上傳人：T***

認(rèn)證信息

認(rèn)證類型：個人認(rèn)證

認(rèn)證主體：劉**（實(shí)名認(rèn)證）

IP屬地：湖北

IP屬地：湖北 上傳時間：2023-12-12 格式：DOCX 頁數(shù)：83 大?。?.62MB 積分：7.92 舉報(bào) 版權(quán)申訴

PAGEPAGEIV摘要伴隨全球經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)展，能源短缺，環(huán)境污染，以及溫室效應(yīng)的現(xiàn)象，成為現(xiàn)階段社會急需處理的問題。因此，清潔，以及可再生能源的挖掘與利用，已作為全球各國不可回避的問題?；谶@一情況下，因?yàn)橐酝钠?，對于化石燃料，以及廢氣排放造成的環(huán)境污染，汽車工業(yè)也慢慢發(fā)展環(huán)保型電動汽車。作為一種新型交通工具，電動汽車以更清潔的電力替代更多的燃料，污染更小，噪音更小。與以往的汽車比較，電動汽車在保護(hù)環(huán)境，緩解能源風(fēng)險(xiǎn)，降低人們對化石燃料的依附上，存在較好的優(yōu)勢。而且電動汽車作為一種靈活的分布式電力負(fù)荷和儲能單元，通過合理的調(diào)度可以很好地與新能源發(fā)電配合，對于今后電力系統(tǒng)的調(diào)頻，儲備，保障電力系統(tǒng)的可靠性，經(jīng)濟(jì)運(yùn)營等帶來了新的應(yīng)對方案。所以，電動汽車一旦生產(chǎn)，就得到全球各國的關(guān)注與運(yùn)用，并得到快速發(fā)展。伴隨電動汽車的快速進(jìn)展，電動汽車的規(guī)模量持續(xù)上升，電動汽車的充電負(fù)荷也在不斷增加，這對電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)作的要求就更高了。大型電動汽車的充電，必然會影響電網(wǎng)的有效運(yùn)作，造成電力質(zhì)量下滑，設(shè)施過載等問題，所以，電動汽車充電對于電網(wǎng)的作用，以及怎樣合理地指導(dǎo)，與控制接手段，以對電動汽車充電負(fù)荷的進(jìn)入展開控制，實(shí)現(xiàn)有序充電以減小這些影響，成為亟待研究的課題。大型的電動汽車充電，是一個強(qiáng)大的隨機(jī)過程，有許多因素交織在一起。電動汽車充電對電網(wǎng)的作用，以及怎樣有序地對其展開控制，已作為國內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)。本文研究了電動汽車充電對電網(wǎng)的影響，分析了充電控制政策，研究了影響電動汽車充電負(fù)荷的關(guān)鍵因素。它們是電動汽車的運(yùn)行規(guī)律，電動汽車的規(guī)模，電動汽車的充電模式，以及動力電池的充電特性。改進(jìn)了電動汽車行駛規(guī)律的研究模型，在以往的模型，以及蒙特卡羅方法的基礎(chǔ)上，該方法能夠計(jì)算相應(yīng)充電功率，以及相應(yīng)車輛尺度的電動汽車的無序充電負(fù)載，能夠更為精確地計(jì)算出該文章的后續(xù)分析的基礎(chǔ)。本文提出了在峰谷分時電價(jià)的動態(tài)排序充電控制政策的基礎(chǔ)上，以減少電動車充電造成的網(wǎng)損，為優(yōu)化對象，以變壓器功率上限和各節(jié)點(diǎn)電壓偏移為約束條件，將有充電需求的電動汽車“擇優(yōu)”接入并實(shí)時更新，為了滿足電動汽車的有效充電，降低充電負(fù)荷對電網(wǎng)的負(fù)面作用。關(guān)鍵詞：電動汽車；充電影響；分時電價(jià)；智能充電；充電策略Abstract

目錄摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1研究背景及意義 11.2電動汽車發(fā)展史及現(xiàn)狀 21.2.1電動汽車發(fā)展歷史 21.2.1電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀 41.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 71.3.1國外研究現(xiàn)狀 71.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 81.4本文的研究內(nèi)容 92規(guī)?；妱悠嚦潆姷挠绊懷芯?112.1電動汽車種類及充電模式 112.1.1電動汽車種類 112.1.2電動汽車充電模式 122.2規(guī)模化電動汽車充電負(fù)荷計(jì)算方法 142.2.1電動汽車充電負(fù)荷影響因素 142.2.2電動汽車負(fù)荷計(jì)算方法 192.3規(guī)?；妱悠嚦潆姷挠绊懛治?202.3.1規(guī)?；妱悠嚦潆妼﹄娋W(wǎng)的安全性影響 202.3.2規(guī)?；妱悠嚦潆妼﹄娋W(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性影響 252.3.3規(guī)?；妱悠嚦潆妼﹄娋W(wǎng)的可靠性影響 262.3.4規(guī)?；妱悠嚦潆妼﹄娋W(wǎng)電能質(zhì)量影響 27第3章基于蒙特卡洛仿真的無序充電負(fù)荷計(jì)算方法 283.1電動汽車行使規(guī)律分析 283.1.1日行駛結(jié)束時間計(jì)算模型 283.1.2日行駛里程計(jì)算模型 293.2電動汽車無序充電負(fù)荷計(jì)算 303.2.1蒙特卡洛法簡介 303.2.2電動汽車行駛規(guī)律的蒙特卡洛仿真 313.2.3基于蒙特卡洛仿真的無序充電負(fù)荷計(jì)算流程 323.3本章小結(jié) 33第4章規(guī)?；妱悠囍悄艹潆姴呗匝芯?344.1基于峰谷電價(jià)的動態(tài)排序充電策略 344.1.1動態(tài)排序的智能充電控制策略模型 344.1.2動態(tài)排序的智能充電控制策略算法 364.2動態(tài)排序智能充電控制策略的仿真 414.2.1智能充電控制策略的仿真方法 424.2.2智能充電控制策略對配電網(wǎng)的影響 434.3本章小結(jié) 46第5章電動汽車有序充電策略分析研究 475.1無序充電控制策略分析 475.1.1設(shè)置電動汽車規(guī)模及各車型占比 485.1.2各類電動汽車參數(shù)設(shè)置 485.1.3采取無序充電策略模擬充電負(fù)荷 485.2基于分時電價(jià)機(jī)制的充電控制策略研究 515.2.1分時電價(jià)模型 525.2.2算例仿真與結(jié)果分析 535.3智能充電控制策略研究 565.3.1以平滑負(fù)荷曲線為目標(biāo)的智能充電控制策略 565.3.2以減少棄風(fēng)為目標(biāo)的智能充電控制策略 645.4本章小結(jié) 69第6章結(jié)論及展望 706.1結(jié)論 706.2展望 71參考文獻(xiàn) 73致謝 79PAGE20第1章緒論1.1研究背景及意義伴隨能源危機(jī)的加劇，節(jié)能降耗已作為現(xiàn)階段世界面對的一致問題。電動汽車，以新能源電力取代石油，具備低碳排放，環(huán)保的特點(diǎn)，在各地區(qū)得到了較大進(jìn)展。現(xiàn)階段，很多國家的混合動力汽車，已進(jìn)入大規(guī)模工業(yè)化發(fā)展階段。許多政府也頒布了一些政策促進(jìn)電動汽車產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展。例如，美國發(fā)布了EVProject計(jì)劃，義務(wù)為用戶構(gòu)建家用充電設(shè)施。英國綠色復(fù)蘇計(jì)劃，選擇了多個城市當(dāng)成試點(diǎn)，推廣使用電動汽車，構(gòu)建收費(fèi)網(wǎng)絡(luò);法國巴黎，在二零一一年推出世界首個旨在增強(qiáng)人們環(huán)保觀念的電動汽車租賃服務(wù)業(yè)務(wù);日本加快充電設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，規(guī)劃到二零二零年將實(shí)現(xiàn)二百萬個普通充電設(shè)備，以及五千個快速充電站。中國還頒布了一系列的國家電動車標(biāo)準(zhǔn)，和補(bǔ)貼方案?？萍疾恳恢痹谕七M(jìn)電動汽車，在城市公共交通中的采取，執(zhí)行“十城一千車”計(jì)劃。大型電動汽車的進(jìn)入，就會給電網(wǎng)產(chǎn)生不可忽略的作用。一是，電動汽車的充電負(fù)荷，會增加電網(wǎng)負(fù)荷，對電網(wǎng)的供電水平指出了越來越高的要求。二是，電動汽車充電負(fù)荷的時間，以及空間隨機(jī)性，與不確定性，會提升電網(wǎng)運(yùn)做的管理水平，會相應(yīng)增強(qiáng)網(wǎng)損，減少電能質(zhì)量等。盡管大型電動汽車將對電動汽車的安全性，穩(wěn)定性，以及安全性產(chǎn)生影響，在一個無序的充電模式下，取決于電動汽車的應(yīng)用，以及運(yùn)行情況，所以，利用科學(xué)有效的控制，可以達(dá)到電動汽車的優(yōu)化運(yùn)作。所以，分析和研究大型電動汽車，對電網(wǎng)的影響及其應(yīng)用，電網(wǎng)對電動汽車接入的適應(yīng)性，以及電動汽車可調(diào)度性的評估等方面，存在巨大的意義，以及應(yīng)用價(jià)值。大型電動汽車的充電負(fù)荷，會對配電網(wǎng)產(chǎn)生重大影響，而且如果大量電動汽車匯集在負(fù)荷高峰負(fù)荷下，必然會增加電力系統(tǒng)的壓力，深入的推動電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差異，很大幾率會產(chǎn)生電壓下降等問題。（1）配電網(wǎng)的重新規(guī)劃。隨著電動汽車的方法普及，是許多充電設(shè)備的接入，以往的配電網(wǎng)的計(jì)劃，也許還不能適應(yīng)未來的情況。今后，配電網(wǎng)的負(fù)載結(jié)構(gòu)，以及特點(diǎn)，將會改變以適應(yīng)新的情況。（2）電能質(zhì)量的下降。