电动汽车充电负荷模型辨识及其对配电电压的影响

发布时间：2017-10-27 10:39

  本文关键词：电动汽车充电负荷模型辨识及其对配电电压的影响

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【摘要】：随着电动汽车(Electric Vehicle,EV)保有量逐步增大,充电负荷也将会成为重要的影响配电网运行性能的成分之一。为客观评估大量充电负荷对包括电网电压稳定性在内的多种不良运行风险,需要利用适当的分析工具、采用比较准确的充电负荷数学模型进行计算。目前,立足EV动力电池直流侧建立的等效电路模型,无法直接应用于电网级的分析;简单以恒功率特性表示的充电负荷模型,无法代表所有典型充电模式的负荷特性,常导致计算结果存在较大偏差。为探究服务于电网级静态分析之需的充电负荷模型,本文结合典型充电方式,主要采用辨识和实验数据归纳的方法,研究从充电机/充电站交流电源侧观测的充电负荷构成,分析各种负荷成分的功率占比情况,由此建立交流侧静态等效负荷模型,并将其应用于配电网中,以分析其对配电电压的影响。针对EV动力电池典型充电机结构,本文首先构建充电过程仿真模型,在充电机/充电站交流电源侧节点提取电压、电流、功率等信号,采用最小二乘逼近法对充电负荷中的功率、阻抗、电流三种成分进行辨识,并考察不同成分随充电电流、电源电压、荷电状态等变化的关系;以辨识结果为依据建立充电负荷静态等效模型,将其应用于简单馈电系统和配电网络,并与单纯的功率型负荷模型进行对照分析,比较其对交流节点电压或配电网络功率输送能力的影响差异。除了整个充电过程表现为负荷功率基本平稳的典型充电方式外,美国特斯拉EV充电模式具有明显的变功率充电的特性,其负荷模型具有特殊性。本文通过对特斯拉Model S 85和Model S P85两辆EV充电过程的测试,得到了整个充电过程中交流侧的相关数据。基于这些数据,本文分析了特斯拉超级充电机智能充电模式下的交流侧充电负荷特性,及其相比于近似恒概率充电模式的优点;建立了Model S系列EV充电负荷时变特性模型,并给出了多辆EV(多台充电机)同时充电时最大充电负荷、错时启动时间整定方法。通过适当的错时启动控制,可以达到限制最大充电负荷水平、增加同时充电EV数量的目的。空调负荷与充电站负荷总体上均具有敏感于天气和人类活动的群体效应,二者叠加后联合作用于配电网,很容易造成用电需求紧张,给电网电压稳定等安全运行带来的威胁较为严重。本文最后以IEEE33节点配电网为例,对配电网接入充电站负荷进行潮流计算,分析当充电站负荷接入方式不同、充电站负荷模型表达方式不同时,其对配电网运行状态的影响;针对某区域电网接入EV和空调负荷(含定频和变频空调负荷),分析二者联合作用对配网运行电压状态的影响。二者联合作用会带来严重不良影响,需要给予较多的重视。
【关键词】：电动汽车 充电负荷 辨识 静态电压稳定 极限输送功率
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72;TM714.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外在该方向上的研究现状11-19
• 1.2.1 EV充电模式12-13
• 1.2.2 EV充电功率分布特性13
• 1.2.3 电力系统负荷模型13-16
• 1.2.4 静态电压稳定分析16-19
• 1.3 相关研究总体上存在的问题19-20
• 1.4 本文主要研究内容20-22
• 第2章 立足交流侧辨识的EV充电负荷模型22-39
• 2.1 引言22
• 2.2 单台EV充电行为仿真22-25
• 2.2.1 充电机结构和仿真模型22-25
• 2.2.2 充电条件和信息采集种类25
• 2.3 EV充电负荷模型辨识25-31
• 2.3.1 最小二乘法模型辨识26-27
• 2.3.2 负荷模型辨识结果与分析27-31
• 2.4 EV充电负荷对 10k V简单馈电系统的影响分析31-37
• 2.4.1 充电负荷等效至交流 10k V节点侧的PV特性31-34
• 2.4.2 交流 10k V单电源系统的PV特性34-35
• 2.4.3 充电负荷引起 10k V简单馈电系统工作点的变化分析35-37
• 2.5 本章小结37-39
• 第3章 基于特斯拉EV实验测试的充电负荷分析39-53
• 3.1 引言39
• 3.2 特斯拉EV及其Supercharger简介39-40
• 3.2.1 Model S P85 和Model S 85 车型性能比较39-40
• 3.2.2 超级充电机性能40
• 3.3 单台EV充电时的负荷特性分析40-44
• 3.3.1 测试工况条件40-41
• 3.3.2 基于实测数据的特性分析41-44
• 3.4 两台EV充电时的负荷特性分析44-46
• 3.4.1 测试工况条件44
• 3.4.2 基于实测数据的特性分析44-46
• 3.5 TESLA EV充电负荷特性的扩展分析46-51
• 3.5.1 扩展分析46-49
• 3.5.2 充电负荷时变特性模型表达49-51
• 3.6 本章小结51-53
• 第4章 含EV和空调负荷的配电网算例仿真分析53-65
• 4.1 引言53
• 4.2 算例系统说明53-55
• 4.3 不同负荷条件下的潮流计算结果与分析55-63
• 4.3.1 充电站负荷采用不同模型时的比较分析55-61
• 4.3.2 EV和空调负荷联合作用下的潮流分析61-63
• 4.4 本章小结63-65
• 结论65-66
• 参考文献66-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果71-73
• 致谢73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 康继光;卫振林;程丹明;徐凡;;电动汽车充电模式与充电站建设研究[J];电力需求侧管理;2009年05期

2 李惠玲;白晓民;;电动汽车充电对配电网的影响及对策[J];电力系统自动化;2011年17期

3 汤涌;张红斌;侯俊贤;张东霞;;考虑配电网络的综合负荷模型[J];电网技术;2007年05期

4 韩北渝,王漪,李晓明,柳焯;空调负荷对电压稳定影响的研究[J];继电器;2000年08期

5 蒋蕾,曲祖义,沈善德;综合测辨法在东北地区电力负荷建模中的应用[J];东北电力技术;1999年07期

6 张琪祁;欧阳帆;郭强;方扬;;定速和变频家用空调的特性差异及其对电网的影响研究[J];华东电力;2014年10期

7 姜勇,周双喜,朱凌志;电力系统电压静稳分析中的二阶指标[J];清华大学学报(自然科学版);2002年09期

8 朱守真,沈善德,郑宇辉,李力,艾芊,曲祖义;负荷建模和参数辨识的遗传进化算法[J];清华大学学报(自然科学版);1999年03期

9 曹秉刚;;中国电动汽车技术新进展[J];西安交通大学学报;2007年01期

10 汤涌,侯俊贤,刘文焯;电力系统数字仿真负荷模型中配电网络及无功补偿与感应电动机的模拟[J];中国电机工程学报;2005年03期

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本文编号：1103160