充电站功率分配控制策略

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作者：何正大连理工大学

学位级别：硕士

随着化石能源的消耗,环境污染问题日益加重,电动汽车产业得以迅速发展,同时电动汽车充电站的运行模式也引起了社会的广泛关注。为实现发电无污染和用电无污染的目标,将光伏发电与电动汽车充电站相结合构成微电网运行的想法获得了社会的... 详细信息

随着化石能源的消耗,环境污染问题日益加重,电动汽车产业得以迅速发展,同时电动汽车充电站的运行模式也引起了社会的广泛关注。为实现发电无污染和用电无污染的目标,将光伏发电与电动汽车充电站相结合构成微电网运行的想法获得了社会的认同。论文以光伏电动汽车充电站为研究对象,以充电站供需平衡和稳定运行为目的,引入对电动汽车充电站负荷预测的思考,对含光伏电动汽车充电站的直流微网的运行模式以及功率分配控制策略进行了系列研究。首先,研究了电动汽车充电站的负荷预测方法。根据美国2017年全国家庭旅行调查数据,基于马尔科夫链构建车辆一天的随机行程,通过模糊算法估算耗电量,再按需进行充电需求累计,建立电动汽车充电站负荷时空分布模型,并根据家庭收入、居住地点等分类条件,讨论了影响负荷分布的因素。其次,构建了考虑含光伏电动汽车充电站的直流微网系统模型,分别对系统内光伏发电单元、储能单元、电网补充单元和负载单元进行了建模与分析。对于光伏发电单元,根据光伏电池受温度和光照强度影响的输出特性,采用扰动观察法实现最大功率跟踪控制;对于储能单元,通过双向DC/DC变换器连接于直流母线,实现储能单元与母线之间能量的双向流动;此外,考虑到充电站孤岛运行缺电时需要连接电网,利用AC/DC整流器将电网与母线相连,使电网的380V三相交流电转变为600V直流电,从而组建含光伏电动汽车充电站的直流微网系统。最后,研究光伏电动汽车充电站的功率分配控制策略,分析了光伏电动汽车充电站的多种运行模式。传统的基于母线电压的功率分配控制策略通过监测供需不平衡发生后的电压波动幅度实现调控,但该方法具有滞后性。为解决该控制方法滞后的问题,提出了基于负荷预测的功率分配控制策略,该策略可降低充电站运行模式切换时的电压波动,但可能造成失控的情况。因此提出将基于母线电压和基于负荷预测的功率分配控制策略相结合,形成协同控制策略,协同控制策略中负荷预测规则体现超前调控特性,可优化系统控制时间的上限,而基于母线电压规则确保了系统控制时间的下限,实现充电站的持续稳定运行。最后通过Matlab/Simulink仿真和对比分析验证了控制策略的有效性。

关键词：光伏电动汽车充电站负荷预测直流微网功率分配控制策略

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