畢業(yè)論文-充電站對(duì)含分布式電源配電網(wǎng)絡(luò)的影響

HUNANUNIVERSITY畢業(yè)論文論文題目充換電站對(duì)含分布式電源配電網(wǎng)的影響分析學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)專業(yè)班級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化1103班學(xué)院名稱電氣與信息工程學(xué)院指導(dǎo)老師學(xué)院院長(zhǎng)2015年月日頁(yè)第1章緒論1.1課題背景及意義隨著全球應(yīng)對(duì)氣候變化呼聲的日益高漲以及能源短缺、能源供應(yīng)安全形勢(shì)的日趨嚴(yán)峻,可再生能源以其清潔、安全、永續(xù)的特點(diǎn),在各國(guó)能源戰(zhàn)略中的地位不斷提高。從2013年開始，中國(guó)陸續(xù)有20多個(gè)省份、100多座大中城市出現(xiàn)不同程度霧霾天氣，PM2.5已經(jīng)成為中國(guó)人民關(guān)注的熱點(diǎn)。2013年9月，中國(guó)發(fā)布了《空氣污染預(yù)防和控制國(guó)家行動(dòng)計(jì)劃（2013-2017年）》，其目標(biāo)為：到2017年，北京的PM2.5水平應(yīng)控制在60μg/m3[1]。而發(fā)展可負(fù)擔(dān)得起的清潔能源和公共交通系統(tǒng)是解決霧霾問(wèn)題的有效方法之一，因此發(fā)展電動(dòng)汽車已經(jīng)迫在眉睫。從2008年以后,世界上諸多國(guó)家,美國(guó)、日本、歐盟等都已經(jīng)著手大力發(fā)展電動(dòng)汽車,在國(guó)家電網(wǎng)和工信部的規(guī)劃下,我國(guó)政府也將電動(dòng)汽車發(fā)展作為一項(xiàng)重要的發(fā)展計(jì)劃來(lái)扶持,從“九五”計(jì)劃之初就已將電動(dòng)汽車發(fā)展作為重要課題[2]。2012年科技部出臺(tái)了《電動(dòng)汽車科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》,根據(jù)規(guī)劃,到2015年左右,我國(guó)將在20個(gè)以上示范城市和周邊區(qū)域建成由40萬(wàn)個(gè)充電樁、2000個(gè)電動(dòng)汽車充電站構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)化供電體系,滿足電動(dòng)汽車大規(guī)模商業(yè)化示范能源供給需求[3]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)充電站對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的影響和分布式電源對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的影響都有研究，但是對(duì)二者的結(jié)合研究卻很少。國(guó)家電網(wǎng)公司已提出按照“主導(dǎo)快充、兼顧慢充、引導(dǎo)換電、經(jīng)濟(jì)實(shí)用”的運(yùn)營(yíng)模式，打造國(guó)家電網(wǎng)公司電動(dòng)汽車能源供給體系。而“集中充電”是在一定區(qū)域內(nèi)，建設(shè)少數(shù)大型和中型充電站，電動(dòng)汽車動(dòng)力電池在充電站集中充電、集中管理。而大型集中充電站應(yīng)該具備標(biāo)準(zhǔn)電池集中充放電功能，可以向其輻射范圍內(nèi)的配送站提供電池，并應(yīng)該具備電池保養(yǎng)維護(hù)功能；主要負(fù)責(zé)對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行大批量的集中充電[4]。然而電動(dòng)汽車充換電站作為電動(dòng)汽車的主要充電設(shè)施，在給人們使用電動(dòng)汽車帶來(lái)方便的同時(shí)，由于充電負(fù)荷在時(shí)間、地點(diǎn)上的集中性和大規(guī)模性，也會(huì)給所在地區(qū)的配電網(wǎng)絡(luò)造成一定的影響，如負(fù)荷的峰峰疊加，產(chǎn)生新的負(fù)荷高峰，占用電網(wǎng)本不寬裕的熱備容量，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行形成隱患等。基于上述問(wèn)題，本文針對(duì)“集中式電動(dòng)汽車充換電站對(duì)配電網(wǎng)的影響”等相關(guān)問(wèn)題，進(jìn)行了模型仿真研究，旨在通過(guò)計(jì)算配電網(wǎng)的網(wǎng)損、電壓偏移率、供電范圍以及負(fù)荷峰谷差等指標(biāo)，分析集中式電動(dòng)汽車充換電站對(duì)地區(qū)配電網(wǎng)的影響。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1充電站對(duì)配電網(wǎng)的影響研究現(xiàn)狀目前，我國(guó)電動(dòng)汽車充電站運(yùn)行已經(jīng)進(jìn)入示范階段,由于配套設(shè)備并不完善，家用電動(dòng)汽車并沒有廣泛的推廣開來(lái),現(xiàn)有電動(dòng)汽車充電站主要為電動(dòng)公交車、工程用車等服務(wù)[5]。我國(guó)在電動(dòng)汽車及其基礎(chǔ)設(shè)施等方面進(jìn)行了大量的研究工作。在負(fù)荷建模方面，文獻(xiàn)[6]以電動(dòng)公交車位研究對(duì)象，建立了電動(dòng)公交車的換電模型，對(duì)電池更換順序進(jìn)行了優(yōu)化；并結(jié)合充電負(fù)荷曲線，討論了在分時(shí)電價(jià)機(jī)制下，如何構(gòu)建雙目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)。從中可以大致了解電動(dòng)公交車的運(yùn)行模式以及換電需求模型的構(gòu)建方法。文獻(xiàn)[7]提出了靜態(tài)快速計(jì)算和動(dòng)態(tài)仿真兩種負(fù)荷建模方法，并對(duì)比分析了兩種方法的誤差及優(yōu)缺點(diǎn)。其中動(dòng)態(tài)仿真具有較好的應(yīng)用前景，為本文的研究方法提供了支持。文獻(xiàn)[8]從單個(gè)電動(dòng)汽車充電模型入手，分析單個(gè)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷在時(shí)間和使用習(xí)慣上的特性，對(duì)比了正態(tài)分布和均勻分布下SOC(stateofcharge)的適應(yīng)性，從而進(jìn)一步提出服從泊松分布的電動(dòng)汽車充電站負(fù)荷集聚模型及計(jì)算方法。在充電負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)的影響方面，文獻(xiàn)[9]在四個(gè)不同的環(huán)境下從潮流計(jì)算、短路電流、繼電保護(hù)等方面對(duì)快速充電站進(jìn)行了研究，并進(jìn)行了建模仿真。從中可以得到啟發(fā)，變壓器容量越小，加入充電負(fù)荷后對(duì)其影響越大，微網(wǎng)電壓跌落得越厲害。因?yàn)槠浔旧淼娜萘烤捅容^小，加入負(fù)荷后很容易接近其極限值，超過(guò)極限的時(shí)候，電網(wǎng)就會(huì)出現(xiàn)安全隱患了。因此，在思考充電負(fù)荷集中接入哪一個(gè)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，首先應(yīng)關(guān)注該節(jié)點(diǎn)是否有足夠的備用容量，以便承擔(dān)未來(lái)的負(fù)荷峰值。文獻(xiàn)[10]提出了專線為電動(dòng)汽車充換電站供電的概念，從供電范圍、短路電流以及負(fù)荷峰谷差三個(gè)角度，對(duì)接入電動(dòng)汽車充電負(fù)荷后，電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的變化進(jìn)行了分析，結(jié)果表明接入變電站的電池充換站放電工作將對(duì)上級(jí)變電站低壓母線側(cè)短路電流值產(chǎn)生影響，對(duì)220kV變電站低壓母線側(cè)短路電流的影響最大。文獻(xiàn)[11]分別對(duì)充換電模式和集中充電統(tǒng)一配送的模式進(jìn)行了分析，并建立了雙目標(biāo)優(yōu)化模型，目的在于總花費(fèi)最少；兩種充電模式分別針對(duì)不同車型進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明換電模式在負(fù)荷峰值優(yōu)化上優(yōu)于充電模式，而有序充電則能有效減少充電費(fèi)用，對(duì)電網(wǎng)來(lái)講，負(fù)荷的沖擊也減小很多。文獻(xiàn)[12]結(jié)合集中式充電站以及光伏發(fā)電的特點(diǎn)，以網(wǎng)損最小為優(yōu)化目標(biāo)，通過(guò)熵權(quán)法和遺傳算法，并考慮到負(fù)荷方差，對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，結(jié)果表明合理的利用電動(dòng)汽車充電負(fù)荷可以有效減少對(duì)配電網(wǎng)的影響，還可以提高可再生能源的利用率。在充電諧波治理方面，文獻(xiàn)[13]主要將輸入阻抗高頻DC-DC功率轉(zhuǎn)換器等效為一個(gè)非線性電阻RC，然后針對(duì)一臺(tái)充電機(jī)進(jìn)行電路仿真，仿真結(jié)果顯示諧波含量比較高，以5、7次為主；當(dāng)充電站的N臺(tái)充電機(jī)一起充電的時(shí)候，由于輸出功率的變化，諧波相互抵消，尤其是高次諧波，導(dǎo)致總的諧波含量降低，反而起到了優(yōu)化充電的效果。文獻(xiàn)[14]除了對(duì)用戶的使用習(xí)慣與負(fù)荷功率的關(guān)系進(jìn)行了闡述，也針對(duì)諧波進(jìn)行了研究。由于充電器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，元件中以5次和7次諧波最多，奇次諧波比偶次諧波含量更高。在一般情況下，振幅隨著諧波次數(shù)增加兒降低，并元件在3K（K=1,2,3...）次的諧波含量相對(duì)其它奇次諧波較小。在電動(dòng)汽車動(dòng)力電池及V2G電價(jià)制定方面，文獻(xiàn)[15]介紹了鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池的優(yōu)缺點(diǎn)，通過(guò)對(duì)比三種電池的比能量、比功率、體積能量密度等技術(shù)指標(biāo)，重點(diǎn)分析了鋰離子電池在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的發(fā)展前景。文獻(xiàn)[16]從V2G的角度，分析了如何通過(guò)電動(dòng)汽車放電來(lái)引導(dǎo)電價(jià)機(jī)制，文中給出了放電電價(jià)的上限和下限，結(jié)合用戶充放電的泊松分布和經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，建立了最優(yōu)峰谷電價(jià)模型。在充換電站選址方面，文獻(xiàn)[17]分析了影響充電站布局的一些因素，并提出衡量充電站需求的兩大指標(biāo)是交通量與服務(wù)半徑。充電站的地址應(yīng)該盡量和交通情況匹配。這為本文進(jìn)行實(shí)際選址提供了依據(jù)。文獻(xiàn)[18]主要提出了集中式充換電站的建設(shè)地址應(yīng)該盡量靠近變電站或者變壓器，最佳距離是距離變壓器100米左右的地方；交流充電模式下，11kW和22kW的充電機(jī)在低壓配電網(wǎng)中具有很大的潛力，而直流快速充電模式只適用于容量大的電網(wǎng)。此外，還解釋了負(fù)荷接入哪一種節(jié)點(diǎn)最好，即應(yīng)接入允許電壓偏移范圍最大的那個(gè)節(jié)點(diǎn)最好；同時(shí)闡明了當(dāng)接入點(diǎn)距離變壓器超過(guò)一定長(zhǎng)度時(shí)，接入負(fù)荷的允許值之和電壓等級(jí)有關(guān)。文獻(xiàn)[19]從充換電站投資者和用戶的角度，提出了以社會(huì)總成本最小為目標(biāo)的充電優(yōu)化模型，并考慮了實(shí)際道路的拓?fù)淝闆r，引入Voronoi圖和權(quán)重的概念，提出了充換電站選址定容的方法。目前，歐美地區(qū)的電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施主要以分布式為主，這主要是由于現(xiàn)在電動(dòng)汽車型號(hào)和充電缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)電力科學(xué)研究院(EPRI)對(duì)電動(dòng)汽車的影響進(jìn)行了一系列的研究。在節(jié)能減排方面,充電一次行駛60英里的電動(dòng)汽車與燃油汽車相比,能夠減少二氧化碳排放50%,能夠減少汽油消耗75%[20]?？梢?，電動(dòng)汽車具有傳統(tǒng)燃料汽車無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。