考虑电动汽车广泛接入的电力系统规划与运行策略

发布时间：2021-12-01 20:24

　　由于国家相关补贴政策的引导、动力电池续航性能的改善以及居民环保意识的增强,电动汽车正在世界范围内日益受到消费者的青睐。然而,未来可入网电动汽车的规模化应用,将对电力系统规划与运行层面的现有理论和方法提出新的挑战。大量电动汽车的无序充电行为有可能给电力系统的安全与经济运行带来显著的负面影响,例如增加系统投资和网络损耗、加剧负荷峰谷差以及降低电能质量。在此背景下,本文从规划理论和运行策略2个角度出发,对电动汽车广泛接入后现有电力系统尤其是配电系统所需面临的一些新问题开展了一些前瞻性的基础研究。具体研究内容主要包括：1)提出配电系统与电动汽车充电网络的协调规划方法。基于节点充电需求给出了分散式充电桩的规划策略,并采用基于用户平衡的交通配流模型深入分析了快速充电站对交通流量的截获能力。之后,以系统投资成本和网络损耗成本之和最小、快速充电站截获的交通流量最大为目标构建了配电系统与电动汽车充电网络的联合规划模型,从而实现了配电系统扩展规划与电动汽车充电网络建设的协调。2)提出考虑电动汽车广泛接入的配电系统灵活规划策略。首先,从规划水平年常规负荷发展水平、电动汽车保有量、有序充电策略能否顺利实施这3... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：154 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题的背景和意义
    1.2 电动汽车充电基础设施规划与配电系统扩展规划研究概述
        1.2.1 电动汽车充电基础设施规划
        1.2.2 配电系统扩展规划
    1.3 电动汽车有序充放电管理研究概述
        1.3.1 降低车主充电成本
        1.3.2 增加充换电站运营收益
        1.3.3 改善系统负荷特性和降低系统运行成本
        1.3.4 提供辅助服务
        1.3.5 与间歇性电源的互补协调
    1.4 本文所涉及的建模理论
        1.4.1 多目标优化
        1.4.2 层优化
        1.4.3 鲁棒优化
    1.5 本文的主要工作
        1.5.1 现有研究的不足
        1.5.2 本文的总体研究思路
        1.5.3 本文的主要研究内容
2 配电系统与电动汽车充电网络的协调规划方法
    2.1 引言
    2.2 充电基础设施的定容及其充电功率的确定
        2.2.1 分散式充电桩
        2.2.2 快速充电站
    2.3 配电系统与电动汽车充电网络协调规划的多目标优化模型
        2.3.1 最小化投资成本和系统网损成本之和
        2.3.2 最大化快速充电站截获的交通流量
    2.4 求解策略
        2.4.1 MOEA/D算法简介
        2.4.2 遗传算子的修改
        2.4.3 标函数的形式变换与归一化
        2.4.4 求解流程
        2.4.5 最终方案的确定
    2.5 算例分析
        2.5.1 算例1-23节点配电系统和20节点交通网络的耦合系统
        2.5.2 算例2-54节点配电系统和25节点交通网络的耦合系统
        2.5.3 计算成本对比
    2.6 本章小节
3 考虑电动汽车广泛接入的配电系统灵活规划策略
    3.1 引言
    3.2 配电系统扩展规划
    3.3 充电负荷建模
        3.3.1 自由充电模式
        3.3.2 有序充电模式
    3.4 计及适应成本的配电系统灵活规划方法
        3.4.1 场景生成
        3.4.2 计算不同场景下的适应成本
        3.4.3 计及适应成本的配电系统灵活规划模型
    3.5 求解策略
    3.6 算例分析
        3.6.1 测试系统描述
        3.6.2 不同场景下的优化结果分析
        3.6.3 最终方案相对于其他场景的适应成本分析
