电动汽车有序充电对电网负荷曲线的影响分析论文

电动汽车有序充电对电网负荷曲线的影响分析论文

　　0引言

　　随着世界范围内环境质量的不断下降，人们越来越提倡绿色环保的生活概念。电动汽车因响应了我国的节能减排政策而发展迅速。另一方面，传统的化石燃料资源日益枯竭，风能和太阳能作为较有前景的可再生能源被人们广泛研究和利用。

　　首先，风能、太阳能等可再生能源发电入网时会产生相应的功率波动，当大规模可再生能源接入电网时，如何平抑其对电网造成的功率波动并提高电网对其的消纳能力是亟待解决的问题。其次，大规模的电动汽车入网充电时，会导致局部地区的负荷紧张，尤其会加重高峰时段的电网负担，如何通过协调控制电动汽车的充电过程来减小其对电网的影响是值得研究的问题。结合以上两点问题，本文提出如下研究思路:通过引导电动汽车进行有序充电，来减少大规模无序充电对电网造成的冲击，通过对充电负荷时问和数量上的控制平抑风、光等新能源对电网造成的波动，优化区域电网峰谷差。

　　针对电动汽车的有序充电以及相关领域的研究，已有一些成果发表。文献从充电站运营效益的角度出发，通过动态响应电网分时电价，采用有序充电控制方法提高电动汽车充电站的经济效益，但没有考虑电网的负荷波动可能导致另外一个用电高峰在夜间出现。文献针对如何利用电动汽车有序充电对电网实现削峰填谷效果的问题，提出了峰谷电价时段的优化模型与方法，但是未考虑峰谷电价和用户响应问题。文献以减小电网峰谷差作为主要目标，结合电网分时电价时段划分与局域配电网负荷波动情况，提出了电动汽车充电分时电价时段划分方法，但没有考虑区域风、光等新能源出力对电网负荷特性的影响。文献建立了电动汽车与风电协同调度的数学模型，分析了调度电动汽车充电以平滑电网负荷波动、消纳夜问过剩风电的可行性。但该文献侧重于通过调度来控制电动汽车充电行为，未针对需求侧响应提出具体的有序充电方案。

　　在以上研究的基础上，本文针对如何利用电动汽车有序充电对电网进行削峰填谷以及消纳风能、太阳能等可再生能源问题提出具体模型和方法。通过建立区域风光出力概率模型和两段式峰谷电价模型对电动汽车有序充电进行引导，对两段式峰谷电价模型的谷电价时段起止时问以及峰谷电价比建立优化模型，并利用遗传算法进行优化求解。

　　1.区域风光出力概率模型

　　若一个地区共有风电场n个，有光伏发电站n2个，并作如下假设:同一风电场(光伏电站)内各风机(光伏组件)的出力之问满足强相关，即相关系数为1;不同风电场(光伏电站)总出力之问相互独立，即相关系数为0;光伏电站总出力和风电场总出力之间相互独立，即相关系数为O。

　　因此根据文献所提方法，风速按满足Weibull分布考虑时，可由历史数据求得风电场i的有功出力随机变量的半不变量r，其中i=1,2,3,...,n;光照强度满足B eta分布时，对于光伏电站j，可以求出光伏电站j的有功出力随机变量的半不变量E,j=1,2,3,...,n2。

　　所有风电场和光伏电站的有功出力是n2 +n个随机变量，根据假设，他们之问满足相互独立，由于相互独立的半不变量之问具有可加性，因此可以得到风、光总有功出力的半不变量，即

　　2不确定性负荷曲线的峰谷差评估方法

　　由于负荷曲线的不确定性，实际网供负荷曲线是在负荷波动“带”内的一条随机曲线。因此，区域电网负荷叠加上风光出力后，其峰谷差(峰谷差率)难以直接求出，本文提出了一种概率检验方法来完成对峰谷差的评估。

　　3基于需求侧响应的电动汽车有序充电

　　3.1无序充电影响

　　当大规模电动汽车进行无序充电时，利用文献所提出的蒙特卡洛模拟法可以得到电动汽车无序充电负荷曲线，当有100万辆电动汽车在某城市运行使用时，其负荷波动带产生的变化。

　　在没有任何引导与制约措施的情况下，大规模电动汽车的充电负荷需求峰值将出现在原始负荷的峰值附近，造成电网负荷峰值附近的负荷曲线“带”上移，负荷曲线更趋于不平坦，电网负荷峰值与谷值差距进一步加大。

　　4算例

　　在本文算例中，以某城市典型日负荷曲线及该城市风、光历史数据为基础，并设定该城市接入的风场和光伏电站数据，算例模拟100万辆电动汽车运行的情况，电动汽车采用恒功率充电P=2.5 kW o在本算例中，用户对电动汽车行驶需求不同时的响应曲线。行驶需求一般时段的响应曲线取迫切与低迷时段的平均值。峰谷电价的最大可接受范围。

　　5结语

　　本文通过建立区域风光出力概率模型和两段式峰谷电价模型，实现了对大规模电动汽车有序充电进行引导，进而利用其平抑电网因大规模风、光发电接入而产生的波动，达到了优化电网峰谷差的目的。随着风、光等新能源入网规模和电动汽车应用规模的不断扩大，通过电动汽车的有序充电来改善电网的负荷特性、优化区域电网峰谷差是具有可行性的。

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