在新能源汽車領(lǐng)域，歐美日等國(guó)家正在大力進(jìn)行電動(dòng)汽車及配套設(shè)施的研究。以全球最受關(guān)注的電動(dòng)汽車Tesla為例，Tesla把發(fā)展電動(dòng)汽車的重點(diǎn)放在了電池能量管理上，通過(guò)軟件對(duì)8000節(jié)鈷酸鋰電池進(jìn)行分層監(jiān)視和管理，使電動(dòng)汽車始終處在最佳的行駛狀態(tài)，并且保證了運(yùn)行的安全。Tesla公司也在供電措施上提出了換電模式和建立超級(jí)充電樁的想法，這將提高電動(dòng)汽車的使用效率，并且從外部解決了目前電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程短的技術(shù)難題。1.2.2含分布式電源的配電網(wǎng)研究現(xiàn)狀電壓的穩(wěn)定性問(wèn)題是DG的接入引起的，ＤＧ的接入，給單向傳送功率的傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃帶來(lái)了實(shí)質(zhì)性的挑戰(zhàn)，使得電網(wǎng)規(guī)劃人員在選擇最優(yōu)方案的時(shí)候必須考慮由它所帶來(lái)的影響，因此成為配電網(wǎng)規(guī)劃研究的一個(gè)焦點(diǎn)。此外，配電系統(tǒng)的可靠性、網(wǎng)絡(luò)損耗、電能質(zhì)量等方面也會(huì)由于DG的接入產(chǎn)生重要影響。因此，國(guó)內(nèi)外專家對(duì)這些問(wèn)題的研究，主要?dú)w是解決DG接入的位置與容量和含DG的配電網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。(1)DG接入的位置和容量DG的位置和容量與電網(wǎng)運(yùn)行具有密切的關(guān)系，合理確定DG的位置和容量具有重要的意義，因此國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者對(duì)DG的選址和定容優(yōu)化展開了研究。文獻(xiàn)[30]以發(fā)電企業(yè)效益最佳為目標(biāo)，建立了風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)化配置模型，并且采用隨機(jī)潮流計(jì)算結(jié)果校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)電壓和支路潮流約束，最終模擬植物算法求解得到了最終解。文獻(xiàn)[31]在分析了DG接入后對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗影響的基礎(chǔ)之上，將改進(jìn)粒子群算法應(yīng)用于DG的選址和定容優(yōu)化問(wèn)題中，通過(guò)算例仿真分析驗(yàn)證了模型和算法的適應(yīng)性。(2)含DG的配電網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展規(guī)劃作為鏈接電源與負(fù)荷的最后環(huán)節(jié)，電力系統(tǒng)中大約80%的網(wǎng)絡(luò)損耗都在配電系統(tǒng)，如何確保配電網(wǎng)絡(luò)可靠和經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行具有重要的意義。因此DG出現(xiàn)在配電網(wǎng)規(guī)劃方案時(shí)，不僅要考慮DG的位置和容量，還要考慮配電網(wǎng)架的建設(shè)和改造。DG的接入，傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃中的負(fù)荷曲線、潮流分布、系統(tǒng)電能質(zhì)量等都會(huì)改變，伴隨著大量的隨機(jī)不確定性，增加了配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的復(fù)雜性。為此，國(guó)內(nèi)外研究人員提出了一些含DG的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，用于解決DG接入后配電網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展規(guī)劃，也取得了一定的成效。文獻(xiàn)[32]針對(duì)DG具有調(diào)峰的作用，以配電系統(tǒng)投資和網(wǎng)損費(fèi)用最小為目標(biāo)，進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，并且分析DG類型對(duì)規(guī)劃方案的作用和影響。目前，含DG的配電網(wǎng)的研究雖然繁多，不過(guò)仍存在一些不足，尤其在不確定性因素、電動(dòng)汽車的接入、環(huán)境因素和電能質(zhì)量指標(biāo)的評(píng)價(jià)等方面，導(dǎo)致得到的優(yōu)化方案缺乏必要的適應(yīng)性，得到的優(yōu)化方案失去實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。因此，需要對(duì)接入配電網(wǎng)的DG開展進(jìn)一步的研究，合理協(xié)調(diào)優(yōu)化多方面因素，做到電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性的高度協(xié)調(diào)。1.3電動(dòng)汽車及電力補(bǔ)給方式的分類與特點(diǎn)1.3.1電動(dòng)汽車的分類及特點(diǎn)電動(dòng)汽車是由電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)的汽車。按照車輛的驅(qū)動(dòng)原理可分為純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池電動(dòng)汽車三種類型。新能源汽車和電動(dòng)汽車的分類關(guān)系見圖1.1。新能源汽新能源汽車氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車燃料電池電動(dòng)汽車混合動(dòng)力汽車純電動(dòng)汽車其他新能源汽車電動(dòng)汽車圖1.1新能源汽車與電動(dòng)汽車分類1.3.2動(dòng)力電池的特點(diǎn)不同的動(dòng)力電池具有不同的充放電特性，最佳的充電功率為0.2C-0.3C之間[22]。理想情況下，動(dòng)力電池需具備能量密度高、比功率大、循環(huán)或使用壽命長(zhǎng)、均勻一致性好可靠性高、高低溫性能好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、安全性好、自放電率低、價(jià)格低廉、綠色環(huán)保等特點(diǎn)。從目前情況看，鋰離子電池具有高比能量和高比功率，如以用磷酸鐵鋰錳酸鋰為正極的鋰離子電池，其比能量目前是傳統(tǒng)鉛酸電池的3～4倍[23]，已有力地推動(dòng)了電動(dòng)汽車的發(fā)展。1.3.3電動(dòng)汽車電力補(bǔ)給的基本方式及特點(diǎn)目前國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車主要應(yīng)用在公交車、出租車以及事業(yè)單位特種車輛（如環(huán)衛(wèi)車、機(jī)場(chǎng)電動(dòng)公交、警察巡邏車）等領(lǐng)域，充換電設(shè)施主要以充電樁、換電站、集中充電與配送站等方式對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行電力補(bǔ)充。下面就簡(jiǎn)單介紹一下基本充電設(shè)施的特點(diǎn)。（1）充電樁，由于其本身占地面積小，初始投資少等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較容易，但短期來(lái)看，考慮到現(xiàn)期電動(dòng)汽車尚未大規(guī)模普及，若大量建設(shè)充電樁，并不能達(dá)到預(yù)期節(jié)能減排的效果，反而由于現(xiàn)有技術(shù)的制約，大電流充電對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生沖擊，同時(shí)對(duì)動(dòng)力電池的壽命也影響較大；（2）換電站相比傳統(tǒng)汽車加油站，換電與加油時(shí)間相當(dāng)，并不會(huì)比現(xiàn)有汽車的使用方便更多，但是可以作為一種能源補(bǔ)給方式而存在；（3）集中式充換電站是在固定場(chǎng)所建設(shè)集中充電站，采取快充、慢充等多種方式為電池集中充電。在車輛運(yùn)行集中的地區(qū),建設(shè)小型的電池配送站,做到“即換即用”。集中式充換電站可針對(duì)各類型電動(dòng)汽車和電池進(jìn)行充電和換電，將電力負(fù)荷集中管理，在從電網(wǎng)獲取能量的同時(shí)，對(duì)電網(wǎng)電能進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效實(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng)。集中式充電站可建立在城市周邊，接入城市中壓配網(wǎng)；與之配套的配送站可分布在城市內(nèi)部，充分利用了其占地小、建設(shè)難度低的優(yōu)點(diǎn)。為了滿足用戶應(yīng)急與長(zhǎng)距離行駛的充電需求,短期內(nèi)可以考慮采用“換電為主、充換并舉”的模式，加快建設(shè)一批功能完備的換電站、集中充電站及配送站。1.3.4充換電站建設(shè)現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況和能源補(bǔ)給模式目前基本上與國(guó)外處于同一水平。在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有充電設(shè)施的建設(shè)工程中，以北京、上海、深圳、杭州等大中城市發(fā)展最快。近年來(lái)，有不少城市和地區(qū)已經(jīng)開始了電動(dòng)汽車充換電站的建設(shè)。?？谑械膰?guó)內(nèi)首座純電動(dòng)汽車大性充換電站已投入試運(yùn)營(yíng)，到2015年，海南將累計(jì)建設(shè)可供各類節(jié)能與新能源汽車停車、充電、維修用充電設(shè)施3068座，預(yù)計(jì)投放新能源汽車10000輛，每年節(jié)油780萬(wàn)升；北京最大汽車充電站已在2012年正式運(yùn)營(yíng)，預(yù)計(jì)到2015年底，建成由6座大型集中充電站、250座充換電站、210座小型配送站組成的電動(dòng)汽車充換電三級(jí)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。由于受到私人購(gòu)車補(bǔ)貼和政府統(tǒng)一采購(gòu)的影響，新能源汽車及其配套基礎(chǔ)設(shè)施正在迅速地?cái)U(kuò)大規(guī)模，但相關(guān)政策法規(guī)還需進(jìn)一步落實(shí)，如換電車型準(zhǔn)入法規(guī)、充換電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化等[25]。1.4集中式電動(dòng)汽車充電負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)的影響1.4.1電力系統(tǒng)局部過(guò)載運(yùn)行當(dāng)現(xiàn)存的電力系統(tǒng)容量已經(jīng)被充分利用，且大量集中式充電負(fù)荷持續(xù)從電網(wǎng)獲取電能的時(shí)候，系統(tǒng)就會(huì)處于過(guò)載運(yùn)行的狀態(tài)。由于電池的充電的持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)，系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行，因而會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，加速線路老化，甚至使其他用電設(shè)施受到影響。1.4.2電網(wǎng)運(yùn)行效率降低當(dāng)電流需求超額時(shí)，電網(wǎng)會(huì)啟動(dòng)應(yīng)急發(fā)電機(jī)來(lái)分擔(dān)超額的負(fù)載，或增加自旋儲(chǔ)備電量，來(lái)供給最大需求電量。但由于發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后，不能馬上進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以一般情況下應(yīng)該提前啟動(dòng)，造成部分電能損失；而當(dāng)負(fù)荷高峰過(guò)去后，發(fā)電機(jī)繼續(xù)保持運(yùn)行，這樣又會(huì)造成能量浪費(fèi)。而較高的自旋儲(chǔ)備電量，會(huì)使電網(wǎng)的運(yùn)行效率降低。