電動汽車有序充電對電網負荷曲線的影響分析論文

　　0引言

隨着世界範圍內環境質量的不斷下降，人們越來越提倡綠色環保的生活概念。電動汽車因響應了我國的節能減排政策而發展迅速。另一方面，傳統的化石燃料資源日益枯竭，風能和太陽能作為較有前景的可再生能源被人們廣泛研究和利用。

首先，風能、太陽能等可再生能源發電入網時會產生相應的功率波動，當大規模可再生能源接入電網時，如何平抑其對電網造成的功率波動並提高電網對其的消納能力是亟待解決的問題。其次，大規模的電動汽車入網充電時，會導致局部地區的負荷緊張，尤其會加重高峯時段的電網負擔，如何通過協調控制電動汽車的充電過程來減小其對電網的影響是值得研究的`問題。結合以上兩點問題，本文提出如下研究思路:通過引導電動汽車進行有序充電，來減少大規模無序充電對電網造成的衝擊，通過對充電負荷時問和數量上的控制平抑風、光等新能源對電網造成的波動，優化區域電網峯谷差。

針對電動汽車的有序充電以及相關領域的研究，已有一些成果發表。文獻從充電站運營效益的角度出發，通過動態響應電網分時電價，採用有序充電控制方法提高電動汽車充電站的經濟效益，但沒有考慮電網的負荷波動可能導致另外一個用電高峯在夜間出現。文獻針對如何利用電動汽車有序充電對電網實現削峯填谷效果的問題，提出了峯谷電價時段的優化模型與方法，但是未考慮峯谷電價和用户響應問題。文獻以減小電網峯谷差作為主要目標，結合電網分時電價時段劃分與局域配電網負荷波動情況，提出了電動汽車充電分時電價時段劃分方法，但沒有考慮區域風、光等新能源出力對電網負荷特性的影響。文獻建立了電動汽車與風電協同調度的數學模型，分析了調度電動汽車充電以平滑電網負荷波動、消納夜問過剩風電的可行性。但該文獻側重於通過調度來控制電動汽車充電行為，未針對需求側響應提出具體的有序充電方案。

在以上研究的基礎上，本文針對如何利用電動汽車有序充電對電網進行削峯填谷以及消納風能、太陽能等可再生能源問題提出具體模型和方法。通過建立區域風光出力概率模型和兩段式峯谷電價模型對電動汽車有序充電進行引導，對兩段式峯谷電價模型的谷電價時段起止時問以及峯谷電價比建立優化模型，並利用遺傳算法進行優化求解。

　　1.區域風光出力概率模型

若一個地區共有風電場n個，有光伏發電站n2個，並作如下假設:同一風電場(光伏電站)內各風機(光伏組件)的出力之問滿足強相關，即相關係數為1;不同風電場(光伏電站)總出力之問相互獨立，即相關係數為0;光伏電站總出力和風電場總出力之間相互獨立，即相關係數為O。

因此根據文獻所提方法，風速按滿足Weibull分佈考慮時，可由歷史數據求得風電場i的有功出力隨機變量的半不變量r，其中i=1,2,3,...,n;光照強度滿足B eta分佈時，對於光伏電站j，可以求出光伏電站j的有功出力隨機變量的半不變量E,j=1,2,3,...,n2。

所有風電場和光伏電站的有功出力是n2 +n個隨機變量，根據假設，他們之問滿足相互獨立，由於相互獨立的半不變量之問具有可加性，因此可以得到風、光總有功出力的半不變量，即

2不確定性負荷曲線的峯谷差評估方法

由於負荷曲線的不確定性，實際網供負荷曲線是在負荷波動“帶”內的一條隨機曲線。因此，區域電網負荷疊加上風光出力後，其峯谷差(峯谷差率)難以直接求出，本文提出了一種概率檢驗方法來完成對峯谷差的評估。

　　3基於需求側響應的電動汽車有序充電

3.1無序充電影響

當大規模電動汽車進行無序充電時，利用文獻所提出的蒙特卡洛模擬法可以得到電動汽車無序充電負荷曲線，當有100萬輛電動汽車在某城市運行使用時，其負荷波動帶產生的變化。

在沒有任何引導與制約措施的情況下，大規模電動汽車的充電負荷需求峯值將出現在原始負荷的峯值附近，造成電網負荷峯值附近的負荷曲線“帶”上移，負荷曲線更趨於不平坦，電網負荷峯值與谷值差距進一步加大。

　　4算例

在本文算例中，以某城市典型日負荷曲線及該城市風、光歷史數據為基礎，並設定該城市接入的風場和光伏電站數據，算例模擬100萬輛電動汽車運行的情況，電動汽車採用恆功率充電P=2.5 kW o在本算例中，用户對電動汽車行駛需求不同時的響應曲線。行駛需求一般時段的響應曲線取迫切與低迷時段的平均值。峯谷電價的最大可接受範圍。

　　5結語

本文通過建立區域風光出力概率模型和兩段式峯谷電價模型，實現了對大規模電動汽車有序充電進行引導，進而利用其平抑電網因大規模風、光發電接入而產生的波動，達到了優化電網峯谷差的目的。隨着風、光等新能源入網規模和電動汽車應用規模的不斷擴大，通過電動汽車的有序充電來改善電網的負荷特性、優化區域電網峯谷差是具有可行性的。