因?yàn)殡妱悠嚨某潆娯?fù)荷，是非線性負(fù)荷的一類，因此其中采取的廣泛的電子設(shè)施，會出現(xiàn)相應(yīng)程度的諧波，這很有幾率會導(dǎo)致電能質(zhì)量的情況。（3）優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行的控制難度增加。電動汽車，是一種新型的移動負(fù)載，其用戶行為，和車輛充電時，空分布局存在較強(qiáng)的不穩(wěn)定性，使得對于電動汽車的充電負(fù)荷，存在隨機(jī)分布的情況，這會使得電網(wǎng)控制的水平增大。有序充電，是處理大型電動汽車充電，對電網(wǎng)作用的關(guān)鍵技術(shù)措施。利用智能電網(wǎng)技術(shù)，以及經(jīng)濟(jì)措施的整合應(yīng)用，可以指導(dǎo)，以及協(xié)調(diào)控制充電行為，達(dá)到使用方和電網(wǎng)的雙贏，可以較好地支持電動汽車的進(jìn)展。所以，電動汽車的有序充電控制，對于降低電力系統(tǒng)運(yùn)作風(fēng)險(xiǎn)，和增強(qiáng)電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性，安全性，以及效益存在巨大的意義。1.2電動汽車發(fā)展史及現(xiàn)狀1.2.1電動汽車發(fā)展歷史在一八三四年，電動汽車面世了，相對于內(nèi)燃機(jī)汽車，早出現(xiàn)五十多年。內(nèi)燃機(jī)汽車是超越了前者，這一過程是百年來，人們實(shí)現(xiàn)自由移動夢想的經(jīng)歷，創(chuàng)新了人類的生活習(xí)慣，已作為關(guān)鍵的陸路交通工具。首輛電動汽車，是安德森于一八三二年至一八三九年間研發(fā)的。這款電動汽車使用的電池相對簡單，是無法重復(fù)充電的。其次，SturtechFaraday組裝了電動三輪車的電磁感應(yīng)原理，該電動車的電磁感應(yīng)原理，在電動車門上應(yīng)用了新技術(shù)。法拉第在十九世紀(jì)早期，制造了電機(jī)模型后，美國的機(jī)械工人達(dá)文波特，在一八三六年使用了電動機(jī)，推動了木工旋床，并在一八四零年，使用了報(bào)紙印刷機(jī)。一八四二年，達(dá)文波特，以及戴維森共同創(chuàng)造了首輛電動車，這是第一次使用非充電電池的實(shí)用價(jià)值。一八四七年，法魯生產(chǎn)出第一款可搭載兩人的電池供電無軌電動車。他將電機(jī)安裝在由48只Grove電池供電的輪式車上。這是美國在世界聞名的首輛電動車。早于一八七三年的十九世紀(jì)下半葉，英國的RobertDavidsson，就生產(chǎn)出全球上第一輛實(shí)用電動汽車。這相對于德國的GottliebDaimler，以及KarlBenz制造的汽油發(fā)動機(jī)車早出現(xiàn)十多年。Davidsson制造的電動汽車，是一輛卡車，長度達(dá)到4800mm，寬度有1800mm，采用鐵，鋅，汞合金，以及硫酸展開反應(yīng)制成的電池。從那時起，在一八八零年以來，采取了能夠充電的電池的。從一次性電池，進(jìn)化為二次電池的開發(fā)，是那個年代電動汽車的主要技術(shù)變化。結(jié)果，電動汽車的需求大大增加。在十九世紀(jì)后半期，作為了交通工具方面的關(guān)鍵產(chǎn)品，在人類交通電動車的歷史上，寫下了輝煌的一篇。一八八一年，Trufu電動三輪車，由一臺發(fā)動機(jī)，以及六個鉛酸電池驅(qū)動，與總體重量160公斤的乘員組一起，每小時的速度只為12公里。這輛電動車，在巴黎國際電器展上公布時，造成了很大的轟動。一八八八年，華德電氣，在倫敦打造了一輛每小時為11公里的電動公交車。比較于馬車，電動巴士對于道路損壞，以及街區(qū)污染并不會產(chǎn)生影響，獲得倫敦公民的喜愛。這輛電動車，使用蝸輪轉(zhuǎn)向，以及腳制動器，司機(jī)站在電動車的前方來控制汽車。隨后，華德電氣企業(yè)，被新建立的倫敦電動巴士企業(yè)，以25萬英鎊的價(jià)格收購。后來，電動車，電動出租車紛紛在英國上市。一八八九年，里克構(gòu)建了里克電動車企業(yè)，陸續(xù)上市了雙座便攜式車，醫(yī)生輕型卡車，送貨車等相應(yīng)的電動車。一八九零年以后，里克打造了美國首輛電動三輪車。一八九一年，莫里斯打造出首臺電動四輪車，達(dá)到了從三輪到四輪的創(chuàng)新，能夠說，是現(xiàn)代汽車的原始形態(tài)。在美國，實(shí)際上把電動汽車融合到商業(yè)運(yùn)作的，正是莫里斯，以及薩洛姆。一八九四年，兩人共同創(chuàng)辦了Morris＆SaromElectricCoach＆Van公司，并制造了電動運(yùn)輸車。這一車型，由當(dāng)時的皮卡車改裝而來的，后輪較大，前輪較小，重量達(dá)到1928公斤，所采取動力源，是由六十個總重726公斤的酸性電池構(gòu)成，總?cè)萘繛?00Ah，采用普遍電氣企業(yè)的3馬力電機(jī)，短時采取功率可實(shí)現(xiàn)9馬力，利用電壓掌握速度。一八九七年，德國的紐倫堡，首輛電動消防車出現(xiàn)。具有相同離合器的消防車，能夠達(dá)到“泵水”，以及“駕駛”兩種工作狀態(tài)的運(yùn)作。當(dāng)天晚些時候，柏林推出了一系列帶輪轂馬達(dá)的類似電動消防車。一九九零年，加利福尼亞州大會，批準(zhǔn)了“ZEV法案”一則，提出在一九九八年，汽車銷售總量內(nèi)，一定要有2個百分點(diǎn)的零排放污染車輛。到二零零六年，污染車輛的零排放量，需要是汽車總銷量比例的3個百分點(diǎn)。到二零零一年，需要達(dá)到5個百分點(diǎn)，隨后二零零三年，達(dá)到10個百分點(diǎn)。此后，美國東部的十余個州，遵循加利福尼亞州的例子，并頒布了一系列的零排放方案。首次的燃料電池汽車研發(fā)鼎盛是后期是在九十年代初期。一九九一年，美國開發(fā)出全球上第一款燃料電池概念車，也就是LaserCell?，該車使用氫儲氫合金氫氣缸，燃料電池功率達(dá)到12.5kW，行駛里程將近303km。LaserCellTM的誕生，啟發(fā)了各大汽車制造商，“所有的道路都通向羅馬”。燃料電池汽車在行駛里，覆蓋絕對電動汽車，淹沒了電動汽車，引起了大部分汽車公司在這個新領(lǐng)域中，率先采取燃料電池汽車。一九九三年，美國的克林頓政府，設(shè)置了PNGV方案，重點(diǎn)關(guān)注電池供電的電動汽車。該方案旨在是開發(fā)相應(yīng)的新型電動汽車，以及批量生產(chǎn)。PNGV項(xiàng)目的關(guān)鍵組員福特，通用，以及克萊斯勒已經(jīng)制造了柴油動力混合動力電動車，克萊斯勒的道奇ESX3，也采取高功率鋰電池當(dāng)成輔助驅(qū)動，通用的Precept，由于其制動能量更節(jié)能，回收技術(shù)，以及這些概念模型在減少燃料消耗，還有排放領(lǐng)域表現(xiàn)相當(dāng)出色。雖然高成本沒有將相應(yīng)的概念車輛形成商業(yè)化，但該方案在美國各地推出了一系列新型汽車技術(shù)的研究和開發(fā)。一九九八年，福特汽車上市了專為郵政運(yùn)輸而設(shè)計(jì)的Ranger電動車，不但堅(jiān)固穩(wěn)定，也很適用于郵政業(yè)務(wù)的固定路線。第二年，美國郵政局買入了五百輛Ranger電動車，專門投入在郵政服務(wù)。該車使用鎳氫電池，續(xù)航里程達(dá)到九十五公里，最高的速度能夠?qū)崿F(xiàn)每小時一百二十公里。這正是美國歷年來上規(guī)模最大的電動車購買量。1.2.1電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀電動汽車的進(jìn)展，通常以來經(jīng)濟(jì)支撐，政策支撐，以及法律方面的強(qiáng)制。各國政府利用使用一系列政策，促進(jìn)電動汽車及有關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)展，鼓勵電動汽車核心技術(shù)的發(fā)展。例如，優(yōu)化對科研項(xiàng)目的支持，推動電動汽車核心技術(shù)的開發(fā)，以及應(yīng)用;加大電動汽車制造商的相應(yīng)政策鼓勵;為采購電動車帶來相應(yīng)的優(yōu)惠方案，并對于市場上相應(yīng)的充電模式，充電端口，電池類型等，構(gòu)建相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。各國電動汽車的進(jìn)展，通常涵蓋了下面幾個方面：（1）大量宣傳，使用大型的示范作業(yè)，宣傳；（2）政府政策指導(dǎo)，政府支持大規(guī)模生產(chǎn)；（3）大規(guī)模生產(chǎn)，商品化，工業(yè)化大生產(chǎn)；（4）政府退出，市場經(jīng)營。隨著世界各國的自主促進(jìn)，電動車行業(yè)的普及，以及進(jìn)展獲得了相應(yīng)的成效。結(jié)合前瞻研究院出臺的“二零一八年至二零二三年，中國電動汽車充電樁行業(yè)發(fā)展預(yù)測，以及投資策略分析報(bào)告”，在二零一二年至二零一六年，中國新能源汽車領(lǐng)域，步入發(fā)展鼎盛期。結(jié)合我國汽車報(bào)道，按照工業(yè)協(xié)會出臺的信息，我國新能源汽車銷量很大程度的上漲。銷量從12,000臺，上漲到50.7萬臺，近五年，銷量上漲了四十一倍。隨著新能源汽車政策，二零一七年初，處于轉(zhuǎn)型階段，補(bǔ)貼等還不明朗。隨著新能源汽車清單的確定，新能源汽車將在二零一七年步入小型低谷，行業(yè)預(yù)計(jì)年初回報(bào)將，從今年初的70萬，到80萬臺新能源汽車的銷售仍有很長的路要走走。伴隨“禁油車”，“乙醇汽油”等戰(zhàn)略的實(shí)施，新能源汽車銷售額大幅上漲。二零一七年前三季度，新能源汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量依是42.4萬輛，以及39.8萬輛，同比分別上漲40.2個百分，以及37.7個百分點(diǎn)。身為新能源汽車的核心，純電動汽車銷售額，自二零一二年的1.14萬輛，上漲到二零一六年的40.9萬輛，上漲達(dá)到四十倍。