1.4.3增加剩余電量?jī)?chǔ)備，使資金投入增加由于集中式充電負(fù)荷使負(fù)荷高峰期的電流需求增大，為滿足負(fù)荷的電力需求，則需要增大產(chǎn)生和傳輸?shù)碾娏?，這樣就影響了供電系統(tǒng)的資金投入，使發(fā)電成本增高。。1.4.4對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)峰填谷電動(dòng)汽車充換電站儲(chǔ)備了大量的動(dòng)力電池，而電動(dòng)汽車的車載動(dòng)力電池可以作為移動(dòng)儲(chǔ)能單元，在電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)通過(guò)動(dòng)力電池向電網(wǎng)傳輸電能，減輕配電網(wǎng)的配電任務(wù)；而在電網(wǎng)非高峰負(fù)荷時(shí)，通過(guò)電網(wǎng)給電池充電，能夠有效降低電網(wǎng)峰谷差，提高電網(wǎng)利用效率。未來(lái)配電網(wǎng)智能化自動(dòng)化水平提高，電動(dòng)汽車管理手段更加豐富，電動(dòng)汽車還將能完成調(diào)峰調(diào)頻、需求響應(yīng)等電網(wǎng)的輔助服務(wù)，進(jìn)一步提高電網(wǎng)運(yùn)行效率[26]。1.5DG接入對(duì)配電網(wǎng)的影響(1)對(duì)配電系統(tǒng)規(guī)劃的影響。負(fù)荷增長(zhǎng)模式會(huì)因?yàn)镈G的接入產(chǎn)生影響，將可能導(dǎo)致用戶側(cè)負(fù)荷預(yù)測(cè)難以測(cè)量。DG的接入會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和電能質(zhì)量等指標(biāo)產(chǎn)生不同程度的影響，以往考慮供電經(jīng)濟(jì)性、可靠性等指標(biāo)的配電網(wǎng)模型可能需要重新考慮。以風(fēng)力和光伏發(fā)電為主的可再生能源DG的輸出功率，由于受到風(fēng)光等資源隨機(jī)性和間歇性的影響，具有較為明顯的不確定性[33]DG作為靠近負(fù)荷的一種電源，具有降低網(wǎng)絡(luò)損耗、推遲網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建設(shè)的功能，大量接入將對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，使得配電網(wǎng)規(guī)劃變得更加復(fù)雜和多樣化[34]。(2)對(duì)配電系統(tǒng)損耗的影響。DG接入對(duì)配電網(wǎng)的損耗跟接入的位置和容量有關(guān)，研究表明，當(dāng)DG的位置靠近大電網(wǎng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)損耗與DG接入容量成U型關(guān)系曲線，當(dāng)DG容量與負(fù)荷相近時(shí)，配電網(wǎng)絡(luò)損耗達(dá)到最小。當(dāng)DG的發(fā)電容量小于負(fù)荷值時(shí)，適當(dāng)?shù)奶岣逥G容量有助于降低網(wǎng)絡(luò)損耗；當(dāng)DG容量大于負(fù)荷值時(shí)，網(wǎng)絡(luò)損耗隨著DG接入容量的增大而增大。當(dāng)DG接在配電系統(tǒng)末端，即靠近負(fù)荷的位置時(shí)，配電網(wǎng)絡(luò)損耗將將呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。由于受到DG接入位置和容量等變化的影響，DG接入配電網(wǎng)可能增大或者減小網(wǎng)損，當(dāng)DG配置與負(fù)荷分布相協(xié)調(diào)時(shí)，配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)將明顯減小[35]。此外，由于受到氣候變化的影響，DG出力呈現(xiàn)明顯的隨機(jī)波動(dòng)性，使得配電網(wǎng)絡(luò)的潮流分布變化較大，DG對(duì)網(wǎng)絡(luò)損耗的影響也變得更加的復(fù)雜。(3)對(duì)電能質(zhì)量的影響。DG的接入對(duì)配電系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響表現(xiàn)為對(duì)頻率、電壓和波形的影響。在并網(wǎng)運(yùn)行情況下，由于DG的發(fā)電容量相對(duì)較小，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)頻率的影響也相對(duì)較小，頻率主要由大電網(wǎng)調(diào)節(jié)，DG的影響基本上可以忽略不計(jì)。在孤島運(yùn)行模式下，DG輸出功率的波動(dòng)將對(duì)頻率產(chǎn)生重要的影響。在電壓方面，DG的接入將會(huì)對(duì)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電壓帶來(lái)影響，主要表現(xiàn)為DG接入位置與容量對(duì)電壓的影響。當(dāng)DG容量過(guò)大時(shí)，容易產(chǎn)生過(guò)電壓現(xiàn)象，合理接入DG的位置和容量能夠改善系統(tǒng)電壓質(zhì)量。目前，DG一般是通過(guò)電力電子逆變器進(jìn)行并網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電壓和無(wú)功控制，開關(guān)的頻繁開斷容易產(chǎn)生電網(wǎng)諧波污染，造成電壓波形畸變。其輸出功率具有較大的隨機(jī)波動(dòng)性，可能造成輸電線路局部電壓偏移超標(biāo)以及電壓閃變等問(wèn)題[36]。(4)對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響。傳統(tǒng)配電網(wǎng)潮流是單向的，線路繼電保護(hù)和重合閘裝置安裝較為簡(jiǎn)單和成熟，DG的接入將導(dǎo)致線路潮流發(fā)生重大改變[14]，潮流分布不再僅僅是從母線流向負(fù)荷，使得保護(hù)的機(jī)理和整定發(fā)生了變化。當(dāng)多個(gè)DG接入配電網(wǎng)后，配電網(wǎng)絡(luò)將成為多電源分布網(wǎng)絡(luò)，DG與保護(hù)的相互協(xié)調(diào)和配合就變得十分重要。DG接入配電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)裝置的影響大體表現(xiàn)為：對(duì)故障電流檢測(cè)變得更為復(fù)雜，縮小距離保護(hù)的范圍，在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)正常動(dòng)作或者誤動(dòng)導(dǎo)致配電網(wǎng)孤島運(yùn)行。此外，DG的接入可能影響系統(tǒng)電壓和電流分布，導(dǎo)致保護(hù)裝置重合閘失敗。(5)對(duì)配電網(wǎng)可靠性的影響。DG作為大電網(wǎng)的有力補(bǔ)充，合理利用能夠緩解過(guò)負(fù)荷和線路堵賽，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，DG能夠作為后備給用戶單獨(dú)供電，減少了用戶停電時(shí)間，有利于提高供電可靠性[37]。DG的接入將對(duì)配電網(wǎng)可靠性模型和評(píng)估產(chǎn)生重大影響，首先，從可靠性準(zhǔn)則上，DG的滲入不僅對(duì)傳統(tǒng)可靠性準(zhǔn)則的各個(gè)方面產(chǎn)生影響，同時(shí)將拓寬傳統(tǒng)可靠性準(zhǔn)則的范疇，例如，發(fā)電設(shè)備的相關(guān)可靠性概念將引入配電網(wǎng)中。其次，在可靠性指標(biāo)方面，DG的接入就不能單獨(dú)從負(fù)荷點(diǎn)和系統(tǒng)兩個(gè)方面來(lái)考慮。同時(shí)應(yīng)該考慮引入評(píng)價(jià)DG與系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性、DG容量極限等方面的指標(biāo)。再次，在可靠性模型方面，最顯著的影響是大部分DG功率輸出會(huì)受環(huán)境變化而呈現(xiàn)隨機(jī)性和間歇性的特點(diǎn)，孤島運(yùn)行給計(jì)算模型帶來(lái)的影響等。最后，如何考慮可靠性與經(jīng)濟(jì)性協(xié)調(diào)，是充分發(fā)揮DG效益，進(jìn)一步提高供電可靠性的重要手段。本總共分為三個(gè)部分，第一部分是計(jì)算電動(dòng)汽車充換電站的換電需求，再結(jié)合典型配電系統(tǒng)算例進(jìn)行潮流計(jì)算，分析電動(dòng)汽車集中充電負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)模型的影響；第二部分是以湖南省長(zhǎng)沙市城西地區(qū)某10kV中壓配電網(wǎng)為例，分析充換電站對(duì)實(shí)際配電網(wǎng)絡(luò)的影響，驗(yàn)證第一部分的分析；第三部分是對(duì)含風(fēng)機(jī)和光伏列陣發(fā)電系統(tǒng)的配電網(wǎng)進(jìn)行仿真分析，分析集中式充換電站的充電負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)的影響。本文的主要研究工作包括以下幾個(gè)方面：計(jì)算電動(dòng)公交車一天內(nèi)換電需求的分布情況，從而確定了電動(dòng)汽車充換電站的日充電負(fù)荷分布；基于上述數(shù)據(jù)，從四個(gè)方面分析了電動(dòng)汽車充換電站對(duì)當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)的影響。選擇某地區(qū)典型配電網(wǎng)絡(luò)算例作為配電網(wǎng)的模型，對(duì)該系統(tǒng)內(nèi)任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行集中式電動(dòng)汽車充換電站假設(shè)，經(jīng)潮流計(jì)算，分析電動(dòng)汽車充電負(fù)荷集中注入該配電網(wǎng)的某節(jié)點(diǎn)時(shí)，配電網(wǎng)的網(wǎng)損、電壓偏移、負(fù)荷峰谷差的變化情況；以某市城西地區(qū)某10kV中壓配電網(wǎng)為例，接入集中式充電負(fù)荷，驗(yàn)證上述結(jié)論的可靠性，同時(shí)對(duì)比仿真結(jié)果，進(jìn)一步深入分析；分析電動(dòng)汽車充換電站對(duì)含分布式電源的配電網(wǎng)絡(luò)的影響。第2章電動(dòng)汽車充電負(fù)荷模型建立2.1基本假設(shè)目前電動(dòng)汽車發(fā)展進(jìn)度參差不齊，行業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)眾多，因此在計(jì)算電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的時(shí)候，有必要對(duì)其進(jìn)行合理的假設(shè)。計(jì)算充電負(fù)荷首先應(yīng)該明確充電負(fù)荷的類型、以及在時(shí)間和空間上的分布情況；再計(jì)及一些不確定性因素對(duì)其的影響，從而確立基本假設(shè)。2.1.1電動(dòng)汽車充換電模型的不確定性因素分析對(duì)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷而言，影響其建模的因素有很多，但大致可歸納為以下四個(gè)方面：電動(dòng)汽車的行駛里程、用戶的使用習(xí)慣、電池的充電特性、電網(wǎng)為電動(dòng)汽車發(fā)布的充電辦法。下面就從這四個(gè)方面具體分析其對(duì)建立充電負(fù)荷模型的影響程度。（1）電動(dòng)汽車日行駛里程與時(shí)間分布由于本文主要以電動(dòng)公交車位研究對(duì)象，其日行駛里程相對(duì)固定，所以日行駛里程均取決于公交車運(yùn)營(yíng)線路的距離，不存在隨機(jī)分布的情況。考慮未來(lái)電動(dòng)公交車與現(xiàn)有的公交車相同，都以滿足客戶搭乘需求為服務(wù)宗旨，并由調(diào)度中心統(tǒng)一調(diào)度，制定發(fā)車時(shí)刻表。因此，電動(dòng)公交車在時(shí)間上遵循發(fā)車時(shí)刻表的規(guī)定，白天正常運(yùn)營(yíng)，按時(shí)定點(diǎn)發(fā)車；夜間不發(fā)車。（2）電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的充電特性目前電動(dòng)汽車所搭載的動(dòng)力電池在充電過(guò)程中一般要經(jīng)歷“恒流限壓-恒壓限流”兩個(gè)階段。前者基本為恒功率輸出，特點(diǎn)是充電時(shí)間長(zhǎng)，效率高，是電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的主要充電方式。后者處于充電結(jié)束期，具有持續(xù)時(shí)間短，功率變化大且逐級(jí)減小的特點(diǎn)。本文中充換電站采用凱馬百路佳客車廠的JXK6113BEV型電動(dòng)公交車，電池采用磷酸鐵鋰電池，站內(nèi)充電機(jī)平均充電電流按0.3C考慮，充電功率約為50kW，單箱電池充電時(shí)間約為3小時(shí)?？