电动汽车充电负载荷不确定性与有序充电改善

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1、电动汽车充电负载荷不确定性与有序充电改善1引言1.1选题背景和意义在全球经济迅速增长，石油消耗量猛增，产油国剩余产能不足以及国际局势不稳定等多方面的影响下，化石能源短缺问题日益严重，急需解决。以我国为例，2011年我国石油消费量达到4.6亿吨，对外依存度达到60%左右2013年我国石油和原油消费量分别达到4.98亿吨和4.87亿吨，成为世界第二大石油消费国[3]。根据目前的能源消耗趋势，化石能源将在今后50~60年之内全部耗尽，到那时候地球将不再有可用的化石能源，这是一个严重的问题。同时，我国石油资源相对匮乏，从国外进口量也逐年增加，给我国能源安全及经济发展造

2、成了不利影响。同时，随着社会发展，二氧化碳等大气污染物的排放量也逐年增加，人们对环境保护问题越来越关注。一方面，二氧化碳等污染物的排放量逐年增大，化石燃料对环境和全球气候的影响越来越明显。另一方面，随着全球汽车数量的迅速增长，汽车尾气造成的污染也日益突出，给人民生活带来极大不便的同时也影响着人民的生命健康，已经成为我们亟待解决、不可忽视的问题。面对化石能源过度消耗所引发的环境与能源问题及燃油汽车尾气排放造成的污染，在国际社会倡导低碳经济和国家节能减排的战略环境下，电动汽车的发展己经成为我国低碳经济、新能源利用的重点发展方向。电动汽车不需要或者只需要消耗少量化石

3、能源，将大幅减少石油的消耗量，同时因为采用动力电池作为动力源，车辆的直接排放也将大幅下降。虽然电动汽车需要从电网补充电能，并且随着电动汽车规模扩大其用电需求量也将增加，一定程度上增加了传统燃煤电厂碳排放量，但是随着技术的发展，大量新能源发电技术投入使用，发电侧的碳排放及污染问题将大幅降低，同时合理的发电调度策略以及机组组合可以更有力地解决发电领域的碳排放及污染问题。因此，发展电动汽车作为解决环境污染及能源危机的重要措施，正日益引起社会的关注。1.2电动汽车充电负荷不确定性及有序充电研究现状充分考虑电动汽车充电负荷在时间及空间上的分布特性，准确建立电动汽车充电负

4、荷模型是分析电动汽车充电负荷对电网影响及有序充电策略研究的基础。国内外对电动汽车充电负荷不确定性的研究由来己久，近年来取得旳科研成果显著，幵展了一系列电动汽车充电负荷计算方法的研究。TAYIORJ等基于车辆驾驶数据分析电动汽车充电时间分布，并且考虑了电动汽车的多种可能充电功率，但是并没有考虑到电动汽车空间上的分布，且所研究电动汽车容量都是固定的，车型较为单一化。MOHSENI等在给定电动汽车数量与起始SOC,同时假设充电时间为固定时间段内随机充电且充电功率单一的基础之上研究了电动汽车充电负荷。HADffiY等对多种类型的电动汽车（其中包括紧凑型居民汽车，中型居

5、民汽车，中型运动型多功能车）在不同电池容量以及不同充电功率下的电动汽车充电负荷展开研究清华大学胡泽春等讨论了影响电动汽车充电负荷的几种因素，得出电动汽车充电负荷具有时空随机性的特点。目前，大多数关于充电负荷不确定性的研究都集中在分析电动汽车时空分布特性，因此本章将从电动汽车充电负荷的影响因素、研究方法等方面出发概述电动汽车充电负荷的不确定性的研究现状。..2电动汽车充电负荷不确定性研究2.1引言随着能源危机和环境污染逐渐引起人们的关注，各国政府及相关企业开始大力支持推广具有低能耗、低污染等特点的电动汽车。当电动汽车大规模接入电网时，电动汽车充电负荷因受诸多因素

6、影响而充满随机性与复杂性，这势必给配网带来很大程度的影响。利用电动汽车行驶的实测数据对充电负荷进行概率模拟，是评估电动汽车对配网影响的基础。本章首先研究了电动汽车的充放电特性，然后以乘用车为研究对象，选取实测数据中的起始充电时间、充电持续时间、充电方式、充电功率等数据项进行分析，建立电动汽车充电负荷的时间分布模型。在空间分布上，对充电负荷区域进行划分，并与时间分布模型结合，得到电动汽车充电负荷的时空分布综合模型。2.2电动汽车充放电特性分析山于电动汽车负荷在配电网场景中所占比重较低，因此研究中通常将电动汽车充电功率假定为恒功率然而，在微电网环境下，当电动汽车负

7、荷滲透率增大到一定程度时，其对微电网的影响不容忽视，所以在微电网环境下就需要分析单辆电动汽车的充电特性。当电池处于不同的衰退程度时，充电设施给电动汽车的充电功率曲线（实线）和荷电状态曲线（虚线）是不同的。如图2-1所示，基于实测数据通过式（2-3)的函数进行拟合(P=l)[57,58],得到容量保持率为100%的电池充电功率曲线和荷电状态曲线。在此基础上考虑电池的容量衰退时，本文首先假设最大充电功率保持恒定，充电曲线形状不变，通过对时间轴方向压缩至容量保持率的3倍，实现功率曲线对时间的积分（即容量）同样变为P倍，常规充电模式也叫慢充模式，它的充电时间比较长，通

8、过从居民小区和停车场安装的充电桩取电或