二零一七年前3季度，純電動汽車銷量依次實(shí)現(xiàn)34.8萬臺，以及32.5萬臺，同比上漲依次達(dá)到51.6個百分點(diǎn)，以及50.1個百分點(diǎn)。為電動汽車產(chǎn)業(yè)和電動汽車充電站行業(yè)是互動的關(guān)系：沒有電動汽車產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，也許它沒有電動汽車充電站行業(yè)的快速發(fā)展；電動汽車充電站行業(yè)又是緩慢的發(fā)展，影響電動汽車和電動汽車市場滲透力的大小，膨脹。從電動汽車和充電站的發(fā)展現(xiàn)狀，反映了化感作用之間的關(guān)系。在中國電動汽車的迅速發(fā)展，充電樁經(jīng)歷了野蠻生長。2010年初，充電樁數(shù)量約為1000，在中國。截至2016年底，電動汽車充電樁數(shù)量已超過140萬輛。然而，與新能源汽車的生產(chǎn)和銷售數(shù)據(jù)相比，充電樁的數(shù)量大大不足。按照我國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)備推廣聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，直至二零一七年九月，公共收費(fèi)站點(diǎn)數(shù)為190,599個，比二零一六年末增加44,253個。根據(jù)國家一系列的計(jì)劃，到二零二零年，新能源汽車年產(chǎn)量將實(shí)現(xiàn)二百萬輛，總產(chǎn)銷量將達(dá)到五百萬輛以上。若是以二零一六年銷售50.7萬臺為前提，今后四年，在二零二零年，銷售目標(biāo)將達(dá)到二百萬臺，平均上漲率約為45個百分點(diǎn)。但伴隨逐步補(bǔ)貼，為了達(dá)到每年二百萬輛的產(chǎn)銷，壓力非常大。所以，前瞻性保守預(yù)測，今后5年，中國新能源汽車增速則會緩慢，估計(jì)到二零二二年，中國新能源汽車銷量，預(yù)計(jì)將達(dá)到約三百萬輛。圖1.1二零一七年七月至八月，媒體報(bào)道說，歐盟許多國家已經(jīng)制定了以往能源汽車撤出的時間表。例如，荷蘭，德國，以及英國等地區(qū)，已經(jīng)在二零二五年，二零三零年，以及二零四零年設(shè)定了退出時間。與此同時，中國工業(yè)，以及信息化部副部長，在二零一七年九月的國際汽車工業(yè)發(fā)展論壇上提出，已開始對中國以往能源汽車出口時間表展開分析研究。身為以往的能源汽車今后的取代品，新能源汽車，正在吸引日益多的注意。除推動電動汽車領(lǐng)域進(jìn)展政策外，核心技術(shù)的相應(yīng)突破十分關(guān)鍵。電池技術(shù)，車輛技術(shù)，以及電機(jī)驅(qū)動，與控制技術(shù)，是電動汽車的幾個重要技術(shù)。特別是電池技術(shù)，是抑制電動汽車大范圍普及的重要因素。其主要性能指標(biāo)包括：能量密度，比能量，成本和循環(huán)壽命等?，F(xiàn)階段，電池技術(shù)通常涵蓋了：鉛酸、鎮(zhèn)氣、鋰離子等。近幾年，因?yàn)楦鞯卣年P(guān)注，以及鼓勵，電池的性能取得了很大的增強(qiáng)，如鋰離子電池技術(shù)，在安全性領(lǐng)域獲取了長足的進(jìn)步。鋰離子電池，存在重量輕，體積小，循環(huán)周期長，同時沒有記憶效應(yīng)，以及沒有污染等特質(zhì)，并且，是同等質(zhì)量的鋰離子電池能量，是鉛酸電池的四到六倍，也是銀氣電池的二倍到三倍。其關(guān)鍵的不足之處是：較高的價(jià)格，以及收到限制的安全性。但中國鋰資源充足，擁有全球第二大儲量。大規(guī)模應(yīng)用鋰離子電池后，價(jià)格將會減少。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1國外研究現(xiàn)狀歐洲，美國，還有日本等，許多發(fā)達(dá)地區(qū)對大型電動汽車進(jìn)入電網(wǎng)的充電負(fù)荷進(jìn)行了研究。近年來，他們獲得了進(jìn)步，并對電動汽車的充電負(fù)荷做出了許多預(yù)測，被世界學(xué)術(shù)領(lǐng)域所關(guān)注。戈麥斯等人，先是分析了電動車充電器等，充電環(huán)節(jié)中對整個地區(qū)電網(wǎng)配電變壓器工作壽命的關(guān)鍵影響。他們利用分析完全放電電動汽車電池的情況，在固定的時間進(jìn)行充電，同時，系統(tǒng)負(fù)荷曲線仍然是正弦曲線，而不是采取實(shí)際的功率需求假設(shè);而Salihi等人，指出廣泛采用電動汽車等新能源汽車，將對整個美國的發(fā)電，和配電系統(tǒng)造成巨大的影響。ChanCC，首先預(yù)測了電動車輛的電池充電，怎樣影響配電系統(tǒng)的諧波電壓等級，還要根據(jù)非線性負(fù)載電流，以及配電網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)描述實(shí)際的方法;Shrestha等人，構(gòu)建怎樣加強(qiáng)電動汽車電池放電的數(shù)學(xué)模型，讓電動汽車電池在負(fù)荷管理中，得到最佳利用。然而，他們不但把充電負(fù)荷建模為分段常數(shù)函數(shù)對于實(shí)際的電動汽車充電過于簡單。結(jié)合最近進(jìn)行的相關(guān)研究，英國國家電網(wǎng)電動汽車的電池充電量估計(jì)，電動汽車數(shù)量的急劇增加，對國家電網(wǎng)的影響將大大小于此前的估計(jì)。然而，這項(xiàng)研究的結(jié)果，是基于這樣一個事實(shí)，也就是英國有充分的發(fā)電能力，同時這一研究未能意識到，電動汽車事實(shí)上連接到冬季負(fù)荷重的住宅區(qū)。電動汽車中，電力負(fù)荷，負(fù)荷充電活動，是隨機(jī)的，以及間歇性的，所以，分析電動汽車充電電源是需要的。EV充電電池，身為化學(xué)儲能裝置的放電性能，充放電時間呈指數(shù)分布，EV接入時間可視為滿足泊松分布。利用MonteCarlo方法分析國內(nèi)外電動汽車的充放電負(fù)荷概率曲線，分析純電動汽車的充放電負(fù)荷。在此時期，根據(jù)電動汽車發(fā)展的一系列政策，以及相應(yīng)類型的電動汽車充電活動，對今后我國電動汽車充電負(fù)荷評估進(jìn)行了研究，但未對電動汽車充放電性能展開系統(tǒng)分析。伴隨電動汽車充電行為應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，對電力系統(tǒng)的危害日益家具。結(jié)合今后電動汽車動力系統(tǒng)負(fù)荷的占比，到二零二零年，在美國，以及歐洲很多區(qū)域，電動汽車動力系統(tǒng)整體負(fù)荷占比，大致預(yù)測將實(shí)現(xiàn)3個百分點(diǎn)至5個百分點(diǎn)，而國外按照向美國電網(wǎng)學(xué)習(xí)，分析電動汽車的充電功能，利用研究結(jié)果，得出了目前美國電網(wǎng)可承但的最大程度的汽車負(fù)載。利用國內(nèi)外廣泛的分析表明，大規(guī)模電動車收費(fèi)混亂，若是匯集在一個區(qū)域，會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)堵塞?；陔姵氐某潆娦阅?，構(gòu)建了電動汽車充電的特定模型。電荷數(shù)量，以及電荷在一段時間內(nèi)是正態(tài)分散的。負(fù)荷曲線的調(diào)整可見，高峰期的充電會增加電網(wǎng)消極影響的嚴(yán)重負(fù)荷。相應(yīng)分析忽略了電動汽車的空間不穩(wěn)定性，也就是用戶習(xí)慣駕駛里程統(tǒng)計(jì)的規(guī)律性，以及不穩(wěn)定性，也就是充電，以及放電頻率，但只有預(yù)充電動車的范圍，以及數(shù)量，兩者間，尚未全面關(guān)注用戶的充電需求，這與實(shí)際結(jié)果大相徑庭。1.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀現(xiàn)階段，我國還進(jìn)行了多項(xiàng)電動汽車負(fù)荷估計(jì)分析項(xiàng)目。國內(nèi)大部分大學(xué)，以及研究機(jī)構(gòu)正在自主研究電動汽車的充電負(fù)荷，及其控制方案。例如，河海學(xué)院的王丹，發(fā)表了一種插電式混合動力車輛的集中式充電方案，該車輛將法維基座填滿槽。該方案把電動汽車當(dāng)作靈活的負(fù)載，并結(jié)合使用時間的電價(jià)建立集中式收費(fèi)方法，對于廣泛的電動汽車自主充電造成的峰谷差異較大的情況，利用計(jì)算仿真驗(yàn)證了模型的正確性，以及算法的效率;和北方交通學(xué)院的李雷等，對充電時間選擇進(jìn)行了研究，并利用調(diào)查構(gòu)建了電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)的模型研究，以及計(jì)算，進(jìn)而明確了較好的時間間隔，并指出了怎樣支持電動車用戶，利用分時定價(jià)優(yōu)化充電時間的選擇，從而增加消費(fèi)者，以及電力公司，和電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)利益。即使我國在電動汽車充電負(fù)荷模型的分析方面，取得了長足的進(jìn)展，但歐洲，美國，以及日本等發(fā)達(dá)地區(qū)，仍有很長的路要走。伴隨較多的電動汽車進(jìn)入電網(wǎng)，其充電活動對電網(wǎng)運(yùn)作的影響日益突出。如何通過電網(wǎng)調(diào)度中心管理，以及控制電動汽車充電，怎樣指導(dǎo)使用者采取合理的充電方案，讓電網(wǎng)峰谷差異更小，增強(qiáng)電網(wǎng)設(shè)施運(yùn)用率，降低電網(wǎng)投資等，這些都是需要去考慮的問題。1.4本文的研究內(nèi)容本文研究工作主要分為如下5章：第一章，現(xiàn)實(shí)闡述了電動汽車充電，對電網(wǎng)的作用，和智能充電控制方案的背景，以及研究的目的和意義，分析了國內(nèi)外對這一課題分析的情況，深入表明了本論文的意義，以及應(yīng)用價(jià)值。第二章，分析了大型電動汽車充電的影響。