紤]到要提高充電速度與綜合效率，可忽略恒壓限流階段充電負(fù)荷功率的變化，將其充電模式簡(jiǎn)化設(shè)定為恒功率充電，即電池在充電過(guò)程中始終以充電機(jī)的額定功率50kW充電。（3）電網(wǎng)發(fā)布的充電辦法電力部門為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提出了一系列措施，如分時(shí)電價(jià)、階梯電價(jià)等，用戶的充電行為直接受到現(xiàn)行電力政策的影響。以本文所研究的電動(dòng)公交車為例，在不影響白天正常運(yùn)營(yíng)的情況下，對(duì)于非必要高峰時(shí)段充電的電池，可轉(zhuǎn)移至夜間電價(jià)谷時(shí)充電，從而改變了原來(lái)無(wú)序充電模式下的日充電功率的大小及充電開始時(shí)間及持續(xù)時(shí)間等。（4）充換電負(fù)荷模型基本假設(shè)考慮到電動(dòng)公交車的實(shí)際運(yùn)行情況，在計(jì)算換電需求時(shí)，本文做出以下假設(shè)：（1）由于公交車行駛路線固定，假設(shè)同類型公交車運(yùn)行一圈所需時(shí)間與耗電量等運(yùn)行狀況基本相同；（2）假設(shè)電動(dòng)汽車充換電站有足夠的換電工位，并且在一定擾動(dòng)下能夠?yàn)楣痪€路提供足夠的可供更換的電池組，任何待換或待充車輛均無(wú)需等候；（3）假設(shè)電池工作穩(wěn)定，每次運(yùn)行結(jié)束后電池的荷電狀態(tài)SOC大致相等，充電須將電池充滿，充電站未采取有序充電控制等干預(yù)策略；（4）電動(dòng)汽車充換電站與電動(dòng)公交車始發(fā)站處在同一地址，且電動(dòng)公交車的運(yùn)行嚴(yán)格符合發(fā)車時(shí)刻表（附表1）與電動(dòng)汽車性能及運(yùn)行參數(shù)表（附表2）。2.2充換電負(fù)荷模型的計(jì)算2.2.1電動(dòng)汽車充換電負(fù)荷計(jì)算模型及流程圖充換電站每天運(yùn)行時(shí)間為06:00—23:00，電動(dòng)公交只在運(yùn)行時(shí)間內(nèi)進(jìn)行換電。為便于統(tǒng)計(jì)，對(duì)運(yùn)行時(shí)間以15min為間隔進(jìn)行均勻分段，對(duì)各個(gè)時(shí)間段內(nèi)換電需求進(jìn)行求和計(jì)算。換電需求分析計(jì)算需要的基本信息包括電池容量、行駛里程、每公里平均耗電量、行駛時(shí)速、電池組的荷電狀態(tài)等。公交每次發(fā)車和到站的時(shí)間段及電池組SOC的關(guān)系表述如下：式（2.1）式（2.2）式中：QUOTE—為車輛第次運(yùn)行發(fā)車時(shí)間段；QUOTE—為車輛第次運(yùn)行到站時(shí)間段；QUOTE—為車輛行駛一圈里程；—為車輛平均行駛速度；—時(shí)間間隔；QUOTE—為車輛第次發(fā)車時(shí)電池組SOC；QUOTE—為車輛的單位里程耗電量；—為車輛的電池容量。計(jì)算得到每輛公交車每次發(fā)車時(shí)間段和到站時(shí)間段SOC。由行駛里程與平均每公里耗電量可以計(jì)算出行駛一圈最低電量，當(dāng)QUOTE時(shí)，則進(jìn)行電池組更換，由此得出電動(dòng)公交換電時(shí)段。計(jì)算所有時(shí)間段及所有車輛即可得到公交線路的換電需求。計(jì)算流程如圖2.1所示，具體步驟如下所述：（1）輸入基本信息，包括電池容量、行駛里程、每公里平均耗電量、行駛時(shí)速、電池組的荷電狀態(tài)等；（2）將24小時(shí)分為T段，共N輛車；（3）初始化g，令g=0。g表示時(shí)段的序號(hào)，我們把24小時(shí)以15分鐘為一個(gè)間隔，共分為96段，g=1,2,3,...,96；（4）初始化i，令i=0。i表示時(shí)段g內(nèi)，充電的車輛數(shù)；（5）執(zhí)行g(shù)=g+1，更新g的值，表示進(jìn)入第g個(gè)時(shí)段；（6）執(zhí)行i=i+1，更新i的值，表示已充了i輛車；（7）判斷是否已充車輛數(shù)i小于總車輛數(shù)N；如果是，則執(zhí)行第（8）步；如果否，則表明車輛已全部充完一輪，令i=1，進(jìn)行下一輪充電，執(zhí)行第（8）步；（8）判斷是否處于首輪發(fā)車狀態(tài)，可通過(guò)設(shè)立時(shí)間標(biāo)志位t作為判斷依據(jù)；如果否，則執(zhí)行第（9）步，如果是，則給全部車輛換上電池，更新時(shí)段g內(nèi)的充電車輛數(shù)d(g)，并返回第（6）步；（9）計(jì)算車輛i到站的SOC（可將電池的電量等效成行駛的距離，因此計(jì)算車輛的SOC實(shí)質(zhì)上是在計(jì)算車輛已行駛的里程）；（10）判斷是否該車輛的SOC大于行駛一圈所需要的最小電量M；如果是，則執(zhí)行第（11）步；如果否，則更換電池并記錄時(shí)段g和SOC；（11）車輛i發(fā)車；（12）判斷時(shí)段g中是否還有剩余車輛需要發(fā)車；如果是，則返回第（6）步；如果否，停止計(jì)算，輸出結(jié)果。圖2.1電動(dòng)公交線路換電需求分析計(jì)算流程2.2.2電動(dòng)汽車充換電負(fù)荷計(jì)算實(shí)例現(xiàn)以某地區(qū)集中式充換電站為例。其發(fā)車時(shí)間表與電動(dòng)汽車性能及運(yùn)行參數(shù)表見附錄表1和表2。該電動(dòng)公交充換電站采用的凱馬百路佳客車廠的JXK6113BEV型電動(dòng)公交車充電功率大約為50kW，充滿時(shí)間3個(gè)小時(shí)?？紤]到換電過(guò)程每個(gè)工位機(jī)器人每部車更換平均時(shí)間為8min，在加上車輛出入更換車間時(shí)間，一部車從入站、更換電池、出站平均時(shí)間為10min。我們假設(shè)一輛車從起點(diǎn)行駛到終點(diǎn)記為一車次，根據(jù)電池容量、行駛里程、每公里平均耗電量等，可計(jì)算出每輛車再滿電狀態(tài)下，最多可行駛3車次，考慮到電池的壽命老化、交通擁堵等現(xiàn)實(shí)因素，從保證電動(dòng)汽車使用者連續(xù)行駛的角度出發(fā)，我們規(guī)定每輛車行駛2車次就必須進(jìn)行換電操作。我們計(jì)算得到一天內(nèi)2條線路的電動(dòng)公交車換電需求模型，如圖2.2和圖2.3。圖2.2線路1的日換電需求圖2.3線路2的日換電需求圖2.4日充電負(fù)荷綜合曲線從圖2.4中可以得出，該充換電站的充電負(fù)荷在一天中出現(xiàn)了兩個(gè)高峰，主要集中在上午7時(shí)至8時(shí)和下午16時(shí)至17時(shí)。假設(shè)算例中電動(dòng)公交車采用“即換即充”的無(wú)序充電模式，記車輛從進(jìn)入充換電站更換電池到駛出充換電站的時(shí)間為10分鐘，由于在早上6點(diǎn)發(fā)第一班公交車，所以應(yīng)至少提前10分鐘為公交車更換電池。隨著時(shí)間的推移，首輪發(fā)車逐漸更換完電池，更換下來(lái)的電池則立刻進(jìn)行充電，充電負(fù)荷逐漸增加。早上8點(diǎn)左右，充電負(fù)荷達(dá)到峰值4MW左右。負(fù)荷達(dá)到峰值的時(shí)刻表示首輪電池更換完畢，由于前面提到，為保證電動(dòng)公交車持續(xù)運(yùn)營(yíng)，一塊動(dòng)力電池可供一輛電動(dòng)公交車行駛2車次，故暫時(shí)不需要再進(jìn)行更換電池，充電負(fù)荷不再增加；隨后的時(shí)間內(nèi)，充電電池逐漸充滿電，充電負(fù)荷開始減少，到早上10點(diǎn)之前，首輪換下來(lái)的電池已全部充電完畢。直到中午12點(diǎn)半左右，首輪換上的電池電量已不能滿足現(xiàn)有的運(yùn)營(yíng)要求了，所以需要進(jìn)行第二輪換電，充電過(guò)程與上午一致，下午的負(fù)荷高峰出現(xiàn)在16點(diǎn)至18點(diǎn)。一天之中，充電負(fù)荷在短時(shí)間內(nèi)沖到峰值的原因主要是由于早上7點(diǎn)至8點(diǎn)、16點(diǎn)至18點(diǎn)均為上下班時(shí)間，屬于公共交通運(yùn)輸?shù)母叻鍟r(shí)段，用車需求量較其他時(shí)段更大，換電需求量也更大，因而出現(xiàn)了充電負(fù)荷高峰。18點(diǎn)之后，交通情況相比之前有所緩解，且已換電車輛已足夠滿足接下來(lái)各時(shí)段的運(yùn)營(yíng)了，故不再有新車進(jìn)行充換電，充電負(fù)荷逐漸減小，直到19點(diǎn)左右所有換下來(lái)的電池充電完畢。從當(dāng)天19點(diǎn)至第二天早上6點(diǎn)之前，都不再有電池接入充電，主要是因?yàn)?9點(diǎn)至23點(diǎn)為剩余運(yùn)營(yíng)時(shí)間，這段時(shí)間的運(yùn)營(yíng)車輛不需要再進(jìn)行充電，而23點(diǎn)至6點(diǎn)為非運(yùn)營(yíng)時(shí)間，也沒有安排充換電，所以這段時(shí)間充換電站的充電負(fù)荷為0kW。考慮到地區(qū)配電網(wǎng)的負(fù)荷高峰普遍出現(xiàn)在18點(diǎn)至20點(diǎn)之間（見圖3.4），因此集中式電動(dòng)汽車充換電站的充電負(fù)荷有可能與當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)基礎(chǔ)負(fù)荷“峰-峰”疊加，對(duì)當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)造成負(fù)荷沖擊，影響用戶的電能質(zhì)量。由于集中式充換電站的充電行為是有計(jì)劃的、可控的，而地區(qū)配電網(wǎng)的基礎(chǔ)負(fù)荷是隨機(jī)的、不可控的，因此在接下來(lái)的深入研究中，有必要對(duì)電動(dòng)汽車充電策略進(jìn)行優(yōu)化，盡量使電動(dòng)汽車充電高峰時(shí)刻避開地區(qū)基礎(chǔ)負(fù)荷用電高峰時(shí)刻，或者降低高峰時(shí)刻的充電負(fù)荷峰值。第3章集中式電動(dòng)汽車充換電站對(duì)配電網(wǎng)的影響3.1配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型選定上一章已計(jì)算出集中式電動(dòng)公交充換電站的日充電負(fù)荷峰值大約為4MW左右，現(xiàn)以某地區(qū)典型配電網(wǎng)算例[27]為例，研究集中式電動(dòng)汽車充換電站接入配電網(wǎng)后對(duì)配電網(wǎng)的影響。11234567891011圖3.111節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)拓?fù)淠Ｐ驮撆潆娋W(wǎng)系統(tǒng)功率的基準(zhǔn)值SB=1000kVA，線電壓的基準(zhǔn)值UB=12.66kV。系統(tǒng)總有功負(fù)荷為14775kW，系統(tǒng)功率因素為0.95，假設(shè)系統(tǒng)有功負(fù)荷占系統(tǒng)容量的75%，系統(tǒng)容量為19.7MVA。節(jié)點(diǎn)1為電源節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)的電壓標(biāo)幺值為1.05，其他節(jié)點(diǎn)額定電壓標(biāo)幺值為1.0。假設(shè)節(jié)點(diǎn)1為平衡節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)均為PQ節(jié)點(diǎn)。3.2配電網(wǎng)地區(qū)基礎(chǔ)負(fù)荷圖3.2和圖3.3所示為民用與工業(yè)生產(chǎn)所用系統(tǒng)基本負(fù)荷，并以標(biāo)幺值表示的負(fù)荷曲線【27】，假設(shè)在一天中該配電系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的基本負(fù)荷都按照?qǐng)D中標(biāo)幺曲線變化，并以該系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)所規(guī)定的負(fù)荷數(shù)據(jù)（見附表3）作為該節(jié)點(diǎn)標(biāo)幺曲線的基準(zhǔn)值。綜合圖7和圖8可以合成該配電系統(tǒng)的日負(fù)荷標(biāo)幺曲線，結(jié)合附表3中的節(jié)點(diǎn)負(fù)荷數(shù)據(jù)，就可以計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)在全天各時(shí)刻的基本負(fù)荷。圖3.2民用電日負(fù)荷圖3.3工業(yè)用電日負(fù)荷同時(shí)，為了更加接近實(shí)際，引入正態(tài)分布函數(shù)來(lái)描述配電系統(tǒng)的基本負(fù)荷的波動(dòng)情況。假設(shè)配電系統(tǒng)t時(shí)刻的負(fù)荷xt服從正態(tài)分布，其概率密度函數(shù)如式(3.1)所示：(3.1)式中QUOTE為負(fù)荷期望值，QUOTE為負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)差。