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原文传递可入网电动汽车在电力系统中的应用研究

论文题名：	可入网电动汽车在电力系统中的应用研究
关键词：	充放电管理;电动汽车;最优控制;电力系统
摘要：	可插入式（Plug-in Electric Vehicle，PEV）电动汽车的广泛应用将会引发现代交通业的革命性变革，对电力系统带来深远影响，如何发展和建设智能电网以容纳并有效控制这种新型负荷使得电力系统能够安全稳定运行是个重要课题。同时，可入网电动汽车（Vehicle to Grid，V2G）可以存储电能以有效缓解可再生能源发电如风电，太阳能发电的间歇性和不确定性，提供电力系统调频和旋转备用等辅助服务。本文在已有研究成果的基础上，就其中几个方面进行了研究，包括:电动汽车的智能网络控制系统设计、计及电动汽车接入的机组组合问题、以及电动汽车应用于电力辅助服务市场的经济性分析。论文主要包括以下内容: 　　1)对国内外就电动汽车接入电网后带来的问题和机遇的研究现状进行了综述。包括电动汽车接入对输配电网的影响，电动汽车的负荷特性，电动汽车储能及其与新能源的结合等。　　2)综述了电动汽车国内外发展概况和趋势以及产业链各环节和运营模式的探讨，突出介绍了我国电动汽车产业链，从汽车制造商，电池供应商、充电站建设到国家政策上的扶持。指出了电动汽车几种充电模式:更换电池、快充、慢充的区别和利弊。并提出了含V2G技术的可插入式电动汽车和可插入式混合电动汽车的应用前景和产品原型。在此基础上，简述了电动汽车代理的功能和作用以及这方面的相关研究，并对整个电动汽车产业链的商业模式进行了初步探讨并指出电动汽车发展所面临的挑战与机遇。　　3)构建了电动汽车智能网络控制系统的总体架构和各分层的结构及其主要功能和需考虑因素，各分层包括:用户终端层、充放电接入层、业务应用层和运营管理层。提出了以合理安排电动汽车充放电使其为电力系统提供辅助服务所带来的经济效益最大化为目标函数的充放电决策模型和决策机制框架。考虑电动汽车的移动性，本文设计了类似移动通信系统的漫游架构和管理系统;并就如何有效控制注册在网的电动汽车的充放电行为设计了从用户认证、位置更新到充放电决策系统到指令充放电行为的一整套通信机制。　　4)研究了计及电动汽车的机组组合问题。可入网电动汽车广泛接入电力系统后，其相应的充放电行为会对系统规划、运行和市场运营带来一些新问题甚至挑战。本文就PEV广泛接入电力系统后的机组最优组合问题进行了研究;以发电机组的运行成本和二氧化碳排放量的加权和最小化为目标函数，把每时段内充放电的PEV数量作为可优化调度变量，采用分段线性化方法把机组最优组合问题转化为混合整数线性规划问题进行求解。分别以10机系统和100机大系统在24小时内的机组最优组合为例来说明所发展的数学模型和方法的可行性与有效性，并分析不同PEV充电模式，即完全优化充电模式、无控充电模式、延迟充电模式和持续充电模式对机组最优组合优化结果的影响。　　5)研究了电动汽车应用于电力辅助服务市场的经济性分析。合理控制/调度电动汽车充放电，可以为电力系统提供辅助服务，改善系统运行的安全性和经济性。基于美国新泽西地区的汽车日常交通行为数据，本文建立了分析电动汽车提供调频和旋转备用的经济效益的数学模型，并就如何控制充放电以使电动汽车代理的总收益最大化作了分析。电动汽车的调频和旋转备用总收益包括备用容量收益、电能收益和环境保护补偿收益;其成本则包括电池充电成本和电池损耗。以纽约独立系统调度机构所管理的辅助服务市场模式为例进行了计算分析，仿真结果表明在电力市场环境下电动汽车通过代理机构提供调频和旋转备用服务在经济上是可行的。　　论文最后总结了全文的研究成果，并指出了进一步研究的方向。
作者：	陆凌蓉
专业：	电力系统自动化
导师：	文福拴
授予学位：	博士
授予学位单位：	浙江大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文