        3.6.4 计算成本分析
    3.7 本章小结
4 大量电动汽车参与削峰填谷的双层优化方法
    4.1 引言
    4.2 电动汽车分层分区调度架构
    4.3 数据处理技术与信息交互机制
        4.3.1 日前申报机制
        4.3.2 基于相似合并的数据分组技术
        4.3.3 信息互动机制
    4.4 电动汽车充放电调度的双层优化模型
        4.4.1 上层优化模型
        4.4.2 下层优化模型
    4.5 模型求解方法及流程
    4.6 算例测试及结果分析
        4.6.1 结果评价指标
        4.6.2 含5个代理商的、修改的IEEE 30节点测试系统
        4.6.3 自由充电模式与优化充放电模式的比较
        4.6.4 灵敏度分析
    4.7 本章小结
5 电力市场环境下传统机组与电动汽车的协同调度策略
    5.1 引言
    5.2 传统机组与电动汽车协同调度的双层优化模型
        5.2.1 上层优化模型
        5.2.2 下层优化模型
    5.3 模型的求解方法及流程
    5.4 算例测试及结果分析
        5.4.1 含6个代理商的、修改的IEEE 118测试系统
        5.4.2 四种场景下的优化结果分析
        5.4.3 自由充电模式和优化充放电模式的比较
        5.4.4 灵敏度分析
    5.5 本章小结
6 集中充电模式下的电动汽车调频策略
    6.1 引言
    6.2 集中充电统一配送换电模式下的业务流程
    6.3 电动汽车参与调频的容量调用比例与电池损耗分析
        6.3.1 调频容量调用比例
        6.3.2 参与V2G服务的电池损耗成本
    6.4 集中充电站的协同调度模型
        6.4.1 目标函数
        6.4.2 约束条件
    6.5 鲁棒优化模型的构建与求解策略
        6.5.1 集中充电站协同调度的鲁棒优化模型
        6.5.2 求解方法
    6.6 算例分析
        6.6.1 测试系统简介
        6.6.2 单向能量传输模式下的鲁棒优化结果
        6.6.3 双向能量传输模式下的鲁棒优化结果
        6.6.4 两种能量传输模式下的结果对比
    6.7 本章小结
7 结论与展望
    7.1 全文工作总结
    7.2 研究工作展望
参考文献
附录A：充电负荷的确定
附录 B：IEEE 30节点测试系统的基础数据
作者简历及攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑网络抗毁性的配电网网架多目标规划[J]. 吴霜,卫志农,孙国强,吴国梁,王华芳.  电力系统自动化. 2014(03)
[2]电动公交车换电站—电池充电站优化规划[J]. 钱斌,石东源,谢平平,朱林.  电力系统自动化. 2014(02)
[3]考虑时空分布的电动汽车充电负荷预测方法[J]. 张洪财,胡泽春,宋永华,徐智威,贾龙.  电力系统自动化. 2014(01)
[4]基于线性优化的电动汽车换电站最优充放电策略[J]. 孙伟卿,王承民,曾平良,张焰.  电力系统自动化. 2014(01)
[5]分布式电源与配电网架多目标协调规划[J]. 吕涛,唐巍,丛鹏伟,薄博.  电力系统自动化. 2013(21)
[6]变电站区域充电桩接入控制模式及策略[J]. 刘文霞,刘流,赵天阳.  电力系统自动化. 2013(16)
[7]电动汽车充电基础设施规划方法与模型[J]. 郭春林,肖湘宁.  电力系统自动化. 2013(13)
[8]考虑交通网络流量的电动汽车充电站规划[J]. 王辉,王贵斌,赵俊华,文福拴,李捷.  电力系统自动化. 2013(13)
[9]基于线性矩阵不等式的电动汽车网络化鲁棒控制[J]. 张立岩,赵俊华,文福拴,薛禹胜,王健.  电力系统自动化. 2013(20)
[10]考虑车流信息与配电网络容量约束的充电站规划[J]. 葛少云,冯亮,刘洪,王龙.  电网技术. 2013(03)



本文编号：3527002