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電動汽車有序充電對電網(wǎng)負荷曲線的影響分析論文
0引言
隨著世界范圍內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的不斷下降，人們越來越提倡綠色環(huán)保的生活概念。電動汽車因響應了我國的節(jié)能減排政策而發(fā)展迅速。另一方面，傳統(tǒng)的化石燃料資源日益枯竭，風能和太陽能作為較有前景的可再生能源被人們廣泛研究和利用。
首先，風能、太陽能等可再生能源發(fā)電入網(wǎng)時會產(chǎn)生相應的功率波動，當大規(guī)�？稍偕茉唇尤腚娋W(wǎng)時，如何平抑其對電網(wǎng)造成的功率波動并提高電網(wǎng)對其的消納能力是亟待解決的問題。其次，大規(guī)模的電動汽車入網(wǎng)充電時，會導致局部地區(qū)的負荷緊張，尤其會加重高峰時段的電網(wǎng)負擔，如何通過協(xié)調(diào)控制電動汽車的充電過程來減小其對電網(wǎng)的影響是值得研究的問題。結(jié)合以上兩點問題，本文提出如下研究思路:通過引導電動汽車進行有序充電，來減少大規(guī)模無序充電對電網(wǎng)造成的沖擊，通過對充電負荷時問和數(shù)量上的控制平抑風、光等新能源對電網(wǎng)造成的波動，優(yōu)化區(qū)域電網(wǎng)峰谷差。
針對電動汽車的有序充電以及相關(guān)領(lǐng)域的研究，已有一些成果發(fā)表。文獻從充電站運營效益的角度出發(fā)，通過動態(tài)響應電網(wǎng)分時電價，采用有序充電控制方法提高電動汽車充電站的經(jīng)濟效益，但沒有考慮電網(wǎng)的負荷波動可能導致另外一個用電高峰在夜間出現(xiàn)。文獻針對如何利用電動汽車有序充電對電網(wǎng)實現(xiàn)削峰填谷效果的問題，提出了峰谷電價時段的優(yōu)化模型與方法，但是未考慮峰谷電價和用戶響應問題。文獻以減小電網(wǎng)峰谷差作為主要目標，結(jié)合電網(wǎng)分時電價時段劃分與局域配電網(wǎng)負荷波動情況，提出了電動汽車充電分時電價時段劃分方法，但沒有考慮區(qū)域風、光等新能源出力對電網(wǎng)負荷特性的影響。文獻建立了電動汽車與風電協(xié)同調(diào)度的數(shù)學模型，分析了調(diào)度電動汽車充電以平滑電網(wǎng)負荷波動、消納夜問過剩風電的可行性。但該文獻側(cè)重于通過調(diào)度來控制電動汽車充電行為，未針對需求側(cè)響應提出具體的有序充電方案。
在以上研究的基礎(chǔ)上，本文針對如何利用電動汽車有序充電對電網(wǎng)進行削峰填谷以及消納風能、太陽能等可再生能源問題提出具體模型和方法。通過建立區(qū)域風光出力概率模型和兩段式峰谷電價模型對電動汽車有序充電進行引導，對兩段式峰谷電價模型的谷電價時段起止時問以及峰谷電價比建立優(yōu)化模型，并利用遺傳算法進行優(yōu)化求解。
1.區(qū)域風光出力概率模型
若一個地區(qū)共有風電場n個，有光伏發(fā)電站n2個，并作如下假設:同一風電場(光伏電站)內(nèi)各風機(光伏組件)的出力之問滿足強相關(guān)，即相關(guān)系數(shù)為1;不同風電場(光伏電站)總出力之問相互獨立，即相關(guān)系數(shù)為0;光伏電站總出力和風電場總出力之間相互獨立，即相關(guān)系數(shù)為O。
因此根據(jù)文獻所提方法，風速按滿足Weibull分布考慮時，可由歷史數(shù)據(jù)求得風電場i的有功出力隨機變量的半不變量r，其中i=1,2,3,...,n;光照強度滿足B eta分布時，對于光伏電站j，可以求出光伏電站j的有功出力隨機變量的半不變量E,j=1,2,3,...,n2。
所有風電場和光伏電站的有功出力是n2 +n個隨機變量，根據(jù)假設，他們之問滿足相互獨立，由于相互獨立的半不變量之問具有可加性，因此可以得到風、光總有功出力的半不變量，即
2不確定性負荷曲線的峰谷差評估方法
由于負荷曲線的不確定性，實際網(wǎng)供負荷曲線是在負荷波動“帶”內(nèi)的一條隨機曲線。因此，區(qū)域電網(wǎng)負荷疊加上風光出力后，其峰谷差(峰谷差率)難以直接求出，本文提出了一種概率檢驗方法來完成對峰谷差的評估。
3基于需求側(cè)響應的電動汽車有序充電
3.1無序充電影響
當大規(guī)模電動汽車進行無序充電時，利用文獻所提出的蒙特卡洛模擬法可以得到電動汽車無序充電負荷曲線，當有100萬輛電動汽車在某城市運行使用時，其負荷波動帶產(chǎn)生的變化。
在沒有任何引導與制約措施的情況下，大規(guī)模電動汽車的充電負荷需求峰值將出現(xiàn)在原始負荷的峰值附近，造成電網(wǎng)負荷峰值附近的負荷曲線“帶”上移，負荷曲線更趨于不平坦，電網(wǎng)負荷峰值與谷值差距進一步加大。
4算例
在本文算例中，以某城市典型日負荷曲線及該城市風、光歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并設定該城市接入的風場和光伏電站數(shù)據(jù)，算例模擬100萬輛電動汽車運行的情況，電動汽車采用恒功率充電P=2.5 kW o在本算例中，用戶對電動汽車行駛需求不同時的響應曲線。行駛需求一般時段的響應曲線取迫切與低迷時段的平均值。峰谷電價的最大可接受范圍。
5結(jié)語
本文通過建立區(qū)域風光出力概率模型和兩段式峰谷電價模型，實現(xiàn)了對大規(guī)模電動汽車有序充電進行引導，進而利用其平抑電網(wǎng)因大規(guī)模風、光發(fā)電接入而產(chǎn)生的波動，達到了優(yōu)化電網(wǎng)峰谷差的目的。隨著風、光等新能源入網(wǎng)規(guī)模和電動汽車應用規(guī)模的不斷擴大，通過電動汽車的有序充電來改善電網(wǎng)的負荷特性、優(yōu)化區(qū)域電網(wǎng)峰谷差是具有可行性的。
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