先是研究了大型電動汽車充電負(fù)荷的計(jì)算模式，然后分析了大型電動汽車充電的影響，為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。第三章，基于MonteCarlo模擬，分析了無序充電負(fù)荷的計(jì)算模式。主要分析大型電動汽車充電對電網(wǎng)計(jì)劃，以及構(gòu)建的影響，分析電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)原則，指出了分布式充電樁，指出電動汽車充電負(fù)荷接入配電網(wǎng)典型結(jié)構(gòu)的變電站布局規(guī)劃方法和操作模式;從安全性，可靠性，經(jīng)濟(jì)性，以及電能質(zhì)量四個領(lǐng)域，分析大型電動汽車充電網(wǎng)的影響量化評估機(jī)制，和評估方法;第四章，是大型電動汽車的智能充電策略研究。先是，指出了一向在峰谷分電價(jià)的動態(tài)排序控制策略基礎(chǔ)上，確定了該策略的優(yōu)化目標(biāo)與約束條件，提出了動態(tài)排序的智能充電控制算法，分為外層排序與內(nèi)層排序，把有電動車的充電需求，“擇優(yōu)”準(zhǔn)入，以及實(shí)時更新，以滿足電動汽車的有效充電。然后以380V居民住宅小區(qū)配電網(wǎng)模型為基礎(chǔ)，對基于峰谷分時電價(jià)的動態(tài)排序的智能充電策略進(jìn)行了仿真分析，分析了電動汽車充電對配電網(wǎng)負(fù)荷曲線，變壓器負(fù)荷率，節(jié)點(diǎn)電壓偏移，以及使用智能充電策略后網(wǎng)損的影響，并與電動汽車展開比較。仿真結(jié)果顯示，動態(tài)充電智能充電控制方案，發(fā)揮了降低峰值負(fù)荷，平滑負(fù)荷曲線的效果，降低了充電負(fù)荷對配電網(wǎng)的不良作用，增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)作經(jīng)濟(jì)性的作用。第五章，研究了電動汽車無序充電策略。分析了電動汽車無序充電，分時充電價(jià)體系，以及智能充電等充電控制方案。構(gòu)建了具有平穩(wěn)負(fù)荷波動，以及減風(fēng)功能的智能充電數(shù)學(xué)模型，并采用自適應(yīng)遺傳算法求解，并利用算例證實(shí)了模型，以及算法的準(zhǔn)確性。第六章，總結(jié)全文的工作，提出本研究的缺點(diǎn)，以及對今后研究的展望。2規(guī)?；妱悠嚦潆姷挠绊懷芯?.1電動汽車種類及充電模式2.1.1電動汽車種類電動汽車的種類主要分為：純電動汽車(BEV)、混合動力汽車(HEV)、燃料電池汽車(FCEV)。純電動汽車（BEV）：由電動機(jī)驅(qū)動的汽車。電動機(jī)的驅(qū)動功率，來自汽車可充電電池，或是其他能量存儲設(shè)備。大多數(shù)車輛都由電機(jī)直接驅(qū)動。一些車輛在發(fā)動機(jī)艙內(nèi)裝有電動機(jī)。有些還使用輪子作為四個電動機(jī)的轉(zhuǎn)子。困難之處在于電力儲存的功能。它不排放危害大氣的有毒氣體。就算電力消耗轉(zhuǎn)化為電廠排放，其他污染物（如硫和顆粒物），也會大大減少。因?yàn)榘l(fā)電廠多數(shù)建在遠(yuǎn)離人口集中的區(qū)域，對人們的影響較少，同時電廠處于靜止?fàn)顟B(tài)，集中排放，易于清除相應(yīng)的有害排放物，同時也出現(xiàn)了一定的技術(shù)?；旌蟿恿囕v，說的是可以為至少兩種車載儲能供電的車輛：可消耗的燃料；可再充電能/能量儲存裝置。按照動力系統(tǒng)布局結(jié)構(gòu)，能劃分成下面幾類：(1)串聯(lián)式混合動力汽車（SHEV）：車輛的驅(qū)動力，僅僅來自混合動力汽車。其布局特征，是發(fā)動機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電，電能利用電機(jī)控制器傳遞給電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動汽車運(yùn)作。此外，動力電池還能夠單獨(dú)為電機(jī)帶來電力來驅(qū)動汽車運(yùn)作。(2)并聯(lián)式混合動力汽車（PHEV）：車輛的驅(qū)動力，是與電動機(jī)，和發(fā)動機(jī)一起，或分開供應(yīng)的混合動力車。布局特征是并聯(lián)驅(qū)動系統(tǒng)，能夠獨(dú)自用作動力源發(fā)動機(jī)，或電動機(jī)，也能夠用電動機(jī)，以及發(fā)動機(jī)當(dāng)作動力源來驅(qū)動汽車運(yùn)作。(3)混聯(lián)式混合動力汽車（CHEV）：同時與串聯(lián)，并聯(lián)驅(qū)動混合動力汽車。結(jié)構(gòu)特征能夠在串聯(lián)混合形式下運(yùn)作，也能夠在并聯(lián)混合形式下運(yùn)作，并且考慮到串聯(lián)，以及并聯(lián)的特征。燃料電池汽車：以燃料電池作為動力電源的汽車。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)環(huán)節(jié)中，不會出現(xiàn)有害的產(chǎn)物，所以燃料電池車輛，是無污染的車輛，燃料電池的能量，轉(zhuǎn)換效率相對于內(nèi)燃機(jī)超出二至三倍，所以，從能源使用，以及環(huán)保燃料電池車輛，是比較好的車輛。有必要將各個燃料電池組，合成一個燃料電池堆，以容易取得必要的電力，以達(dá)到車輛運(yùn)作的需求。與以往的汽車比較，燃料電池汽車，存在下面幾點(diǎn)優(yōu)勢：（1）零排放或近似零排放。（2）減少了機(jī)油泄露帶來的水污染。（3）降低了溫室氣體的排放。(4)提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。(5)提高了發(fā)動機(jī)燃燒效率。(6)運(yùn)行平穩(wěn)、無噪聲。2.1.2電動汽車充電模式按照上述對相應(yīng)車輛行駛特征的定性研究，為了達(dá)到相應(yīng)車輛相應(yīng)的能源需求，各國開發(fā)了多種供電方式?，F(xiàn)階段，主要有四種充電方式：充電，電池更換，直流充電，以及無線充電。每種收費(fèi)模式，都有相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)，和使用范圍。（1）常規(guī)充電常規(guī)充電模式，是使用相對低的電流展開車輛動力電池充電，一般采取連接到車載充電器的交流充電樁進(jìn)行電池充電。充電電流，一般低過0.3C，充電時間通常相對長，需消耗5小時至8小時，因此，也被當(dāng)成是慢充充電模式。目前，常規(guī)的充電模式，大多運(yùn)用電流，以及定壓充電混合，充電早期運(yùn)用電流充電，以確保電池有效充電。在后期，使用定壓充電，來降低電流以結(jié)束充電，并防止過度充電。常規(guī)充電的優(yōu)點(diǎn)：充電電流，以及功率相對小，對電池使用周期影響相對小，對電網(wǎng)影響也相對小;能夠全面擦愛去電力低谷階段期間充電，減少充電費(fèi)用。常規(guī)充電的缺點(diǎn)：充電時間相對長，有必要長時間充電，同時也占據(jù)了停車位。當(dāng)車輛迫切需要充電時，無法滿足附加電力的緊急請求。常規(guī)充電方式可以使用于所有車輛：私人電動車輛，可用于定期在私人住宅車庫，小區(qū)停車位，辦公室停車位，以及公共停車場的充電樁上，展開車載充電;大中規(guī)模公用事業(yè)服務(wù)電動車輛，能夠在專用停車場中采取外部充電器進(jìn)行常規(guī)充電。（2）快速充電通過非車載充電器通過大電流快速充電，可以在短期間內(nèi)將電池直接給電池充電至約80個百分點(diǎn)的電量。充電電流，以及電壓通常為150-400A，以及200-750V，充電功率超過50KW，充電時間一般是20分鐘，到2小時，這種方法通常是直流電源?？焖俪潆姷囊粋€典型，是特斯拉充電站，充電電流將近265A，電壓達(dá)到380V，充電功率能實(shí)現(xiàn)12KW，電池組可在75分鐘內(nèi)充滿?？焖俪潆?，一般使用脈沖快速充電方式。目前，大部分電動車只能采用常規(guī)充電方式，快速充電方式，只適用于相應(yīng)的車型，例如：比亞迪等汽車?？焖俪潆姷膬?yōu)點(diǎn)：充電時間相對短，充電功率相對大，在短期間內(nèi)，可充電七層至八層的電量，增強(qiáng)了用戶充電的便利性。快速充電的缺點(diǎn)：充電電流十分大，電池發(fā)熱情況較大，對電池使用周期影響相對大;充電功率比較大，電動汽車密集型快速充電在同期，提升了電網(wǎng)的峰值，總負(fù)荷會給電網(wǎng)容量產(chǎn)生一定的挑戰(zhàn)?？焖俪潆姡ǔＳ糜诙唐谕＼嚂r間內(nèi)的充電，采取車輛運(yùn)作期間，快速補(bǔ)充能量。通常分散在人口稠密的區(qū)域，以及高速公路旁，例如，大規(guī)模商場等停車場。適用于有特殊充電需求的各類車輛。(3)電池更換電池更換方式是通過機(jī)械或手動更換電池組，更換已充滿電的電池。無電電池組可通過低谷電充電，電池組更換方式為純手動方式、半自動形式和機(jī)器人更換方式三種。通常，時間為10min，使電動汽車驅(qū)動和充電時間長短距離已經(jīng)解決了。電池更換的優(yōu)點(diǎn)：電力供應(yīng)速度快，增強(qiáng)了車主運(yùn)用的方便性;對于電池使用時間低估的一段時間展開充電，減少充電費(fèi)用，能夠減少電網(wǎng)峰谷差，以及充電費(fèi)用;集中管理，以及維護(hù)電池，能夠增強(qiáng)電池的使用周期。電池更換的缺點(diǎn)：電動汽車的種類很多，電池規(guī)格各不相同，存在標(biāo)準(zhǔn)化問題。相應(yīng)的充電站，以及廠商的電池轉(zhuǎn)換，有必要構(gòu)建一致的管理辦法，并且大型電池存儲站面積加大，運(yùn)作費(fèi)用大大提升。電池更換模式，通常適用在電池組標(biāo)準(zhǔn)化水平相對高，且方便更換的車組。特別是在短期停泊的情況下，長時間運(yùn)行的車群，例如公交巴士，環(huán)衛(wèi)車等，也可以適用在出租車，公務(wù)車等方面。適應(yīng)市區(qū)，沿高速公路等場景中。