通過(guò)求負(fù)荷曲線上各節(jié)點(diǎn)在t時(shí)刻的負(fù)荷值可以得到各節(jié)點(diǎn)t時(shí)刻負(fù)荷的期望值，負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)差則認(rèn)為是負(fù)荷期望值的10%。在matlab中由服從正態(tài)分布的randn函數(shù)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)k，即可根據(jù)(3.2)式得到基礎(chǔ)負(fù)荷的標(biāo)幺值。（3.2）仿真計(jì)算得到該配網(wǎng)地區(qū)日基礎(chǔ)負(fù)荷如圖3.4所示。圖3.4地區(qū)日基礎(chǔ)負(fù)荷3.3潮流計(jì)算方法采用數(shù)學(xué)方法解決電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的問(wèn)題，實(shí)際上可轉(zhuǎn)化為對(duì)一組多元非線性方程式求解的問(wèn)題，其解法離不開迭代。迭代過(guò)程中最重要的就是要保證算式良好的收斂速度與準(zhǔn)確性。由于牛頓拉夫遜潮流計(jì)算方法具有較好的收斂性，在階數(shù)不是很高的情況下，可以保證計(jì)算的精度與可靠性，因而本文選用牛頓拉夫遜法進(jìn)行配電網(wǎng)潮流分析。主要有以下四個(gè)階段：（1）原始數(shù)據(jù)形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；（2）確定初值、迭代次數(shù)以及誤差精度；（3）進(jìn)行迭代計(jì)算；（4）判斷是否滿足精度，判斷是否收斂。由于牛頓拉夫遜法的迭代次數(shù)與所選系統(tǒng)規(guī)模無(wú)關(guān)，一般6至7次迭代即收斂，因而本文將迭代次數(shù)Iter設(shè)為7次。節(jié)點(diǎn)負(fù)荷初值由兩部分組成，包括配網(wǎng)地區(qū)日基礎(chǔ)負(fù)荷和集中式充換電站的兩條公交線路日充電負(fù)荷。誤差精度設(shè)為10-5。通過(guò)計(jì)算配電系統(tǒng)的潮流分布，可以得到網(wǎng)損、電壓偏移、最大負(fù)荷及峰谷差的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而便于進(jìn)一步量化分析集中式電動(dòng)汽車充換電站對(duì)配電網(wǎng)的影響。3.4充電負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)的影響分析3.4.1充電負(fù)荷的接入位置由于集中式電動(dòng)汽車充換電站在配電網(wǎng)中的接入位置會(huì)直接影響接入節(jié)點(diǎn)及其附近節(jié)點(diǎn)的電力運(yùn)行情況，因此我們首先針對(duì)接入位置對(duì)配電網(wǎng)的影響進(jìn)行仿真分析。本例中共有11個(gè)節(jié)點(diǎn)，2條電動(dòng)公交線路，假設(shè)每條公交線路匹配一個(gè)相應(yīng)的充換電站，則本例配電網(wǎng)需要接入兩個(gè)集中式電動(dòng)汽車充換電站，因此共有121種組合，經(jīng)Matlab仿真，充電負(fù)荷接入配電網(wǎng)前，一天內(nèi)的網(wǎng)損為3.4%，各節(jié)點(diǎn)中最大電壓偏移率為2.7%。我們首先仿真了充電負(fù)荷率為100%時(shí)，充換電站接入不同位置的電壓偏移情況，如果電壓偏移普遍超出允許范圍，則將充電負(fù)荷率?。?，100)區(qū)間的一半，即50%，然后再次進(jìn)行仿真，如果電壓偏移率已符合要求，則繼續(xù)?。?0,100）區(qū)間的一半，即75%，目的是最大限度接近充電負(fù)荷率的允許極限值。經(jīng)過(guò)大量仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)比了不同充電功率下，配電網(wǎng)的電壓偏移情況，如下圖。圖3.5充電負(fù)荷率為100%時(shí)，充換電站不同接入位置的電壓偏移情況圖3.6充電負(fù)荷率為50%時(shí)，充換電站不同接入位置的電壓偏移情況圖3.7充電負(fù)荷率為55%時(shí)，充換電站不同接入位置的電壓偏移情況圖3.8充電負(fù)荷率為52.2%時(shí)，充換電站不同接入位置的電壓偏移情況從上圖及表3.1中可以看出，只有在充電負(fù)荷率為52.2%的時(shí)候，才可以保證在全網(wǎng)任意節(jié)點(diǎn)接入兩充換電站時(shí)，電壓偏移量均在允許值范圍內(nèi)。因此在本地區(qū)接入的充電負(fù)荷功率最好可以控制在2.1MW之內(nèi)。而本例充電負(fù)荷功率最大有4MW，因此不是所有節(jié)點(diǎn)都適合接入充電負(fù)荷的，從充電負(fù)荷功率為100%的圖中可以看出，只有節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)3是比較適合接入充電負(fù)荷。因此將電動(dòng)汽車充換電站1設(shè)定在節(jié)點(diǎn)2，將電動(dòng)汽車充換電站2設(shè)定在節(jié)點(diǎn)3。表3.1充電負(fù)荷率為52.2%時(shí)，充換電站不同接入位置的電壓偏移率節(jié)點(diǎn)組合電壓偏移節(jié)點(diǎn)組合電壓偏移節(jié)點(diǎn)組合電壓偏移節(jié)點(diǎn)組合電壓偏移節(jié)點(diǎn)組合電壓偏移節(jié)點(diǎn)組合電壓偏移1,10.0271,20.0331,30.0361,40.0381,50.0401,60.0442,10.0362,20.0472,30.0502,40.0522,50.0522,60.0543,10.0423,20.0533,30.0563,40.0593,50.0593,60.0624,10.0434,20.0534,30.0584,40.0594,50.0604,60.0645,10.0455,20.0535,30.0595,40.0595,50.0635,60.0656,10.0506,20.0606,30.0636,40.0656,50.0656,60.0697,10.0477,20.0587,30.0617,40.0627,50.0627,60.0628,10.0458,20.0528,30.0598,40.0588,50.0588,60.0629,10.0459,20.0539,30.0599,40.0599,50.0609,60.06110,10.04710,20.05710,30.06310,40.06310,50.06210,60.06211,10.05011,20.05911,30.06311,40.06411,,50.06311,60.0641,70.0411,80.0391,90.0391,100.0401,110.0432,70.0532,80.0522,90.0522,100.0542,110.0553,70.0633,80.0583,90.0583,100.0623,110.0634,70.0604,80.0594,90.0594,100.0614,110.0635,70.0605,80.0605,90.0605,100.0605,110.0626,70.0656,80.0656,90.0646,100.0646,110.0647,70.0667,80.0637,90.0637,100.0637,110.0638,70.0638,80.0618,90.0608,100.0638,110.0649,70.0639,80.0639,90.0639,100.0649,110.06410,70.06510,80.06410,90.06410,100.06810,110.06811,70.06411,80.06511,90.06511,100.06611,110.0673.4.2供電范圍供電范圍是影響配電網(wǎng)中變電站合理布局的重要評(píng)價(jià)因素，供電范圍與變電站的容量、電壓等級(jí)、地區(qū)負(fù)荷的大小與疏密情況密切相關(guān)。本文中集中式充換電站在某一時(shí)段的峰值負(fù)荷可達(dá)到4MW左右，而所選配網(wǎng)系統(tǒng)的變壓器容量約為20MW，定義供電范圍如式（3.3），（3.3）其中，是供電范圍變化百分比；是充換電站容量；是上級(jí)變電站容量。顯然，10kV下，供電范圍=20%，該充換電站已接近該地區(qū)允許接入的充換電站規(guī)模的最大值[28]。充換電站為電池充電時(shí)，上級(jí)變電站對(duì)該地區(qū)的供電范圍將最多減少20%，使部分地區(qū)存在供電不足的安全隱患；而充換電站將電能回流電網(wǎng)時(shí)，上級(jí)變電站對(duì)該地區(qū)的供電范圍將增大20%，供電過(guò)于集中的地區(qū)容易產(chǎn)生電壓波動(dòng)，影響整個(gè)地區(qū)的潮流分布和電能質(zhì)量。因此，集中式電動(dòng)汽車充換電站對(duì)所接入的配電網(wǎng)的影響比較大，而且對(duì)接入點(diǎn)要求很高，所接入的配電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)有足夠的公用配變?nèi)萘?，或者采取專線供電的形式。3.4.3網(wǎng)損網(wǎng)損是衡量一個(gè)地區(qū)配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)[29]，主要是指線路及變壓器的有功損耗的總和。定義瞬時(shí)充電負(fù)荷率j為（3.4）其中，為j時(shí)刻實(shí)際接入的充電負(fù)荷功率；為充電負(fù)荷峰值功率。定義網(wǎng)損為線路損耗之和與線路傳輸?shù)目傠娔苤?，如式?.5），（3.5）其中，是每小時(shí)的線路有功損耗；是每小時(shí)線路傳輸?shù)碾姽β?。?jīng)400次潮流仿真計(jì)算，得到基礎(chǔ)負(fù)荷的網(wǎng)損圖，如圖3.9。圖3.9配電網(wǎng)的基礎(chǔ)負(fù)荷在一天之內(nèi)的網(wǎng)損可以看到，一天之中，白天7天至17點(diǎn)的網(wǎng)損比晚上的網(wǎng)損普遍要大，原因可能是白天的用電量較大，線路上的電流比較大，導(dǎo)致網(wǎng)損增大；而夜晚自22點(diǎn)以后，大部分用電設(shè)備都進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)或直接斷電，因此用電量較小，網(wǎng)損就降下來(lái)了。然后，我們模擬接入充電負(fù)荷，經(jīng)潮流計(jì)算得到充電負(fù)荷接入配電網(wǎng)之前的網(wǎng)損，和在不同瞬時(shí)充電負(fù)荷率下，充電負(fù)荷接入配電網(wǎng)之后的網(wǎng)損，如圖3.10。圖3.10在不同充電負(fù)荷率下，接入充電負(fù)荷后的配電系統(tǒng)的網(wǎng)損從圖中可以看出，配電網(wǎng)的基礎(chǔ)負(fù)荷最大網(wǎng)損率為0.438%，接入電動(dòng)汽車充電負(fù)荷后，隨著充電負(fù)荷率的逐漸增大，充電負(fù)荷逐漸增加，當(dāng)充電負(fù)荷率為90%的時(shí)候網(wǎng)損達(dá)到了最大值,已達(dá)到3.284%。需要特別說(shuō)明的是，由于集中接入了大量的電動(dòng)汽車充電負(fù)荷后，其充電功率比其余基礎(chǔ)負(fù)荷功率大很多，因而突顯了充電負(fù)荷對(duì)網(wǎng)損的影響；而基礎(chǔ)負(fù)荷的網(wǎng)損之所以比較小，其主要原因在于該配電網(wǎng)模型線路長(zhǎng)度只有7km左右，線路參數(shù)比較小，因而即便配電網(wǎng)上充電負(fù)荷很大，網(wǎng)損也不會(huì)很大，但是通過(guò)接入充電負(fù)荷前后配電網(wǎng)網(wǎng)損的變化，還是可以看到，對(duì)比該配電網(wǎng)的基礎(chǔ)負(fù)荷網(wǎng)損，接入電動(dòng)汽車充電負(fù)荷后，配電網(wǎng)的網(wǎng)損增大了近7倍，因而在本例所示規(guī)模配置下，集中式電動(dòng)汽車充換電站的充電行為會(huì)明顯增大配電網(wǎng)的網(wǎng)損，應(yīng)當(dāng)采取措施來(lái)減小這種變化所帶來(lái)的不利影響。3.4.4電壓偏移率評(píng)價(jià)電能質(zhì)量的優(yōu)劣主要從電壓、頻率、波形三個(gè)方面進(jìn)行，其中電壓主要指的是電壓的幅值、相角。根據(jù)式（3.6）和式（3.7），（3.6）（3.7）其中，表示電壓降落縱分量；表示電壓降落橫分量；、為節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的電阻和電抗；、表示節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的電壓；、表示節(jié)點(diǎn)的有功功率和無(wú)功功率。可知，當(dāng)節(jié)點(diǎn)i的功率變化時(shí)，與之鄰近的節(jié)點(diǎn)j的電壓就會(huì)受到影響。一般來(lái)講，節(jié)點(diǎn)i的功率增大時(shí)，除了本身節(jié)點(diǎn)的電壓會(huì)下降，鄰近的節(jié)點(diǎn)j的電壓偏移也會(huì)增大。從全網(wǎng)的角度看，凡是有集中充電的節(jié)點(diǎn)周圍都會(huì)產(chǎn)生電壓凹陷，而這種節(jié)點(diǎn)的電壓偏移與該節(jié)點(diǎn)距離電源點(diǎn)的遠(yuǎn)近有關(guān)。