電動汽車接入電網(wǎng)情況的擴(kuò)展隨機(jī)模型

近些年，電動汽車和插電式混合動力電動汽車的數(shù)量不斷增長，大量電動汽車接入電網(wǎng)可能會對電網(wǎng)負(fù)載產(chǎn)生不利影響，降低電網(wǎng)安全性。由于缺少電動汽車和插電式混合動力電動汽車的真實(shí)使用數(shù)據(jù)，在評估其對電網(wǎng)負(fù)載的影響時，常常采用簡單模型表示電動汽車接入電網(wǎng)充電的順序和電動汽車的充電需求，甚至采用傳統(tǒng)汽車的使用特性表示電動汽車的使用特性。本文基于排隊理論給出了描述電動汽車接入電網(wǎng)情況的隨機(jī)模型，并對電動汽車的充電時間做出假設(shè)。同時，根據(jù)電動汽車實(shí)際使用情況的統(tǒng)計數(shù)據(jù)對隨機(jī)模型參數(shù)進(jìn)行估計，分析電動汽車和插電式混合動力電動汽車接入電網(wǎng)對電網(wǎng)負(fù)載的影響。

基于排隊模型表示電動汽車接入電網(wǎng)情況的隨機(jī)模型，指采用泊松分布表示電動汽車接入電網(wǎng)的時間，采用指數(shù)分布表示電動汽車的充電時間。將該模型用在電網(wǎng)負(fù)載的預(yù)測中，首先需要確定相關(guān)參數(shù)。采用加州大學(xué)戴維斯分校電動汽車中心提供的單位時間內(nèi)接入電網(wǎng)的汽車數(shù)（隨時間變化得量），對所建隨機(jī)模型進(jìn)行參數(shù)估計。之后利用2009年全國家庭旅行調(diào)查所得到的統(tǒng)計數(shù)據(jù)（包括旅行采用的交通工具、旅行時間、旅行里程和旅行目的）確定電動汽車的使用特性，即對電動汽車接入電網(wǎng)情況的隨機(jī)模型進(jìn)行擴(kuò)展，得到擴(kuò)展隨機(jī)模型。對模型進(jìn)行仿真時，模擬某一區(qū)域內(nèi)共有1000輛充電功率為1.1kW電動汽車隨機(jī)接入電網(wǎng)進(jìn)行充電，并假設(shè)每輛電動汽車在充電周期內(nèi)充電功率保持恒定。仿真采用的模型分別為建立的擴(kuò)展隨機(jī)模型和以往研究常用的自回歸滑動平均模型。仿真共模擬電動汽車60天的使用情況，其中，前30天得到的數(shù)據(jù)用來確定兩種模型所相關(guān)的參數(shù)值；后30天的數(shù)據(jù)作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用來與兩種模型的計算結(jié)果進(jìn)行對比。仿真結(jié)果表明，1000輛電動汽車接入電網(wǎng)可能使電網(wǎng)產(chǎn)生的峰值功率為250kW，擴(kuò)展隨機(jī)模型預(yù)測的結(jié)果絕對誤差小于20kW，而自回歸滑動平均模型預(yù)測的結(jié)果絕對誤差達(dá)到了160kW。因而，本文所提出的擴(kuò)展隨機(jī)模型能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)負(fù)載較為精確的預(yù)測。

刊名：IEEE Transactions on Smart Grid（英）

刊期：2014年第2期

作者：Mahnoosh Alizadeh

編譯：王祥