（4）無線充電無線充電方式不需要通過電纜傳輸能量，而是利用電磁感應(yīng)、電場耦合、磁共振和無線電波傳輸能量。在無線充電模式下，車載感應(yīng)充電器首先安裝在車輛上。所述的受電部分，與所述車輛的電源部分之間沒有機(jī)械連接，但所述接收體與所述電源本體之間的連接更為精確。無線充電的優(yōu)點(diǎn)是它不需要連接線。硬件上方便統(tǒng)一。無線充電問題亟待解決：提高傳輸效率、電磁輻射、電磁波容易泄漏，當(dāng)無線充電設(shè)備與大功率汽車行駛時，會對附近的生物，以及電子設(shè)備造成影響，還有可能危害人體健康。現(xiàn)階段，除去實(shí)驗(yàn)室的無線充電技術(shù)的研究，以及開發(fā)外，電動汽車的無線充電技能，也慢慢得到驗(yàn)證。二零一四年，中興把無線充電技能推向市場。它已運(yùn)用于城市公共交通，以及公務(wù)車輛方面。改造后的公共汽車站，可以通過感應(yīng)裝置展開無線充電。一個8分鐘的充電，可以用來支持巴士大概六公里的運(yùn)營線?？傊?，快速充電，有必要作為常規(guī)充電的輔助，發(fā)揮了緊急的功能。此外，因?yàn)槌潆姴僮鞯母吖β?，以及?fù)雜性，快速充電模式，只適用于具有技術(shù)支持的特殊公共充電站，而不符合私人住宅車庫等地方的充電設(shè)備。在電動汽車領(lǐng)域發(fā)展初期，面對蓄電池容量限制、行駛里程相對短的情況，快速更換電池的供電方式，可以有效提供電能，延長行車范圍。2.2規(guī)?；妱悠嚦潆娯?fù)荷計(jì)算方法2.2.1電動汽車充電負(fù)荷影響因素電動車輛的充電負(fù)載，通常由初始充電時間，起動時間，起動功率，預(yù)估容量，電池容量，以及充電功率確定。所以，影響電動車輛的充電負(fù)載的原因，涵蓋了充電模式，家庭行駛規(guī)則，每公里電力消耗，充電策略等，具體如下：（1）充電模式按照商務(wù)部，工業(yè)部，以及能源部二零一零年，采用的“電動汽車導(dǎo)電充電接口”，中國的電動車充電形式，可分成低速充電，常規(guī)充電，以及快速充電，可見表2-1。充電模式額定電壓額定電流使用場所慢速充電220VAC16A家用常規(guī)充電220VAC32A商用、停車場常規(guī)充電400V/750VDC125A高速公路服務(wù)區(qū)、充電站等250A400A慢充電，以及常規(guī)充電都能使電池充電電流更低，充電時間更長。這種模式適用于低電壓充電點(diǎn)，如住宅樓，以及辦公室停車場。它具備費(fèi)用低、體積小的特征。快速充電，是一種充放電電流大的快速充電方式，充電時間大概為十分鐘至半小時。該模型能夠達(dá)到對電動汽車的快速供電，但對電網(wǎng)的影響相對大，僅適用于大規(guī)模充電站。此外，對于公交車，或是出租車，能夠使用更換電池的形式，換電池的形式具備時間短的特征，更換電池可以在十分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)，為使用者帶來快速的能源供應(yīng)，但有必要為發(fā)電廠構(gòu)建一種特殊的模式，且各使用者之間的電池標(biāo)準(zhǔn)，以及型號應(yīng)該是統(tǒng)一的。（2）電動汽車行駛里程及每公里耗電量電動汽車的行駛路程，影響了汽車的電量消耗，相應(yīng)類型的電動汽車的行駛路程不一致。參與美國交通局二零零九年度，進(jìn)行的家庭汽車駕駛調(diào)查顯示，擬合統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以看出私家車日行駛路程，符合對數(shù)正態(tài)分布，可見圖2-1，其概率密度函數(shù)如式（2-1）所示。圖2-1私家車日行里程概率分布式中，=3.7；=0.92。對于給定類型的車輛，在電量充足的基礎(chǔ)上，最遠(yuǎn)的里程幾乎是固定的。利用總行程，還有電池容量，能夠計(jì)算每公里的功耗。相應(yīng)的型號車輛，每公里有相應(yīng)的功耗。作為例子，比較各種車輛的功耗的情況，可見表2-2所示。表2-2各類車型日行里程及耗電情況比較車型日行駛里程（km）每公里耗電量（kWh/km）公交車200-3001.2出租車300-5000.21私家車20-600.21利用每公里耗電量h，日行里程d,就能夠推算出電動汽車，當(dāng)日所耗損的電量：（3）電動汽車用戶出行規(guī)律使用者出行，在時間和空間上，存在隨機(jī)性，以及不確定性，但針對大型電動汽車來說，其活動存在相應(yīng)的規(guī)律性。相應(yīng)類型的電動汽車，存在相應(yīng)的操作特性，使得不同的充電負(fù)載，如下所述。1）電動車輛的行程時間，以及離開時間，確定了電動車輛可被充電的時段，同時在無序充電形式中，若是指出形成結(jié)束時馬上接入充電，那么停止的時間確定了車輛的初始充電時刻。2）電動汽車的初始充電，取決于充電前消耗的電量，以及最后一次充電停止時的電容量。電動汽車行駛結(jié)束時的SOC（StateofCharge）可按下式計(jì)算：式中：為上一次充電結(jié)束時的電池電量；為本次充電的起始電量；表示電動汽車當(dāng)天所消耗的電量；表示電池的容量。3）在相應(yīng)充電功率下，期望電量，以及離開時刻，就明確了充電的持續(xù)時刻。式中：表示充電結(jié)束時期望的電池電量；表示起始電池電量；表示充電功率；表示充電效率。上述公式表明，真正充電持續(xù)時間，是電網(wǎng)連接所需的時間長度，以及滿足使用者要求所需的充電持續(xù)時間中的較小者，也就是充滿，或是離網(wǎng)會停止充電。所以，從以上研究能夠看出，使用者的行為，對電動汽車的負(fù)載帶來影響較大。而相應(yīng)類型的電動汽車，存在相應(yīng)的出行方式，下面分析了相應(yīng)類型電動汽車的運(yùn)行特點(diǎn)，并在下文中主要研究私家車的駕駛規(guī)律。1）私家車出行規(guī)律私家車一般用于工作，休閑娛樂等方面，一般的充電位置，通常集中在居民區(qū)，公司停車場，商場超市停車場，以及快速充電站等場所。結(jié)合大家使用電動車的規(guī)律，私家車每天常常并未展開充電，但是當(dāng)電量小于相應(yīng)值時，會展開充電，本文采取SOC_limit=50（％）的閥值，也就是當(dāng)?shù)瓦^電力百分之五十的時候，使用者將采取在方便的時間充電。私家車因?yàn)殚L期待在住宅區(qū)，以及辦公單位，所以能夠選擇傳統(tǒng)的充電方式。在辦公單位展開充電的階段，是到停留在工作地點(diǎn)的時間，到離開工作地點(diǎn)的時間，一般是上午7:30至下午17:00;在住宅區(qū)，充電的時間是到達(dá)住宅到次日離開住宅的階段，一般是下午19點(diǎn)至早上7點(diǎn)。所以，有必要模擬使用者的出行規(guī)律，以明確充電開始時間，以及持續(xù)時間等數(shù)據(jù)。2）公交車運(yùn)營特性公共汽車是一種公共交通巴士，它存在固定駕駛線路，日常出行距離差別較小，日用電量也相對穩(wěn)定，所以，對電力的需求將相對穩(wěn)定。第一班車的發(fā)車時間是通常為5:30AM-6:30AM,末班發(fā)車時間為22:00PM-23:00PM,并且每天上下班時間（6:30AM-9:00AM,16:30PM-18:30PM）是公交車上班的高峰階段，這段時間無法展開充電。因?yàn)楣贿\(yùn)作的時間，和地點(diǎn)相對穩(wěn)定，現(xiàn)有的停車場能夠構(gòu)建充電站展開集中充電。另外，注意到安全的方面，公交車每日需要充電兩次，也就是白天和晚上分別進(jìn)行充電。本文以白天運(yùn)行時間，在目前的停車場展開快速充電，以達(dá)到快速電力供應(yīng)，而夜間模式，則用于集中充電模式。相應(yīng)的公共汽車線路不一樣，例如，第一班車時間，線路長度，車輛時間區(qū)間，車輛數(shù)量等。本文沒有詳細(xì)分析公交車的行為特點(diǎn)，并對造成公交車載荷影響因素的數(shù)據(jù)，進(jìn)行了相應(yīng)的假設(shè)，并在實(shí)例的分析，以及研究中使用。3）出租車運(yùn)營特性出租車身為一類小規(guī)模的服務(wù)型車輛，雖然不是固定的路線，例如運(yùn)行模式，運(yùn)行時間，休息階段，行駛距離等，但對于每輛出租車都具有一種特征。由于城市的相應(yīng)需求，出租車的運(yùn)營特點(diǎn)是不一樣的。以下以一個城市為例，研究出租車的運(yùn)作特征。現(xiàn)階段的出租車通常有單班，以及雙班制。對于每個都配置一輛車的單班模式，自行安排時間，日常真正操作時間大概是十個小時，車輛采取效率相對低。單班是一項(xiàng)傳統(tǒng)的運(yùn)作形式。營業(yè)時間是上午7:00，至晚上19:00，運(yùn)營時間相對短。所以，單班模式的占比也在慢慢減少，以緩解目前各城市的出租車不好打的難題。出租車行駛距離，每天能夠?qū)崿F(xiàn)350-500公里，但是前電動車的駕駛路程，無法較好地實(shí)現(xiàn)這一需求，為防止電池持續(xù)放電，出租車平時沒有都應(yīng)該充電至少兩次。單班出租車，通常在午休階段（上午11:30到下午14：00），以及下班后到家里展開充電，因中午停留時間相對短，所以采取快速充電方法，而長時間停留在晚上，能夠進(jìn)行常規(guī)充電方法。雙班模式為兩人一車，一人負(fù)責(zé)白班（7:00AM-19:00AM），一人負(fù)責(zé)夜班（19:00PM-7:00AM），可以看出車輛采取效率高，實(shí)際運(yùn)行當(dāng)天約20小時。這是國外最普遍的方式，中國很多地區(qū)也在慢慢增加這類形式的占比，在上海等不同城市的情況，所有出租車都選擇雙班模式，但雙班模式的占比在北京尚未實(shí)現(xiàn)50個百分點(diǎn)。雙班模式當(dāng)班次轉(zhuǎn)換時，以前的駕駛員希望完全充電（假設(shè)它可以實(shí)現(xiàn)80個百分點(diǎn)以上），以符合下一個駕駛員的用電需求。所以兩班出租車會在下午進(jìn)行換班時（15:00PM-16:30PM）和凌晨交班前（4:00PM-6:00PM）展開充電，而由于停留時間相對短，所以，都選擇快速充電方式。此文沒有詳細(xì)分析出租車的行為特點(diǎn)，并對造成出租車充電負(fù)荷影響因素的數(shù)據(jù)，進(jìn)行了相應(yīng)的假設(shè)，并在實(shí)例的分析，以及研究中使用。