我們基于上述配電網(wǎng)模型，除上述配網(wǎng)基本負(fù)荷外，又引入同樣適用于該配網(wǎng)的新基本負(fù)荷，并分別接入電動(dòng)汽車充電負(fù)荷，針對(duì)電壓偏移率進(jìn)行了400次仿真得到圖3.11。圖3.11在不同基本負(fù)荷率下，接入充電負(fù)荷后對(duì)配電網(wǎng)日最大電壓偏移率的影響根據(jù)我國(guó)關(guān)于電能質(zhì)量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在10kV的配電系統(tǒng)中，線路允許的電壓偏移范圍一般為。本文所采用的配電網(wǎng)系統(tǒng)電壓基準(zhǔn)值為12.66kV，采用10kV線路的電壓偏移標(biāo)準(zhǔn)。另外，配電網(wǎng)A（即某地區(qū)11節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)）的全天系統(tǒng)功率之和為133.32MW，配電網(wǎng)B夏季的全天系統(tǒng)功率之和為94.184MW，冬季為95.153MW。因此，從圖中可以很直觀的看出，對(duì)于配電網(wǎng)Ａ，在沒有集中接入充電負(fù)荷的情況下，電壓偏移率約為2.6%；某一時(shí)刻，集中接入充電負(fù)荷，當(dāng)瞬時(shí)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷率為5%的時(shí)候，配電網(wǎng)的電壓偏移率升高了0.1%，隨著該充電負(fù)荷率的增加，當(dāng)充電負(fù)荷率達(dá)到90％的時(shí)候，配電網(wǎng)的電壓偏移率就已經(jīng)完全超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的7％，此時(shí)集中充電的電池充電功率大約為2.6MW;對(duì)于配電網(wǎng)B，以夏季為例，在沒有集中接入充電負(fù)荷的時(shí)候，電壓偏移率約為1.7%；某一時(shí)刻，集中接入充電負(fù)荷，當(dāng)充電負(fù)荷率為5%的時(shí)候，對(duì)應(yīng)的電壓偏移率升高至1.8%；隨著充電負(fù)荷率的增加，直到充電負(fù)荷率接近100%，電壓偏移率接近7%的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)線。對(duì)比上述兩種不同基礎(chǔ)負(fù)荷的配電網(wǎng)，沒有集中接入電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的時(shí)候，電壓偏移率與配電網(wǎng)的容量和負(fù)載情況有關(guān)，負(fù)載越大，電壓偏移的基礎(chǔ)值就越大；集中接入充電負(fù)荷后，兩種規(guī)模的配電網(wǎng)電壓偏移指數(shù)都會(huì)呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，此時(shí)升高的幅度與所接充電負(fù)荷的大小有關(guān)，充電負(fù)荷越大，電壓偏移的變化越明顯；由于大負(fù)載的配電網(wǎng)A的電壓偏移率初始值較高，在電壓偏移率的變化幅度相當(dāng)時(shí)，大負(fù)載配電網(wǎng)A更容易達(dá)到甚至跨越電壓偏移的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值；而小負(fù)載配電網(wǎng)的電壓偏移率的可變范圍更大，可接入的負(fù)載容量也更大，所以圖中顯示大負(fù)載配電網(wǎng)A的允許充電負(fù)荷率為85%左右，而小負(fù)載配電網(wǎng)B的允許充電負(fù)荷率卻可以達(dá)到100%。從配網(wǎng)基礎(chǔ)負(fù)荷大小的角度上看，針對(duì)集中接入的充電負(fù)荷，在相同容量的情況下，配變負(fù)載率低的配電網(wǎng)有更加優(yōu)秀的表現(xiàn),這為選取集中式電動(dòng)汽車充換電站的配電線路做了準(zhǔn)備。在研究同一基礎(chǔ)負(fù)荷的配電網(wǎng)的時(shí)候，我們考慮到人民生產(chǎn)生活的負(fù)荷分布會(huì)受到季節(jié)因素的影響，因而分別選定夏季和冬季的基礎(chǔ)負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行考察。對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，二者的基礎(chǔ)負(fù)荷差別不太大，冬季負(fù)荷比夏季負(fù)荷稍高，電壓偏移率也相應(yīng)大一些；集中接入電動(dòng)汽車充電負(fù)荷后，對(duì)二者的影響趨勢(shì)基本一致，主要是因?yàn)榧惺诫妱?dòng)汽車充換電站屬于公共設(shè)施，充電時(shí)間、地點(diǎn)都相對(duì)固定，不會(huì)受到季節(jié)因素的影響，在基礎(chǔ)負(fù)荷差別不大的情況下，電壓偏移率不會(huì)產(chǎn)生明顯的區(qū)別。接下來(lái)，為滿足電動(dòng)公交的運(yùn)營(yíng)，仍以充電負(fù)荷率為100%的配電網(wǎng)A為模型，固定集中式充換電站的接入節(jié)點(diǎn)：充換電站1接節(jié)點(diǎn)2（該節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)負(fù)荷基準(zhǔn)值為0kW）、充換電站2接節(jié)點(diǎn)3（該節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)負(fù)荷基準(zhǔn)值為86.4kW），網(wǎng)損為3.22%，研究一天24小時(shí)內(nèi)，電壓偏移率的變化情況,如圖3.13和圖3.14。圖3.1311個(gè)節(jié)點(diǎn)24小時(shí)的基礎(chǔ)負(fù)荷的電壓圖3.14接入充電負(fù)荷后，11個(gè)節(jié)點(diǎn)24小時(shí)的電壓從圖中可以清楚地看到，11個(gè)節(jié)點(diǎn)在一天中的電壓偏移情況，具體數(shù)據(jù)見表3.2。配電網(wǎng)中只有基礎(chǔ)負(fù)荷時(shí)，電壓低谷發(fā)生在早上9點(diǎn)。根據(jù)圖2.4和圖3.4可以知道，早上8點(diǎn)正是電動(dòng)公交車動(dòng)力電池充電的高峰時(shí)段，同時(shí)地區(qū)的基本負(fù)荷也達(dá)到了峰值，二者相互疊加相互影響，使電壓偏移下降到一天的谷值，這個(gè)谷值發(fā)生在早上8點(diǎn)且距離電源節(jié)點(diǎn)最遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)11處，由此可以得出電動(dòng)公交充換電站的集中充電行為在時(shí)間上直接影響了該地區(qū)的電壓偏移情況，并且造成了節(jié)點(diǎn)11處的電壓偏移短時(shí)間超額。同樣的一個(gè)谷值時(shí)刻發(fā)生在下午17點(diǎn)左右，此時(shí)正是下班的高峰，車流量較大，但根據(jù)電動(dòng)公交發(fā)車表（附表1），17點(diǎn)之后，晚間的電動(dòng)公交車發(fā)車數(shù)量有限，相比早上8點(diǎn)，需要繼續(xù)充電的電動(dòng)公交充電負(fù)荷已減少很多，因此17點(diǎn)的第二個(gè)電壓谷值并沒有8點(diǎn)的第一個(gè)谷值低，第二個(gè)電壓谷值在0.9538左右，已在允許偏移的范圍內(nèi)；再看白天10點(diǎn)至15點(diǎn)、夜間20點(diǎn)至第二天早上6點(diǎn)，此時(shí)段由于配電網(wǎng)地區(qū)的負(fù)荷比較穩(wěn)定，因而電壓變化較小，保持在一個(gè)比較穩(wěn)定的水平，取13點(diǎn)和3點(diǎn)的電壓求均值得到負(fù)荷平穩(wěn)時(shí)段（白天10點(diǎn)至15點(diǎn)、夜間20點(diǎn)至第二天早上6點(diǎn)）的電壓水平為0.9823。表3.2充電前后，配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)峰谷時(shí)段的電壓變化情況充電前的配電網(wǎng)充電后的配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)3時(shí)電壓8時(shí)電壓17時(shí)電壓20時(shí)電壓節(jié)點(diǎn)3時(shí)電壓8時(shí)電壓17時(shí)電壓20時(shí)電壓1111110.9942450.9392260.9676540.98491620.9938710.9845840.9859240.98631820.9916180.9232810.9574930.97815530.9910790.9776760.9796090.98017730.991420.9226890.9570140.97758640.9908660.9771520.9790890.97964640.9912450.9221380.9565810.9770650.9906820.976660.9786090.97916350.9910420.9215860.9561270.97647560.9904770.9760870.9780520.97861460.9911790.9219690.9565310.9770570.9906220.9765210.9786160.97921170.9912120.922060.9566090.97713380.9906540.9766140.9786910.97928880.9910930.9216760.9563260.97681290.9905270.9762850.9783980.97900690.99090.9210350.9558650.97634100.9903330.975770.9779180.978513100.9908740.9209360.9558010.97626110.9903040.9756920.9778430.978441110.9942450.9392260.9676540.984916注：3時(shí)為谷時(shí)；8時(shí)和17時(shí)為充電負(fù)荷峰時(shí)；20時(shí)為基礎(chǔ)負(fù)荷峰時(shí)綜上所述，充電負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)電壓偏移率的影響與充電的時(shí)間、地點(diǎn)有很大的關(guān)系。在基礎(chǔ)負(fù)荷處于高峰時(shí)段，如果進(jìn)行充電則會(huì)加重電壓偏移的情況，并且由于充電負(fù)荷的集中接入，其他時(shí)段的電壓偏移情況也會(huì)受到影響；距離電源點(diǎn)越遠(yuǎn)且位于線路末端，發(fā)生電壓大幅度偏移的概率就越高。并且從電壓偏移率的角度上看，在大負(fù)載的配電網(wǎng)中，為了盡可能多的接入足夠容量的充電負(fù)載，應(yīng)選取距離電源點(diǎn)較近，且基礎(chǔ)負(fù)荷相對(duì)較小的變電站作為集中式充換電站接入的節(jié)點(diǎn)，必要時(shí)可以將集中負(fù)荷分散，以減小負(fù)荷集聚效應(yīng)對(duì)電壓偏移產(chǎn)生的影響。3.4.5負(fù)荷峰谷差前面我們討論了集中接入配電網(wǎng)的充電負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)網(wǎng)損和電壓偏移率的影響，下面我們從負(fù)荷變化的角度來(lái)解釋配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化的原因。接下來(lái)還是，以充電負(fù)荷率為100%的配電網(wǎng)A為模型，固定集中式充換電站的接入節(jié)點(diǎn)：充換電站1接節(jié)點(diǎn)2（該節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)負(fù)荷基準(zhǔn)值為0kW）、充換電站2接節(jié)點(diǎn)3（該節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)負(fù)荷基準(zhǔn)值為86.4kW），利用matlab軟件計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)11個(gè)節(jié)點(diǎn)在一天內(nèi)的負(fù)荷情況，如圖3.15。圖3.15各節(jié)點(diǎn)一天中的基礎(chǔ)負(fù)荷情況從圖中可以看出，11個(gè)節(jié)點(diǎn)中除節(jié)點(diǎn)1，其余節(jié)點(diǎn)在一天之內(nèi)的負(fù)荷值很小且負(fù)荷波動(dòng)很小，而節(jié)點(diǎn)1則由于基準(zhǔn)負(fù)荷非常大，負(fù)荷值明顯大于其余節(jié)點(diǎn)負(fù)荷且在一天之內(nèi)呈現(xiàn)出明顯的變化。因此我們以節(jié)點(diǎn)1為例，不難看出，最大負(fù)荷時(shí)刻發(fā)生在9點(diǎn)、11點(diǎn)以及晚上20點(diǎn)，說(shuō)明人們大都集中在這三個(gè)時(shí)刻用電；而最小負(fù)荷時(shí)刻發(fā)生在夜里3點(diǎn)，這是符合人們生產(chǎn)生活的用電習(xí)慣的。