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(dòng)汽車(chē)接入配電網(wǎng)的評(píng)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(dòng)汽車(chē)的普及，電動(dòng)汽車(chē)大規(guī)模接入電網(wǎng)充電，將對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行與規(guī)劃產(chǎn)生不可忽視的影響。電動(dòng)汽車(chē)充電將導(dǎo)致負(fù)荷增長(zhǎng)，若大量電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)接納能力評(píng)估方法，并且給出了一種居民區(qū)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷計(jì)算方法。

【關(guān)鍵詞】

配電網(wǎng)；電動(dòng)汽車(chē)；負(fù)荷計(jì)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(duì)化石燃料的依賴,已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展迫切需要解決的問(wèn)題。電動(dòng)汽車(chē)是電力系統(tǒng)的新型負(fù)荷,其充電在時(shí)間和空間上都具有隨機(jī)性,且大規(guī)模電動(dòng)汽車(chē)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(yùn)行。因此，研究配電網(wǎng)接納電動(dòng)汽車(chē)群體接入能力評(píng)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(dòng)汽車(chē)的充電需求特點(diǎn)，得到在不升級(jí)配電網(wǎng)容量的條件下，現(xiàn)有配電網(wǎng)接納電動(dòng)汽車(chē)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(jì)數(shù)據(jù)，居民內(nèi)住戶數(shù)量主要分為6個(gè)等級(jí)。每個(gè)數(shù)量級(jí)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(dòng)汽車(chē)接納能力評(píng)估方法流程圖

表1　居民區(qū)用戶數(shù)量級(jí)分布情況

2 評(píng)估方法流程

圖1展示了居民區(qū)配電網(wǎng)接納電動(dòng)汽車(chē)充電能力評(píng)估方法流程圖。首先，依據(jù)區(qū)域內(nèi)單個(gè)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(gè)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(duì)應(yīng)的居民區(qū)計(jì)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(shí)，根據(jù)居民區(qū)住戶數(shù)和電動(dòng)汽車(chē)滲透率，得出居民區(qū)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量。再依據(jù)居民區(qū)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)充電規(guī)律，得到電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷的基礎(chǔ)上，可進(jìn)行居民區(qū)接納電動(dòng)汽車(chē)充電能力的評(píng)估。本章分別針對(duì)居民區(qū)無(wú)負(fù)荷增長(zhǎng)、居民區(qū)負(fù)荷以不同增長(zhǎng)率增長(zhǎng)以及單個(gè)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(dòng)汽車(chē)充電能力進(jìn)行了評(píng)估和分析。

3 居民區(qū)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷計(jì)算

式（1）表示某一確定居民區(qū)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)最大充電功率。

式（2）實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)充電同時(shí)率的計(jì)算：

在無(wú)序充電或者不同智能充電策略下，同時(shí)率存在差異。計(jì)算電動(dòng)汽車(chē)充電同時(shí)率時(shí)，首先，計(jì)算得到電動(dòng)汽車(chē)一天（24小時(shí)）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(shí)間點(diǎn)以及其對(duì)應(yīng)的充電功率。該最大充電功率與所有電動(dòng)汽車(chē)同時(shí)充電的總充電功率的比值即為電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷在負(fù)荷高峰時(shí)的同時(shí)率。

根據(jù)無(wú)序充電的特性曲線以及居民區(qū)用電負(fù)荷特性，電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷最大值同時(shí)出現(xiàn)。同時(shí)假設(shè)不同居民區(qū)內(nèi)所有電動(dòng)汽車(chē)日行駛里程、電動(dòng)汽車(chē)駛?cè)腚x開(kāi)時(shí)間均具有相同的分布特性。

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

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

4 結(jié)語(yǔ)

電動(dòng)汽車(chē)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(guó)際社會(huì)普遍公認(rèn)的汽車(chē)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(jì)算方法，，通過(guò)建立數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)模型，提出了一種居民區(qū)配電網(wǎng)接納電動(dòng)汽車(chē)充電能力評(píng)估方法。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張文亮,武斌,李武峰,來(lái)小康.我國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)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(jiǎn)介】

中圖分類號(hào)：TM715

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

基金項(xiàng)目：菏澤學(xué)院科學(xué)研究基金(XY14B003)