（4）電動汽車充電策略電動汽車充電控制策略，是以相應(yīng)的方式控制電動汽車的充電時間表，以達(dá)到對電動汽車充電負(fù)荷的變化，以及影響?，F(xiàn)階段，分析了充電策略有很多，如無序充電，分時電價(jià)，智能充電等。無序充電時，電動汽車身為無法控制的負(fù)載，也就是將使用者便利時接入電網(wǎng);分時電價(jià)，也就是利用經(jīng)濟(jì)激發(fā)，然后引導(dǎo)使用者在負(fù)載低谷期，達(dá)到轉(zhuǎn)移負(fù)載;智能充電，利用特定的優(yōu)化目標(biāo)，將電動汽車充電方案展開控制，然后達(dá)到電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)營，下一章將會進(jìn)行介紹。2.2.2電動汽車負(fù)荷計(jì)算方法圖2-3，考慮了各種因素的基礎(chǔ)上，相應(yīng)類型，相應(yīng)充電方式下，電動汽車充電負(fù)荷的計(jì)算模型，基本觀點(diǎn)如下：（1）結(jié)合大型EV集群場景，明確各個車輛的電池容量，以及充電模式。相應(yīng)類型的電動車，具有相應(yīng)的電池容量。例如，現(xiàn)階段的私家車，以及出租車電池容量大約為10-72kWh，而公共汽車電池量，在130kWh左右，同時結(jié)合相應(yīng)類型的電動車輛的充電方案，確定充電方式，也就是充電功率。（2）結(jié)合汽車使用者的行駛規(guī)則，明確實(shí)際充電持續(xù)時間使用者的行駛規(guī)則，確定結(jié)束行駛時間，使用者離開時間，行駛路程，預(yù)期功率消耗等，其中，結(jié)束行駛時間，以及使用者離開時間，影響了車輛可充電的時長，里程數(shù)據(jù)體現(xiàn)了是電池的耗電規(guī)模，利用里程數(shù)，以及每公里消耗容量，能夠估算出充電開始時間的電量，按照使用者預(yù)期所需的充電電量，就能夠知道相應(yīng)的充電時段。（3）充電策略，對電動汽車充電負(fù)荷存在關(guān)鍵的影響，通常對電動汽車的充電時間產(chǎn)生影響，然后按照以上的充電時間，估算電動汽車的充電負(fù)荷。（4）確定是否已經(jīng)計(jì)算出所有電動車輛，若是沒有，那就就返回到（2），不然將輸出大型電動車輛充電負(fù)載。圖2-3規(guī)?；妱悠嚦潆娯?fù)荷模擬方法2.3規(guī)?；妱悠嚦潆姷挠绊懛治?.3.1規(guī)模化電動汽車充電對電網(wǎng)的安全性影響大型電動汽車充電上網(wǎng)負(fù)荷會影響電網(wǎng)安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，電能質(zhì)量等相應(yīng)的問題。根據(jù)電動汽車的充電需求，和負(fù)載特點(diǎn)，選擇代表型的仿真系統(tǒng)，以及測試結(jié)果來驗(yàn)證充電負(fù)載對有功負(fù)載曲線，變壓器，以及線路過載，電壓損失和電壓穩(wěn)定性，故障響應(yīng)和中，低壓的影響保護(hù)，電力質(zhì)量，以及其他電網(wǎng)運(yùn)行特性。關(guān)注到大型電動汽車的充電負(fù)荷，本文參照以往的電網(wǎng)安全評估的分析內(nèi)容，構(gòu)建了電動汽車充電對電網(wǎng)安全影響的量化評估指數(shù)，并提出了一定的評估模式。一般涵蓋了三個方面：靜態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)，靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度指標(biāo)，暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度指標(biāo)。（1）評價(jià)了電動汽車充電對配電系統(tǒng)靜態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)的影響。從線損、配電網(wǎng)設(shè)備，以及負(fù)荷情況三個領(lǐng)域，構(gòu)建了配電網(wǎng)運(yùn)營經(jīng)濟(jì)影響評價(jià)指標(biāo)機(jī)制，可見下圖2-4。運(yùn)用完善的層次分析模式，明確各指標(biāo)的權(quán)重，對配電網(wǎng)運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性展開模糊總體評價(jià)。以IEEE34節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)測試系統(tǒng)來說，分析了電動車輛充電前后各評價(jià)指標(biāo)的得分，分析了相應(yīng)控制策略的充電負(fù)荷，對相應(yīng)類型負(fù)荷分配區(qū)經(jīng)濟(jì)運(yùn)作的影響。圖2-4配電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)影響評價(jià)指標(biāo)體系中的電動汽車充電負(fù)荷通過層次分析法，以及主成分析方法，明確主、客觀指標(biāo)權(quán)重，和加權(quán)因子，明確綜合權(quán)重，可見表2-4。隨后，按照表2-1中的綜合權(quán)重，以及二級指標(biāo)得分，來評估內(nèi)容層，可見表4-3。表2-1各二級指標(biāo)的權(quán)重一級指標(biāo)線路損耗配網(wǎng)設(shè)備負(fù)荷情況二級指標(biāo)0.70000.30000.66700.33300.64500.35500.64300.37500.51400.48600.56700.43300.67720.32280.60580.39420.61380.3862表2-2各一級指標(biāo)得分情況區(qū)域名一級指標(biāo)指標(biāo)得分評估效果商業(yè)區(qū)線路損耗77.1450良配網(wǎng)設(shè)備／／負(fù)荷情況83.8716良工業(yè)區(qū)線路損耗77.2818良配網(wǎng)設(shè)備／／負(fù)荷情況83.4234良住宅區(qū)線路損耗76.4254良配網(wǎng)設(shè)備／／負(fù)荷情況79.2224良綜合區(qū)線路損耗77.2700良配網(wǎng)設(shè)備80.8092良負(fù)荷情況83.5184良利用上述的計(jì)算環(huán)節(jié)，明確綜合評價(jià)結(jié)果，可見表4-3。表4-3各一級指標(biāo)的權(quán)重及評價(jià)總得分一級指標(biāo)線路損耗配網(wǎng)設(shè)備負(fù)荷情況0.55680.32950.1137（針對不含配變的區(qū)域）0.830500.1695得分／評估結(jié)果商業(yè)區(qū)78.2815／良工業(yè)區(qū)78.3228／良住宅區(qū)76.8995／良綜合區(qū)79.1462／良全網(wǎng)絡(luò)區(qū)域78.9150／良研究相應(yīng)協(xié)調(diào)充電占比下的整個網(wǎng)絡(luò)總分，可見圖4-2。分析結(jié)果可見，配電網(wǎng)進(jìn)入電動汽車充電負(fù)荷后，相應(yīng)指標(biāo)得分出現(xiàn)下滑，可見充電活動，會對配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)造成負(fù)面影響。伴隨參加協(xié)調(diào)充電的汽車占比持續(xù)增加，所有二級指標(biāo)的得分慢慢增加，但除去負(fù)荷因子外的相應(yīng)指標(biāo)，均沒有超出基本負(fù)荷得分。圖4-2不同協(xié)調(diào)控制比例下的綜合得分情況（2）電動汽車充電對配電系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度的影響分析結(jié)果可知，電動汽車充電范圍，在綜合負(fù)荷與靜態(tài)負(fù)荷之間的動態(tài)特性，伴隨電動汽車負(fù)荷的持續(xù)提升，暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度慢慢減小。仿真成果可見下面圖4-3，以及圖4-4。圖4-3不同滲透率電動汽車及常規(guī)負(fù)荷對系統(tǒng)電壓穩(wěn)定裕度的影響圖4-4電動汽車有序與無序充電電壓穩(wěn)定裕度仿真結(jié)果（3）電動汽車充電對配電系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度的影響考慮電網(wǎng)擾動后限制消除時間和感應(yīng)電動機(jī)負(fù)荷的滑動裕度，構(gòu)建了暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度指標(biāo)。選擇配電網(wǎng)作為三個快速充電站接入點(diǎn)的弱點(diǎn)，原電動汽車接入負(fù)載分配占比。在某一節(jié)點(diǎn)制定三相短路阻礙，研究感應(yīng)電動機(jī)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度。模擬成果可在表格中看到。分析結(jié)果現(xiàn)實(shí)，電動汽車充電范圍在綜合負(fù)荷與靜態(tài)負(fù)荷之間的動態(tài)特性，伴隨電動汽車負(fù)荷的滲透率持續(xù)提升，暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度慢慢減小。關(guān)注到電動汽車的放電，伴隨電動汽車放電功率的提升，暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度得到有效的改善。這是由于當(dāng)配電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，電動汽車將電能反饋給電網(wǎng)，以減少故障發(fā)生時的電壓降，進(jìn)而增強(qiáng)電網(wǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度。