當(dāng)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷集中接入配電網(wǎng)的時(shí)候，配電網(wǎng)的負(fù)荷情況如圖3.16。圖3.16接入充電負(fù)荷后的配電網(wǎng)負(fù)荷情況圖3.16中，在節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)3建立集中式充換電站，一天之中出現(xiàn)了兩個(gè)充電高峰，充電負(fù)荷峰值功率明顯高于附近的節(jié)點(diǎn)4，而兩個(gè)充電高峰集中在8點(diǎn)和17點(diǎn)，這主要是由充換電站的運(yùn)營(yíng)機(jī)制決定的；負(fù)荷谷值發(fā)生在夜里4點(diǎn)左右。我們現(xiàn)將各時(shí)段的負(fù)荷疊加求和，再來(lái)看一下負(fù)荷曲線的變化，如圖3.17。圖3.17接入充電負(fù)荷前后的配電網(wǎng)一天的負(fù)荷變化情況由圖中可以看出，集中接入充電負(fù)荷使配電網(wǎng)一天中的最大負(fù)荷時(shí)刻由13點(diǎn)提前到8點(diǎn)，提前了七個(gè)小時(shí)；而負(fù)荷峰谷差由原來(lái)的6444kW增大至8549kW，增大了2105kW，根據(jù)圖3.11可知，配電網(wǎng)的電壓偏移相應(yīng)會(huì)增大2%左右，網(wǎng)損也會(huì)有相應(yīng)的增加。這說(shuō)明充換電站為電池充電的行為在增大配電系統(tǒng)負(fù)載率的同時(shí)，也增大了峰谷差，使電壓偏移率與網(wǎng)損都受到了影響。此外，圖中重合部分為未受到充電行為影響的時(shí)段負(fù)荷。3.5實(shí)際算例3.5.1算例模型現(xiàn)以某市某地區(qū)10kV配電網(wǎng)為例，研究集中式電動(dòng)汽車充換電站對(duì)其的影響。基于第二章集中式充換電站的實(shí)例模型，我們知道其充電負(fù)荷峰值為4MW，同時(shí)考慮到部分線路的配電負(fù)載率比較高、公用變?nèi)萘枯^低，因此可先排除該市10kV中壓配電網(wǎng)中部分不滿足條件的配電線路，初步選定了17條參數(shù)較理想的線路，如表3.3。表3.3城區(qū)中壓配電線路初選情況城區(qū)劃分線路數(shù)量城東地區(qū)1條城南地區(qū)5條城西地區(qū)4條城北地區(qū)7條集中式充換電站的建設(shè)除了要滿足基本的線路要求，還需充分兼顧到安全性、可靠性、便利性與經(jīng)濟(jì)性等因素。從便利性的角度看，由于城市熱力圖可以按照基站的地理位置將城市劃分為不同的區(qū)域，并通過(guò)基站實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)該區(qū)域內(nèi)的用戶數(shù)量，從而分析得出區(qū)域內(nèi)的人群密度和人流速度，因此本文采用該市近一周的城市熱力圖（見圖3.18），進(jìn)一步確定了集中式充換電站的位置。圖3.18長(zhǎng)沙市近一周的城市熱力圖（5月10日采集）從圖中可以看到，城市中人流量大、相對(duì)擁擠的地方都呈現(xiàn)出紅色，主要聚集在河?xùn)|火車站附近和河西麓山風(fēng)景區(qū)附近，因此可考慮將集中式充換電站建在河?xùn)|地區(qū)或者河西地區(qū)。而河?xùn)|地區(qū)屬于城市CBD地區(qū)，盡管人流量很大，但地價(jià)相對(duì)河西高出很多，不利于充換電站的經(jīng)濟(jì)性建設(shè)，因此，本文最終選擇了河西地區(qū)大學(xué)城附近的一條10kV中壓配電網(wǎng)線路作為本例的研究模型。該線路的地理信息圖見圖3.19。圖3.19河西地區(qū)某條10KV中壓配電網(wǎng)線路該線路長(zhǎng)11.10km，總變戶臺(tái)容量20.225MW，配變負(fù)載率27%，假設(shè)功率因數(shù)為0.95，與第三章的11節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)參考模型規(guī)模相當(dāng)，關(guān)于該線路的具體參數(shù)與節(jié)點(diǎn)負(fù)荷，見附表4。3.5.2充電負(fù)荷對(duì)該地區(qū)配電網(wǎng)的影響分析9810659810654123117106541311圖3.20該地區(qū)配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)充電負(fù)荷的接入位置該市河西地區(qū)的算例，由于也是11個(gè)節(jié)點(diǎn)接入兩個(gè)充換電站，所以也是121中節(jié)點(diǎn)組合。經(jīng)Matlab仿真，充電負(fù)荷（充電負(fù)荷率為100%）接入配電網(wǎng)前，一天內(nèi)的網(wǎng)損為2.41%，各節(jié)點(diǎn)中最大電壓偏移率為4.75%。接入充電負(fù)荷后，該地區(qū)的電壓偏移率及網(wǎng)損情況如下圖。圖3.21充換電站不同接入組合時(shí)，配電網(wǎng)的日最大電壓偏移情況（2維圖）圖3.22充換電站不同接入組合時(shí)，配電網(wǎng)的日最大電壓偏移情況（3維圖）圖3.23充換電站不同接入組合時(shí)，配電網(wǎng)的日平均網(wǎng)損情況（2維圖）圖3.24充換電站不同接入組合時(shí)，配電網(wǎng)的日平均網(wǎng)損情況（3維圖）從圖中可以看出，兩個(gè)集中式電動(dòng)汽車充換電站不能同時(shí)接入節(jié)點(diǎn)8，并且充換電站1接入節(jié)點(diǎn)9時(shí)，充換電站2不能接入節(jié)點(diǎn)7。除了以上兩種情況，可將兩充換電站任意接入該配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)中，本例隨機(jī)選擇節(jié)點(diǎn)4和節(jié)點(diǎn)7。網(wǎng)損在上一章中，我們通過(guò)潮流計(jì)算得到了算例中的網(wǎng)損，因此，針對(duì)該市河西地區(qū)的某中壓配電網(wǎng)，我們同樣假設(shè)充電負(fù)荷集中接入節(jié)點(diǎn)4和節(jié)點(diǎn)7，經(jīng)過(guò)潮流計(jì)算，得到了圖3.25所示的接入充電負(fù)荷前后，該地區(qū)配電網(wǎng)基礎(chǔ)負(fù)荷一天之內(nèi)網(wǎng)損的變化。圖3.25接入充電負(fù)荷前后，配電網(wǎng)網(wǎng)損對(duì)比圖從上圖中，我們清楚地看到接入充電負(fù)荷前后該地區(qū)配電網(wǎng)的網(wǎng)損變化情況。在未接入充電負(fù)荷的時(shí)候，最大網(wǎng)損為2.745%，發(fā)生在早上11點(diǎn)；而接入充電負(fù)荷后，最大網(wǎng)損變?yōu)?.889%，相比之前增大了1.144%；最大網(wǎng)損時(shí)刻發(fā)生在早上8點(diǎn)，相比之前提前了兩個(gè)小時(shí)，說(shuō)明集中式電動(dòng)汽車充換電站的充電行為對(duì)該地區(qū)的配電網(wǎng)產(chǎn)生了比較大的影響。此外，對(duì)比兩圖還可以發(fā)現(xiàn)，自8點(diǎn)以后，由于充電負(fù)荷逐漸減少，網(wǎng)損下降的比較快；直到電動(dòng)汽車充電負(fù)荷不再充電的時(shí)候，網(wǎng)損才趨于穩(wěn)定。電壓偏移針對(duì)電壓偏移的問(wèn)題，我們也進(jìn)行了潮流計(jì)算，得到如圖3.26和圖3.27的結(jié)果，具體數(shù)據(jù)見表3.4。圖3.26該地區(qū)配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)負(fù)荷一天中的電壓圖3.27接入充電負(fù)荷后，該地區(qū)各節(jié)點(diǎn)一天中的電壓從圖中我們看到，電壓隨著時(shí)間的推移在不斷發(fā)生著變化，沒接入充電負(fù)荷之前，電壓最低點(diǎn)發(fā)生在一天中的早11點(diǎn)；接入充電負(fù)荷后，電壓最低點(diǎn)發(fā)生在早8點(diǎn)，這與網(wǎng)損的變化驚人的一致，都是由于集中式充換電站的充電行為導(dǎo)致電能質(zhì)量參數(shù)發(fā)生了時(shí)間位移；從數(shù)值上看，接入充電負(fù)荷后的電壓標(biāo)幺值比原來(lái)配電網(wǎng)的最低電壓標(biāo)幺值下降了0.0134，這主要是由于集中式充換電站為電動(dòng)公交動(dòng)力電池充電的負(fù)荷高峰時(shí)刻與原來(lái)配電網(wǎng)的基礎(chǔ)負(fù)荷高峰時(shí)刻發(fā)生了重疊，形成了峰上加峰的狀況，對(duì)配電網(wǎng)形成很大的安全隱患。綜合以上兩點(diǎn)，說(shuō)明集中式電動(dòng)汽車充換電站的確有影響所在地區(qū)的配電網(wǎng)的能力，倘若我們可以利用其對(duì)配電網(wǎng)的影響進(jìn)行主動(dòng)調(diào)控，就可以從終端雙向優(yōu)化供電系統(tǒng)與充電系統(tǒng)。表3.4接入充電負(fù)荷前后，該地區(qū)配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)峰谷時(shí)段的電壓情況接入充電負(fù)荷前接入充電負(fù)荷后節(jié)點(diǎn)3時(shí)電壓8時(shí)電壓17時(shí)電壓20時(shí)電壓節(jié)點(diǎn)3時(shí)電壓8時(shí)電壓17時(shí)電壓20時(shí)電壓111111111120.9977640.9930280.9949510.99570820.9976660.9953270.9961560.9958330.9891640.9664720.9757010.97942430.9886580.9776310.9814340.97991640.9854790.953230.9664440.97177140.9847430.9694570.9746910.97250350.9837210.9487130.9628940.96847550.9828970.9659580.9717460.96932260.9823030.94260.9585030.964560.9813390.9616320.9683210.9655370.9808140.9382210.9552870.9616270.9797470.9585690.9658340.96281880.9799860.9364270.9538170.95993880.9788670.9569030.9644710.96121690.9798180.9358750.9534470.95941890.9786880.9563950.964060.960769100.9821010.9421610.9580580.964067100.9811710.9611070.9679010.965037110.9889930.9661190.9754110.979159110.9884880.9773220.9811540.979645注：3時(shí)為谷時(shí)；8時(shí)和17時(shí)為充電負(fù)荷峰時(shí)；20時(shí)為基礎(chǔ)負(fù)荷峰時(shí)3.6負(fù)荷離散程度對(duì)配電網(wǎng)的影響對(duì)比該市河西地區(qū)某10kV中壓配電網(wǎng)和前面所提到的某地區(qū)11節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)絡(luò)，在集中接入充電負(fù)荷后，無(wú)論是網(wǎng)損，還是電壓偏移都發(fā)生了變化，然而變化的程度卻完全不同。接入相同規(guī)模的充電負(fù)荷，對(duì)該市河西地區(qū)的配電網(wǎng)的影響要比對(duì)前面某地區(qū)11節(jié)點(diǎn)的配電網(wǎng)的影響小。經(jīng)比對(duì)兩配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，兩配網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷基準(zhǔn)值除了數(shù)值不相等外，在離散程度上還存在很大差異。因此，本文認(rèn)為集中式充換電站對(duì)接入地區(qū)的配電網(wǎng)的影響程度既取決于電站的主動(dòng)充電行為，也取決于配電網(wǎng)本身各節(jié)點(diǎn)所載負(fù)荷的離散情況。下面仍以該市河西地區(qū)某10kV中壓配電網(wǎng)為例，簡(jiǎn)單地引入方差的概念，用方差的大小來(lái)描述各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷間的離散程度。定義方差如式（3.8），（3.8）經(jīng)計(jì)算得到該市河西地區(qū)算算例的負(fù)荷方差如圖3.28，圖3.28該市河西地區(qū)算例與某地區(qū)11節(jié)點(diǎn)案例配電網(wǎng)的負(fù)荷方差對(duì)比圖中折線，我們不難看出，由于充電負(fù)荷的接入，使得該地區(qū)負(fù)荷的離散程度大大地增長(zhǎng)了；而且由于河西地區(qū)的負(fù)荷方差總體上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于某地區(qū)的負(fù)荷方差，因而河西地區(qū)的電能質(zhì)量比較好。