考虑电动汽车规模化接入的配电网承载能力的研究

发布时间：2020-05-15 18:54

【摘要】：近年来,环境污染、能源危机日益严重,电动汽车(Electric Vehicles,EV)作为新能源交通工具,能够有效地减少温室气体的排放和对化石燃料的依赖,受到了社会各界广泛关注。然而,随着电力系统中电动汽车的高比例接入,电动汽车充电负荷势必会给配电网的安全稳定运行带来许多不利影响。在保证安全性、可靠性的前提下,现有配电网的承载能力是有限的,而电动汽车的充电负荷预测又是研究承载能力的基础,因此,准确地测电动汽车的充电需求时空分布,进而研究配电网对电动汽车的承载能力具有重要意义。首先,本文介绍了配电网背景下电动汽车的发展现状,以及负荷预测和配电网承载能力的研究现状,并阐述了充电负荷时空分布与承载能力研究的必要性。此外,阐述了复杂交通网络简化方法和基本路径搜索方法,为电动汽车出行路径确定提供计算模型。其次,建立了电动汽车换电需求时空分布概率模型。采用深度优先搜索(Depth First Search,DFS)和随机出行链确定了电动汽车一天的实际出行路径,完成了电动汽车出行空间分布规律建模;根据出行时间、停放时间等,确定了电动汽车在时间上的随机分布。通过时间和空间两个维度的结合,模拟电动汽车出行过程,为电动汽车的换电时刻、换电地点以及换电数量的确定提供了依据。通过具体算例,采用蒙特卡洛方法(Monte Carlo method)验证了所提模型和算法的有效性。然后,考虑到电动汽车实际运行中还存在充电模式,,建立了电动汽车充电需求时空分布概率模型。考虑驾驶员傍晚下班回家充电时间的灵活性和电价高等因素,基于一定的延时特性,给出了充电模式的用电时空分布模型。对换电模式下更换的电池进行集中充电处理,建立相应的用电时空分布模型。通过充电和换电模式的结合,研究了混合模式下电动汽车的用电时空分布,为后续配电网承载能力的研究奠定基础。最后,研究了考虑电动汽车接入的配电网承载能力。总结了配电网承载能力的评估指标。考虑各区域用电特性,确定了不同功能区的基础用电负荷,依据相关技术导则,求出了相应的配电变压器总容量。通过接入具有时空分布特性电动汽车负荷,选取配电变压器过载率作为评估指标,对一个特定网络中的500个住宅区配电网承载能力进行了研究。通过建立配电变压器过载率评估模型,分析了电动汽车的渗透率、充电负荷的时空分布、充电控制策略以及电能补给形式等关键因素对配电网承载能力造成的影响。研究结果表明,电动汽车的渗透率越高、住宅区的等级越高,变压器的过载率越大,配电网的承载能力越弱;节点的充电负荷分布越少,变压器过载率越少,配电网承载能力越强;延时充电策略、混合模式都能减少电动汽车充电负荷对配电网的冲击,对延缓配电网的升级改造有积极作用。
【图文】：

电动汽车,全球

车的使用率将不断上升。逡逑得益于能源环境和政策的双重驱动，全球电动汽车市场正在迅速扩张。２０１３逡逑年至２０１７年全球电动汽车保有量的变化情况如图１－１所示。由图可知，截止到２０１７逡逑年，全球电动汽车总量超过３００万辆，与２０１６年相比增长了邋５６％。其中，中国的逡逑保有量为１２３万辆，占全球ＥＶ保有量的４０％，位居世界首位。近三年来，中国的逡逑ＥＶ分别以２８２％、２１０％、１９０％在增加，均超过美国、欧洲和其他地区［８］。此外，逡逑其他交通方式的电气化也在迅速发展，特别是两轮电动车和电动公共汽车。２０１７逡逑年，电动公交车存量增加到３７万辆，两轮车达到２．５亿辆这类模式的交通电逡逑气化发展主要是由中国的推动，中国占电动公交车和两轮车市场的９９％以上，不逡逑过欧洲和印度的数量也在上升。逡逑然而，电动汽车的大规模应用虽然一定程度上缓解了能源危机和环境恶化问逡逑题

曲线,交通网络

逡逑下面以图２－７所示的交通网络图为例，采用改进前后的深度优先搜索算法确定逡逑图示Ａ、Ｂ两点间的所有可行路径＾逡逑—箱德逦—逦＂Ｔ＊逦ｉ逡逑Ｓｔ逦ｒ邋／逡逑Ｔ—？Ｔｎｒ／ｆ逡逑＾逦Ｖ－－－－ｉ逡逑ｔ逦．，４逦／……－ｉ逡逑Ｔ！逦Ｘｔｉ邋Ｉ逡逑－ｆ－ｊ逡逑逦—逦逦？逦ｈ逡逑Ａ逡逑图２－７交通网络图逡逑基于图２－７所示交通网络节点间多、网络复杂等特性，本文以搜索Ａ、Ｂ两点逡逑间的１０条可行路径为例进行分析。通过ＭＡＴＬＡＢ仿真分析可知，传统的深度优逡逑先搜索算法由于未考虑到节点的有效取值以及不能有效剔除无效节点，造成重复逡逑搜索、计算效率低下等Ｍ题，使得计算机ＣＰＵ内存裔徶８０％以九以至于搜索Ａ、逡逑Ｂ间的１０条路径需要花费约２１ｍｉｎ，而添加最短路径约束后的算法，，搜索同样的逡逑路径不到ｌｍｉｎ，这是因为改进后的算法考虑了路径的实际有效取值，对无效节点逡逑进行了剔除。譬如上图各色曲线所示
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73

【参考文献】