表4-4電動汽車充電時暫態(tài)穩(wěn)定裕度指標(biāo)負(fù)荷滲透靜態(tài)負(fù)荷暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度指標(biāo)綜合負(fù)荷暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度指標(biāo)電動汽車負(fù)荷暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度指標(biāo)00.5400.5400.54010%0.5390.5200.52120%0.5350.4810.49630%0.5220.4430.46840%0.5080.3950.43650%0.4930.3380.40560%0.4780.2730.357表4-5電動汽車放電時暫態(tài)穩(wěn)定裕度指標(biāo)電動汽車負(fù)荷滲透率暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度指標(biāo)相對于滲透率000.540110%0.5461.01120%0.5631.04330%0.5931.09840%0.6171.14350%0.6451.19460%0.6711.2432.3.2規(guī)模化電動汽車充電對電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性影響從線損，配電網(wǎng)設(shè)備，負(fù)荷情況等三個領(lǐng)域，構(gòu)建配電網(wǎng)運(yùn)營經(jīng)濟(jì)影響評價(jià)指標(biāo)機(jī)制。層次分析模式，以及主成分析法模式，明確主客觀權(quán)重的主要指標(biāo)，以及權(quán)重因子，明確綜合權(quán)重，可見表4-6。然后按照相應(yīng)狀態(tài)下的權(quán)重，還有下表中，因子層的二級指標(biāo)的得分水平，展開評估內(nèi)容層。評估成果可見表4-7。表4-6各二級指標(biāo)的權(quán)重表4-7各一級指標(biāo)得分情況類似的，能夠參考上表一級指標(biāo)得分，計(jì)算得分情況可見下表。表4-8各一級指標(biāo)的權(quán)重及評價(jià)總得分在相應(yīng)協(xié)調(diào)充電占比下，分析全網(wǎng)路的綜合得分狀態(tài)，可見圖4-6。圖4-6不同協(xié)調(diào)控制比例下的綜合得分情況2.3.3規(guī)模化電動汽車充電對電網(wǎng)的可靠性影響通過參考以往有效的評估方面的研究結(jié)果，指出了涉及電動汽車充電負(fù)荷的電力系統(tǒng)有效評估指標(biāo)機(jī)制。按照指標(biāo)計(jì)算公式，和系統(tǒng)情況研究成果，計(jì)算出一定的指標(biāo)。相應(yīng)電動汽車的相應(yīng)指標(biāo)的計(jì)算，可見下表。負(fù)荷點(diǎn)方案一方案二ENSIENSI(次／年)(h／年)(MWh／年)(次／年)(h／年)(MWh／年)11.15000.97100.16111.05001.20500.199921.20001.17100.21171.20001.42500.257631.20001.17100.29291.20001.78500.446441.15001.17100.30831.05000.94500.248851.15001.17100.24241.05001.78500.369561.15002.28700.37941.05002.14500.355971.15004.89261.47611.05003.06500.924781.15005，43260.84421.05002.86500.445291.15005.67261.60591.05004.22501.1961101.15007.04861.11721.05005.54100.8782111.40006.09760.94761.45004.40500.6845121.40006.40961.23641.45004.40500.8497131.40006.40961.01591.45004.40500.6982141.40006.40961.60301.45005.43701.3598151.40006.98561.83931.45006.32101.6643161.35005.97260.92811.20004.22000.6558171.35006.21260.98471.20005.06000.8020181.35006.57261.64381.20005.06001.2665191.40006.44761.00201.30005.05400.7854201.40006.77761.03741.30005.05400.9749211.40007.12082.01591.30005.05401.4308221.40007.12081.12861.30005.38400.8534231.40007.12082.17681.30005.84401.7865按照上表中相應(yīng)負(fù)荷點(diǎn)的功率損耗指標(biāo)，能夠獲得系統(tǒng)缺電的期望值EENS，方案1，缺電的期望值EENS，是24.4689MWh，方案二的電量不足期望值為19.1333MWh。2.3.4規(guī)?；妱悠嚦潆妼﹄娋W(wǎng)電能質(zhì)量影響以IEEE34節(jié)點(diǎn)測試饋線來說，定量研究電動汽車充電，對電能質(zhì)量產(chǎn)生的影響。仿真成果可見表4-10。仿真成果顯示，電動汽車充電，對電能質(zhì)量產(chǎn)生的影響，大致滿足國家標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。表4-10電動汽車充電對電能質(zhì)量影響評估結(jié)果電壓偏差%3.5-6.34.0-7.64.3-8.1符合國際要求頻率偏差49.99-50.0149.99-50.0249.97-50.02符合國際要求電壓不平衡度0.003-0.0060.027-1.0030.036-1.356符合國際要求電壓總諧波畸變率%00.112-0.80，213-1.145符合國際要求奇次電壓諧波含有率（2-50次）0最大值2%最大值3%符合國際要求偶次電壓諧波含有率（2-50次）0最大值2%最大值3%符合國際要求諧波含有率（2-50次）0最大值4%最大值6.8%符合國際要求第3章基于蒙特卡洛仿真的無序充電負(fù)荷計(jì)算方法3.1電動汽車行使規(guī)律分析以上顯示，使用者的行駛規(guī)則，是決定EV充電負(fù)載的關(guān)鍵原因。因?yàn)橄鄳?yīng)的操作規(guī)則，相應(yīng)類型的電動車，存在相應(yīng)的充電規(guī)定。所以，預(yù)測EV負(fù)載有必要科學(xué)模擬EV使用者的行駛規(guī)則。按照現(xiàn)實(shí)情況，電動車的狀態(tài)能夠分成行駛狀態(tài)，以及停車狀態(tài)，其停車狀態(tài)，可以按照相應(yīng)的地區(qū)，更深入的劃分。例如，私家車能夠劃分成為在家，在公司，在商業(yè)區(qū)等?，F(xiàn)階段，對于使用者行駛規(guī)律，分析最多的方法之一，是根據(jù)統(tǒng)計(jì)方法，并且獲得了描述電動汽車行駛規(guī)則特征的每個變量的概率分布。另一種，是利用馬爾可夫鏈的模式，來分析電動汽車間的轉(zhuǎn)移狀況。下面就拿私家車來說，介紹這兩項(xiàng)方法，這一方法也可以適用在別的車型。3.1.1日行駛結(jié)束時間計(jì)算模型數(shù)據(jù)擬合，是利用汽車使用者駕駛數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)研究，獲得滿足駕駛規(guī)則的概率函數(shù)。以住宅區(qū)充電來說，根據(jù)二零零九年，美國交通機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)的私家車輛駕駛信息，對某一區(qū)域使用者價(jià)值結(jié)束，以及次日出發(fā)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，展開歸一化加工，并通過最大似然估計(jì)模式，把使用者回家的時間，以及離開的時間，近似成正態(tài)分布，擬合成果可見圖3-1，其概率密度函數(shù)為如下式所示。圖3-1最后一次出行結(jié)束及離開時間的概率式中，=17.6；=3.4。式中，=7.5；=0.9。按照方程式的概率分布，（2-5）和（2-6）中，每個EV的確定性駕駛情景，能夠利用蒙特卡洛隨機(jī)抽樣模式來明確，也就是最后一次駕駛回家的時間，以及次日出發(fā)的時間，若是使用者回家立即接入到電網(wǎng)中，出發(fā)時與電網(wǎng)斷開，那么以上兩次是電動汽車并網(wǎng)期。拿無序充電模式；來說，若是根據(jù)返程就進(jìn)行充電，那么最后一次返回的時間，就是開始充電的時間。3.1.2日行駛里程計(jì)算模型按照NHTS的統(tǒng)計(jì)可知，私人電動汽車，每日駕駛路程，近似為對數(shù)正態(tài)分布，其概率密度函數(shù)，可見下列公式，概率密度曲線，由MATLAB軟件繪制，可見圖3-2。式中：=3.2；=0.88。圖3-2日行駛里程概率曲線圖由于美國私家車的平均日行駛里程與中國的不同，因此為了更加符合中國私家車的實(shí)際情況，需要將該數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由該統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以得出美國車輛的日平均行駛里程約為37.7英里，根據(jù)北京交通發(fā)展研究中心數(shù)據(jù)，能夠算出我國車輛日常均駕駛路程大概是41.1公里，所以，能夠計(jì)算我國車輛每日行駛路程，可見：隨后，按照電動汽車行使過程中，每百公里消耗的電量，以及充電功率，能夠計(jì)算充電時長，可見：式中，為充電功率，為百公里耗電量。3.2電動汽車無序充電負(fù)荷計(jì)算3.2.1蒙特卡洛法簡介蒙特卡羅法即隨機(jī)抽樣法，它以概率和統(tǒng)計(jì)學(xué)為理論基礎(chǔ)，通過產(chǎn)生滿足某概率函數(shù)的隨機(jī)數(shù)來求解出所要結(jié)果的計(jì)算手段。