由此，我們可以得出結(jié)論接入到配電網(wǎng)中的充電負(fù)荷應(yīng)該以使接入配電網(wǎng)后的負(fù)荷方差最小為原則，合理安排接入的時(shí)間和地點(diǎn)。第4章充電站對(duì)含DG的配電網(wǎng)絡(luò)的影響由于集中式電動(dòng)汽車充換電站主要用于電動(dòng)公交的運(yùn)營(yíng)，在充電地點(diǎn)上有比較大的局限性，一旦充換電站的地點(diǎn)確定，那么對(duì)電網(wǎng)而言，集中式充電負(fù)荷就比較固定，在不考慮分時(shí)電價(jià)的條件下，充電的時(shí)間一般只取決于公交線路的運(yùn)營(yíng)情況，無(wú)法根據(jù)電網(wǎng)的基礎(chǔ)負(fù)荷情況，而改變充電時(shí)間，從而使其對(duì)配電網(wǎng)的調(diào)節(jié)作用受到了限制。基于以上原因，在優(yōu)化集中式充換電站運(yùn)營(yíng)條件的時(shí)候，我們考慮在充換電站中加入風(fēng)機(jī)與光伏列陣發(fā)電系統(tǒng)，以增加對(duì)配電網(wǎng)的調(diào)控力度，減小集中式充電負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)的影響。4.1風(fēng)機(jī)與光伏發(fā)電模型4.1.1風(fēng)機(jī)發(fā)電的數(shù)學(xué)模型假設(shè)風(fēng)速服從兩參數(shù)WeiBull分布，風(fēng)速的概率密度函數(shù)為（4.1）其中，；為形狀參數(shù)；為尺度參數(shù)設(shè)為風(fēng)機(jī)的額定功率；、、分別表示切入風(fēng)速、額定風(fēng)速、切出風(fēng)速；則風(fēng)速和風(fēng)機(jī)的輸出功率的關(guān)系式為（4.2）其中，；。根據(jù)風(fēng)速的概率密度分布函數(shù)可得到某一時(shí)刻的風(fēng)速，即可算出風(fēng)機(jī)的輸出功率。4.1.2光伏發(fā)電的數(shù)學(xué)模型光伏列陣實(shí)際輸出功率可表示為（4.3）其中，是standardtestcondition的縮寫，表示標(biāo)準(zhǔn)額定條件，通常是指太陽(yáng)輻照度為1kW/m2，電池表面溫度為25℃，相對(duì)大氣光學(xué)質(zhì)量為1.5的條件；表示輸出功率；為標(biāo)準(zhǔn)額定條件下光伏列陣的額定輸出功率，一般有，是光伏電池的數(shù)量；為工作點(diǎn)的表面溫度，由環(huán)境溫度和風(fēng)速共同決定。4.2風(fēng)機(jī)和光伏電池的負(fù)荷模型計(jì)算4.2.1風(fēng)機(jī)和光伏電池模型本文采用HOMER軟件所提供的風(fēng)機(jī)模型和光伏列陣發(fā)電模型。根據(jù)上文中某市河西地區(qū)10kV配電網(wǎng)的參數(shù)，我們選用了100臺(tái)額定功率為10kW的通用直流風(fēng)機(jī)，假設(shè)安裝在距地高度12m的測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行24小時(shí)風(fēng)力發(fā)電；還選用了額定功率為1000kW的光伏列陣直流發(fā)電系統(tǒng)，減額系數(shù)為0.8，地面反射太陽(yáng)能占總能量的20%，斜率為；同時(shí)采用兩臺(tái)逆變器，將風(fēng)機(jī)和光伏列陣發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)相連，如圖4.1。圖4.1接入風(fēng)機(jī)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)模型4.2.2風(fēng)速與太陽(yáng)光照根據(jù)式（4.2）和式（4.3），我們知道風(fēng)機(jī)和光伏電池的輸出功率與風(fēng)速和光照有關(guān)，因此，我們通過(guò)HOMER軟件獲取了某市河西地區(qū)五月份的風(fēng)速與光照?qǐng)D，如圖4.2和圖4.3。圖4.2某市河西地區(qū)五月份的日均風(fēng)速情況圖4.3某市河西地區(qū)五月份的日均光照情況由此便可以計(jì)算出風(fēng)機(jī)和光伏列陣在五月份日平均輸出功率的大小，計(jì)算結(jié)果如圖4.4和圖4.5所示。圖4.4風(fēng)機(jī)日輸出功率（KW）圖4.5光伏列陣日輸出功率4.3模型效果對(duì)比將上節(jié)中得到的風(fēng)機(jī)和光伏列陣日輸出功率分別接入到該市河西地區(qū)配電網(wǎng)的算例中，就可以得到經(jīng)風(fēng)機(jī)和光伏列陣優(yōu)化后的數(shù)據(jù)。用Matlab軟件仿真后，得到下圖。圖4.6優(yōu)化后的配電網(wǎng)網(wǎng)損情況圖4.7優(yōu)化后的配電網(wǎng)電壓情況從圖中我們可以看到加入風(fēng)機(jī)和光伏列陣對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化的效果是很明顯的，配電網(wǎng)的網(wǎng)損總體水平下降了一些，且在白天的影響較大，平均網(wǎng)損值減小了0.00141；電壓偏移峰值減小了0.003，說(shuō)明風(fēng)機(jī)和光伏電池的加入抵消了集中充電對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生的部分影響，風(fēng)機(jī)和光伏電池替配電網(wǎng)承擔(dān)了部分發(fā)電任務(wù)，使計(jì)入配電網(wǎng)的總負(fù)荷減小，同時(shí)負(fù)荷總體波動(dòng)也有所減小，電能質(zhì)量得到了提高；可以預(yù)見，如果接入電網(wǎng)的風(fēng)機(jī)和光伏列陣的輸出功率更大，將會(huì)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量起到更好的調(diào)節(jié)作用。第5章總結(jié)與展望總結(jié)本文圍繞集中式電動(dòng)汽車充換電站與配電網(wǎng)，首先闡述了集中式充換電站的研究現(xiàn)狀，明確了本文的研究方向，并且定量分析了電動(dòng)公交的日換電需求，為后面分析充電負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)的影響做了鋪墊；然后選取了兩個(gè)具有不同特點(diǎn)的中壓配電網(wǎng)作為研究對(duì)象，分別從電壓偏移、網(wǎng)損、負(fù)荷峰谷差等角度進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明接入集中式充電負(fù)荷后，配電網(wǎng)的電壓偏移和網(wǎng)損都會(huì)明顯增大，其變化的程度與配電網(wǎng)的基礎(chǔ)負(fù)荷特性有關(guān)。最后，本文結(jié)合集中式電動(dòng)汽車充換電站的特點(diǎn)，提出了引入風(fēng)機(jī)與光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化的方案，經(jīng)仿真表明引入可再生能源的配電系統(tǒng)可以使電網(wǎng)中的電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行得到改善。由于本文中未考慮分時(shí)電價(jià)機(jī)制的因素，因此充電時(shí)間完全由電動(dòng)公交車的換電時(shí)間決定。如果計(jì)及分時(shí)電價(jià)及其他干擾機(jī)制，就可引導(dǎo)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷有序接入配電網(wǎng)，對(duì)配電網(wǎng)削峰填谷，利用充電負(fù)荷優(yōu)化電能質(zhì)量，提高配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的可靠性；同時(shí)，由于避開電價(jià)高峰，有序充電還可以節(jié)約充電成本。除此之外，由于本文中引入的風(fēng)機(jī)和光伏電池主要依賴于風(fēng)能和太陽(yáng)能，具有能量間歇性的特點(diǎn)，因此并不能保證對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行24小時(shí)優(yōu)化，然而如果可以利用沼氣等不間斷能源發(fā)電，則可以對(duì)配電系統(tǒng)更進(jìn)一步優(yōu)化，因此包括電動(dòng)汽車在內(nèi)的新能源將在未來(lái)的電網(wǎng)中發(fā)揮重要的作用。展望目前，本文所做的研究工作主要放在電動(dòng)汽車充電負(fù)荷集中接入對(duì)配電網(wǎng)的影響上，在分析影響時(shí)主要分析了電壓偏移和網(wǎng)損等幾個(gè)方面，這些對(duì)于研究集中式電動(dòng)汽車充換電站對(duì)配電網(wǎng)的影響是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在接下來(lái)的工作中，還應(yīng)在以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入討論。（1）優(yōu)化充電負(fù)荷模型。大致可以從數(shù)量和精度上進(jìn)行優(yōu)化，本文只采用了兩條電動(dòng)公交線路的數(shù)據(jù)，接下來(lái)的研究中可以增加電動(dòng)公交線路，增大充電負(fù)荷；同時(shí)本文在統(tǒng)計(jì)各個(gè)時(shí)段的換電需求的時(shí)候是以15min為一個(gè)時(shí)段，接下來(lái)的研究中最好可以做到實(shí)時(shí)采集，將換電需求曲線的精度提高。此外，結(jié)合接入充電負(fù)荷后配電網(wǎng)的網(wǎng)損、電壓偏移的變化以及分時(shí)電價(jià)機(jī)制，可以建立不同層次、多目標(biāo)優(yōu)化模型，制定出不同用電環(huán)境下的最優(yōu)充電方案。（2）全面分析充電負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)的影響。本文采用了兩個(gè)基礎(chǔ)負(fù)荷不同，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同，但均為11節(jié)點(diǎn)的配電網(wǎng)模型，難免會(huì)有局限性。繼續(xù)深入研究，可以從更換基礎(chǔ)負(fù)荷入手，發(fā)展程度不同的城市或者鄉(xiāng)村，其基礎(chǔ)負(fù)荷都呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，研究好每一種基礎(chǔ)負(fù)荷的特點(diǎn)是選取合理的配電網(wǎng)模型的關(guān)鍵，同時(shí)配電網(wǎng)包含的節(jié)點(diǎn)數(shù)量也應(yīng)該根據(jù)不同地區(qū)而適當(dāng)增減，但建議節(jié)點(diǎn)數(shù)不要取太多，以免影響潮流計(jì)算的收斂。（3）分布式電源對(duì)配電網(wǎng)的優(yōu)化。由于本文對(duì)風(fēng)機(jī)和光伏電池的處理方式是將其統(tǒng)一安置在集中式電動(dòng)汽車充換電站附近，因此對(duì)配電網(wǎng)的優(yōu)化效果比較單一。如果將其分布接入配電網(wǎng)，優(yōu)化組合則會(huì)更加豐富，而優(yōu)化效果則有待進(jìn)一步仿真分析。致謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程是愉快的，我首先要由衷感謝我的指導(dǎo)老師--黃小慶老師，是黃老師每一次負(fù)責(zé)任的研討會(huì)讓我們保質(zhì)保量的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，并且為我們的難題耐心指導(dǎo)，黃老師的平易近人和生活中的幽默讓我的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程輕松愉悅不再枯燥，從論文剛開始的迷茫，到慢慢找到研究方向和突破口，黃老師淵博的知識(shí)和建設(shè)性的意見給了我很大幫助。再一次衷心地感謝您對(duì)我的諄諄教誨和巨大幫助！其次，我要感謝實(shí)驗(yàn)室的楊夯學(xué)長(zhǎng)和李琪學(xué)姐。楊夯學(xué)長(zhǎng)在研究過(guò)程中給了我很多重要的資料，你在我遇到難題的時(shí)候總會(huì)和我一起探討，幫我分析出問(wèn)題的原因，幫我指明下一步的研究方向，讓我能順利地理解課題、研究課題、完成課題，所以衷心地感謝你對(duì)我的指導(dǎo)；李琪學(xué)姐，你在最開始的時(shí)候督促我按時(shí)完成各階段的任務(wù)，幫助我養(yǎng)成了良好的研究習(xí)慣，讓我在之后的研究中能理清概念，始終沒有偏離正軌，因此我要衷心地感謝你給我的幫助。最后，我要感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)小組同學(xué)，感謝你們?cè)谟懻撊豪锏某鲋\劃策，讓我對(duì)我的研究都有了新的認(rèn)識(shí)；和你們?cè)谝黄鸬倪@段時(shí)間是我大學(xué)生涯中最珍貴的記憶，我會(huì)一直將這段并肩奮斗的日子銘記在心里。李振寧