電動汽車接入配電網(wǎng)的評估方法探討

張明華 菏澤學(xué)院物理與電子工程系 山東菏澤 274015

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電動汽車接入配電網(wǎng)的評估方法探討

張明華 菏澤學(xué)院物理與電子工程系 山東菏澤 274015

【文章摘要】

隨著電動汽車的普及，電動汽車大規(guī)模接入電網(wǎng)充電，將對電力系統(tǒng)的運行與規(guī)劃產(chǎn)生不可忽視的影響。電動汽車充電將導(dǎo)致負(fù)荷增長，若大量電動汽車集中在負(fù)荷高峰期充電，將進(jìn)一步加劇電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差，加重電力系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。本文提出一種基于居民區(qū)配電網(wǎng)的電動汽車接納能力評估方法，并且給出了一種居民區(qū)內(nèi)電動汽車充電負(fù)荷計算方法。

【關(guān)鍵詞】

配電網(wǎng)；電動汽車；負(fù)荷計算

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源供給、環(huán)境污染之間的矛盾的日益激化,節(jié)能降耗,減少對化石燃料的依賴,已成為我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展迫切需要解決的問題。電動汽車是電力系統(tǒng)的新型負(fù)荷,其充電在時間和空間上都具有隨機(jī)性,且大規(guī)模電動汽車的集中充電將極大影響傳統(tǒng)負(fù)荷曲線,影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。因此，研究配電網(wǎng)接納電動汽車群體接入能力評估方法尤為重要。

1 居民區(qū)住戶分析

由于居民區(qū)數(shù)量龐大、配電網(wǎng)的容量配置多樣，完全獲取大量居民區(qū)配電網(wǎng)負(fù)荷的數(shù)據(jù)較為困難。本文從居民區(qū)配電容量設(shè)置和負(fù)載水平的分析出發(fā)，結(jié)合電動汽車的充電需求特點，得到在不升級配電網(wǎng)容量的條件下，現(xiàn)有配電網(wǎng)接納電動汽車充電負(fù)荷的能力。

由于居民區(qū)住戶數(shù)量存在差異，根據(jù)某市居民區(qū)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，居民內(nèi)住戶數(shù)量主要分為6個等級。每個數(shù)量級的居民區(qū)分布百分比如表1所示。

圖1-1 基于居民區(qū)配電網(wǎng)的電動汽車接納能力評估方法流程圖

表1　居民區(qū)用戶數(shù)量級分布情況

2 評估方法流程

圖1展示了居民區(qū)配電網(wǎng)接納電動汽車充電能力評估方法流程圖。首先，依據(jù)區(qū)域內(nèi)單個居民區(qū)內(nèi)住戶數(shù)量分布，隨機(jī)生成區(qū)域內(nèi)每個居民區(qū)住戶數(shù)量。然后，根據(jù)居民區(qū)住戶數(shù)量，結(jié)合不同居民區(qū)類型所對應(yīng)的居民區(qū)計算負(fù)荷值可依次得到居民區(qū)用電負(fù)荷，居民區(qū)配電變壓器總?cè)萘浚用駞^(qū)配電變壓器最大負(fù)載率。同時，根據(jù)居民區(qū)住戶數(shù)和電動汽車滲透率，得出居民區(qū)內(nèi)電動汽車數(shù)量。再依據(jù)居民區(qū)內(nèi)電動汽車充電規(guī)律，得到電動汽車充電負(fù)荷。在獲取居民區(qū)配電變壓器負(fù)載率和居民區(qū)電動汽車充電負(fù)荷的基礎(chǔ)上，可進(jìn)行居民區(qū)接納電動汽車充電能力的評估。本章分別針對居民區(qū)無負(fù)荷增長、居民區(qū)負(fù)荷以不同增長率增長以及單個居民區(qū)存在極端用電負(fù)荷等不同情況下的配電網(wǎng)接納電動汽車充電能力進(jìn)行了評估和分析。

3 居民區(qū)內(nèi)電動汽車充電負(fù)荷計算

式（1）表示某一確定居民區(qū)內(nèi)電動汽車最大充電功率。

式（2）實現(xiàn)電動汽車充電同時率的計算：

在無序充電或者不同智能充電策略下，同時率存在差異。計算電動汽車充電同時率時，首先，計算得到電動汽車一天（24小時）充電的功率分布。然后，根據(jù)充電功率分布可以得到一天內(nèi)充電功率最大的時間點以及其對應(yīng)的充電功率。該最大充電功率與所有電動汽車同時充電的總充電功率的比值即為電動汽車充電負(fù)荷在負(fù)荷高峰時的同時率。

根據(jù)無序充電的特性曲線以及居民區(qū)用電負(fù)荷特性，電動汽車充電負(fù)荷恰與居民用電峰荷形成疊加，造成“峰上加峰”。因此，本文假設(shè)居民區(qū)用電負(fù)荷最大值與居民區(qū)電動汽車充電負(fù)荷最大值同時出現(xiàn)。同時假設(shè)不同居民區(qū)內(nèi)所有電動汽車日行駛里程、電動汽車駛?cè)腚x開時間均具有相同的分布特性。

假定居民區(qū)內(nèi)所有電動汽車駕駛、充電行為如下：百公里電耗為15kWh；電動汽車在最后一次出行返回后開始充電；每次充電都將電池充滿；充電開始時刻、日行駛里程為相互獨立的隨機(jī)變量；每輛電動車都配有充電設(shè)備，且不存在排隊擁堵現(xiàn)象；根據(jù)上述假設(shè)，開始充電時間為最后一次出行返回時刻，其概率密度函數(shù)為：

日行駛里程滿足如下對數(shù)正態(tài)分布，其概率密度函數(shù)為：

4 結(jié)語

電動汽車以其良好的環(huán)保效應(yīng)和靈活多樣的能源利用形式，已成為國際社會普遍公認(rèn)的汽車工業(yè)的重要發(fā)展方向之一。本文基于居民區(qū)用電負(fù)荷計算方法，，通過建立數(shù)學(xué)統(tǒng)計模型，提出了一種居民區(qū)配電網(wǎng)接納電動汽車充電能力評估方法。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張文亮,武斌,李武峰,來小康.我國純電動汽車的發(fā)展方向及能源供給模式的探討[J].電網(wǎng)技術(shù),2009.

[2]陳磊,黃琦,張昌華等.考慮故障影響的電動汽車充電系統(tǒng)控制策略的研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2012.

張明華(1985-),男,山東菏澤人,助教,碩士

【作者簡介】

中圖分類號：TM715

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

基金項目：菏澤學(xué)院科學(xué)研究基金(XY14B003)