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原文传递电动汽车参与配电网阻塞管理的充电策略研究

论文题名：	电动汽车参与配电网阻塞管理的充电策略研究
关键词：	电动汽车;配电网;阻塞管理;充电策略;多目标优化
摘要：	在全球能源危机日益紧迫的背景下，电动汽车因其环保、高效、节能等优势成为了推动清洁能源发展的重要支柱。随着《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》提出“碳达峰”和“碳中和”两大目标，“十四五”期间，我国新能源汽车产业将围绕“五大战略任务”迎来发展高峰。但电动汽车规模化应用也将对电网规划、稳定运行、控制调整等方面提出新的挑战，其中，电动汽车充电负荷的不确定性对电网运行带来了诸多影响，引起了包括负荷峰谷差增加，网络损耗增加等诸多问题。而且，随着电力市场改革的逐步深入，电动汽车参与需求响应的潜力有待深入挖掘。本文从如何合理有效地建立计及用户行为不确定性的电动汽充电负荷模型着手，分析大量电动汽车接入配网对系统阻塞情况的影响，提出了一种在电力市场背景下实现电网侧经济效益的统一调度策略。进一步分析了电动汽车参与需求响应的潜力，并且提出了一种在充电站内对电动汽车进行有序充电的调度策略。考虑电动汽车参与的配网阻塞管理问题的研究对配网安全运行和健康发展具有重要意义。本文研究内容充分挖掘了电动车用户参与配网调度的潜力，为电动汽车接入配网后的管理策略提供了一种思路。主要工作总结如下：　　（1）针对现有研究中电动汽车充电负荷模型对用户行为随机性的忽视，根据用户出行目的、行驶里程、充电习惯等因素，分析用户充电行为特征。并根据用户特征和充电模式划分不同充电场景，分析了各场景下的电动汽车电池充电特性。基于上述分析，在英国交通部门公开数据库支持下运用蒙特卡洛法，模拟不同渗透率下的电动汽车聚合充电模型。结果表明：随着渗透率的提高，配网负荷波动增大，将会给区域配网运行的安全性和经济性带来挑战。因此需要针对上述问题进行进一步研究，并探索解决方案。　　（2）基于电动汽车聚合充电模型，在IEEE33节点配网中，根据电动汽车渗透率和接入节点位置来划分电动汽车接入配网的不同场景，并对各场景进行仿真模拟。基于上述仿真结果，分析大量电动汽车接入配网对配网运行状态的影响：采用负荷特性指标和电压偏移指标评价仿真结果；在上述各场景下制定了每时刻系统线路阻塞情况判断机制，并分析各时刻各配网支路的阻塞情况。分析结果表明：随着渗透率的增加以及电动汽车接入节点远离平衡节点，系统电压稳定性降低，系统网损随之增大，阻塞线路数量增加，阻塞发生的时刻点数目增多。随着阻塞情况的日益严重，亟需提出一种考虑电动汽车参与的阻塞管理策略。　　（3）分析了电动汽车群体参与电力市场的情况下，适用于配网阻塞管理的电力市场售电侧定价方式以及电力市场更新机制，提出了一种考虑电动汽车参与的、以阻塞电价为信号的配网阻塞日前调度策略：建立了日前市场下针对阻塞问题的配网统一调度模型，该模型以单一阻塞发生时段的配网运行经济性最优为目标；上述模型中，采用功率转移因子来计算线路潮流以提升模型求解效率；并根据上述模型，给出了基于障碍函数法的阻塞电价求解方法。进一步，建立了考虑多时段配网运行经济经济性最优的配网统一调度模型。对上述全时段和多时段经济性最优模型，分别进行了IEEE33节点算例分析。分析结果验证了所提策略在引导用户充电行为、缓解配网阻塞情况方面具有良好的效果。　　（4）在统一的配网阻塞管理下，提出了一种价格引导的充电站内有序充电策略，实现了通过管理电动汽车充电负荷来改善配网阻塞情况。首先，综合考虑用户到达时刻的概率分布特性，建立了电动汽车充电站日客流量及充电需求模型。并且，基于价格弹性原理，建立了电动汽车用户对充电站服务费的需求响应模型。同时，针对用户因等待时间过长和价格过高而提前终止服务的特殊情况，制定了用户充电需求协调机制。基于前述模型和机制，建立以充电站购售电交易获利最优为目标的有序充电模型；并且提出了基于用户充电排队时间预测的用户满意度模型，建立了以用户平均满意度最优为目的有序充电策略模型。进一步地，采用熵权法建立综合考虑充电站和用户双方利益的有序充电模型，并在IEEE33节点系统下进行了算例分析，分析结果验证了所提出策略能够维持双方长期良性互动。
作者：	虞悦
专业：	电气工程
导师：	赵剑锋
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2021