其主要思路，是利用反復(fù)的驗(yàn)證，以事件重復(fù)次數(shù)，來替換事件發(fā)生的幾率。由于該方法計(jì)算量大，需要依賴于計(jì)算機(jī)進(jìn)行大量計(jì)算和模擬試驗(yàn)。蒙特卡羅方法，通常用于處理不穩(wěn)定性，或是風(fēng)險(xiǎn)類型的問題，處理問題的環(huán)節(jié)能夠劃分成三個步驟：（1）描述或構(gòu)造概率過程采用蒙特卡羅法解決實(shí)際中的問題時，如果問題本身就是一個具有隨機(jī)性的概率過程的話，則只需要正確的對其概率過程進(jìn)行模擬，如果問題本身是確定的，不具有隨機(jī)性的話，則需要將問題進(jìn)行隨機(jī)性的轉(zhuǎn)化，即構(gòu)造一個概率過程，而該過程的某些參變量正是要求的解。對于概率過程的描述也即為概率函數(shù)的建立，概率函數(shù)的正確與否直接決定了最后的求解的結(jié)果是否符合實(shí)際情況，因此正確的對概率過程進(jìn)行描述或構(gòu)造是非常重要的一步。（2）從己知概率分布抽樣概率模型，由相應(yīng)概率分布組成。所以，在建立概率模型之后，生成符合已知概率分布的隨機(jī)變量，變成是蒙特卡洛模擬的基礎(chǔ)模式，其中，符合（0,1）平均分散的隨機(jī)數(shù)變量，是最普遍和關(guān)鍵的形式。有兩種產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法：物理方法，以及數(shù)學(xué)遞歸公式形式。但物理方法采取相對麻煩，因此使用數(shù)學(xué)遞推公式形式的比較常見。隨機(jī)數(shù)，顧名思義就是隨機(jī)產(chǎn)生的數(shù)，每個數(shù)出現(xiàn)的概率都是等大的，若是生成了10000個滿足（0,1）平均分散的隨機(jī)數(shù)，就會生成每個數(shù)的概率，均為萬分之一，但是若是想要生成一個符合別的區(qū)間內(nèi)上平均分散的隨機(jī)數(shù)，僅需把符合（0,1）平均分散的隨機(jī)數(shù)，放大或是減少一定的倍數(shù)就可以了。（3）建立估計(jì)量該部分其實(shí)就是對模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行考察、登記的過程。模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)后，利用明確一個隨機(jī)變量，當(dāng)成是所需的解，也就是無偏估計(jì)量。本文對充電負(fù)荷的模擬只用到了前兩個部分。3.2.2電動汽車行駛規(guī)律的蒙特卡洛仿真此文利用MATLAB仿真工具，利用蒙特卡洛模式，模擬電動汽車的駕駛規(guī)律。按照電動汽車的駕駛規(guī)律函數(shù)，模擬了電動汽車的日常行車結(jié)束日期，以及每天駕駛距離數(shù)據(jù)，其仿真結(jié)果如圖3-3、圖3-4所示。從圖中可以看出，通過蒙特卡洛法仿真的日行駛結(jié)束時間和日行駛里程的結(jié)果與其概率密度曲線很好的吻合，這表明蒙特卡洛模式，能較好地仿真電動汽車的駕駛規(guī)律，在這一情況下，計(jì)算出的充電負(fù)載，具有準(zhǔn)確性。圖3-3日行駛結(jié)束時間仿真結(jié)果與概率曲線對比圖圖3-4日行駛里程仿真結(jié)果與概率帥線對比圖3.2.3基于蒙特卡洛仿真的無序充電負(fù)荷計(jì)算流程利用蒙特卡羅模式，以及電動汽車駕駛法則，研究模型能夠獲取每輛電動汽車每天駕駛結(jié)束時間，以及每天駕駛數(shù)據(jù)，然后利用相應(yīng)的數(shù)據(jù)，能夠計(jì)算出每臺電動車輛的充電負(fù)荷，通過疊加，能夠獲取規(guī)?；疎V充電的負(fù)荷的綜合。圖3-5，是根據(jù)電動汽車充電負(fù)荷計(jì)算方法流程的統(tǒng)計(jì)模型提出的，其步驟描述為：（1）輸入原始數(shù)據(jù)。通常涵蓋電動汽車總數(shù)量Ⅳ、每天公里耗電量，充電功率R等；（2）開始，初始化i，令i=1.f為電動汽車編號，意味著目前正在計(jì)算充電負(fù)荷的是，第f輛電動汽車，i=l,2，…，N；（3）提取電動汽車的日常駕駛結(jié)束時間數(shù)據(jù)t，結(jié)合上述假設(shè)，啟動充電時間，為電動汽車每日運(yùn)行結(jié)束時間，采用分布式無序充電時的開始充電時間。利用MonteCarlo方法，獲得概率密度函數(shù)，以符合EV每天駕駛時間數(shù)據(jù);（4）以日行里程數(shù)據(jù)為例，美國私家車駕駛路程滿足概率密度的對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)，利用類似步驟3的形式，獲得電動車駕駛路程數(shù)據(jù);（5）計(jì)算滿足中國電動汽車駕駛規(guī)律的日常行車路程數(shù)據(jù)。將第四步計(jì)算出的美國私家車日行駛里程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為滿足我國私家車行駛規(guī)律的日行駛里程數(shù)據(jù)；（6）計(jì)算充電時長。計(jì)算得到該輛電動汽車的充電時長：（7）計(jì)算電動汽車充電負(fù)荷。按照得到的初始充電時間X，以及充電時間長度t可以看出，電動汽車僅在[x，x+T]時段內(nèi)，根據(jù)功率進(jìn)行充電，使得第f個電的充電負(fù)載可以計(jì)算車輛，然后將該負(fù)載疊加在總的i-1電動車充電負(fù)載上，最后獲得總的電動車充電負(fù)載曲線。圖3-5基于蒙特卡洛法的無序充電負(fù)荷計(jì)算流程圖利用上面的電動汽車充電負(fù)荷計(jì)算方法，平均每輛電動汽車充電負(fù)荷曲線在一天通過MATLAB仿真軟件繪制，當(dāng)EV值為1000，充電功率6KW，如圖3-6所示。圖3-6單輛電動汽車的平均充電負(fù)荷曲線3.3本章小結(jié)本章側(cè)重分析電動汽車充電障礙分析模型，以及負(fù)荷計(jì)算方法，分別對影響電動汽車充電負(fù)荷的關(guān)鍵因素展開了研究，依次對電動汽車駕駛規(guī)律、電動汽車規(guī)模、電動汽車充電方式，以及動力電池充電特點(diǎn)展開了分析，并提出科學(xué)的假設(shè);然后，按照燃料車對美國運(yùn)輸部的統(tǒng)計(jì)信息，對電動汽車行駛的模型進(jìn)行分析，涵蓋了日常駕駛里程，以及結(jié)束時間概率模型，近似正態(tài)分布，以及對數(shù)正態(tài)分布;最后，對根據(jù)MonteCarlo方法的無序充電負(fù)荷計(jì)算模式，展開了分析，利用MonteCarlo方法，對電動汽車駕駛規(guī)則展開了模擬。通過與概率曲線比較驗(yàn)證了仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，總結(jié)了通過蒙特卡洛法計(jì)算無序充電負(fù)荷的計(jì)算流程，并畫出了EV規(guī)模為1000輛、充電功率為6kW時單輛電動汽車的平均充電負(fù)荷曲線。第4章規(guī)?；妱悠囍悄艹潆姴呗匝芯?.1基于峰谷電價(jià)的動態(tài)排序充電策略大型電動汽車，其無序接入，會直接影響配電網(wǎng)的運(yùn)行，以及規(guī)劃，所以，有必要利用合理的充電調(diào)控措施，來指導(dǎo)，以及控制使用者充電，把充電負(fù)荷轉(zhuǎn)移到在負(fù)荷低谷期間，要滿足削峰填谷，峰谷價(jià)格政策，也發(fā)揮了相應(yīng)的作用。峰谷電價(jià)，是以每天電網(wǎng)的負(fù)荷曲線為依據(jù)，按照負(fù)荷水平變化的特點(diǎn)，將其劃分成一個以上的時段，每次用電量不同時對用電量，高峰負(fù)荷階段，電價(jià)相對高，低谷期價(jià)格有所下降，用這樣的經(jīng)濟(jì)措施引導(dǎo)使用者展開用電，抑制高峰時段不合理的負(fù)荷增長，同時又増加用電低谷時段的用電量，實(shí)現(xiàn)合理的分時段用電，提高電力設(shè)備的利用率與電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)采用峰谷電價(jià)政策時，EV用戶考慮到充電成本之后就會自覺的減少在負(fù)荷高峰時段的非緊急性充電，這部分充電負(fù)荷自然就被轉(zhuǎn)移到了電網(wǎng)負(fù)荷較低的時段，對于供電公司和EV用戶來說這是一種雙贏的結(jié)果。高峰負(fù)荷向負(fù)荷低谷的轉(zhuǎn)移使供電公司平衡了電力消費(fèi)狀況，降低了供電成本，獲得了更大的經(jīng)濟(jì)效益，而EV用戶則享受到了低用電電價(jià)的優(yōu)惠，減少了充電電費(fèi)，使EV使用成本降低，有利于電動汽車的發(fā)展與普及。所以，本文在峰谷電價(jià)政策的基礎(chǔ)上，分析了電動汽車充電控制的策略，指出了基于分時電價(jià)的動態(tài)排序收費(fèi)控制策略。該策略以降低由電動汽車充電引起的網(wǎng)損為優(yōu)化目標(biāo)，以變壓器功率上限和各節(jié)點(diǎn)電壓偏移為約束條件，來將有充電需求的電動汽車“擇優(yōu)”接入，并每隔一段時間（本文是6min）重新計(jì)算一次，對可以進(jìn)入電網(wǎng)進(jìn)行充電的電動車輛展開刷新。4.1.1動態(tài)排序的智能充電控制策略模型（1）目標(biāo)函數(shù)隨著經(jīng)濟(jì)社會的飛速發(fā)展，用于的生產(chǎn)的電能的能源規(guī)模也逐年增加，越來越多的能源轉(zhuǎn)化為電能以供用戶使用。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局出臺的，“二零一七年國民經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)”可見，二零一七年，我國能源消費(fèi)總額達(dá)到43億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相對于二零一六年上升了0.9個百分點(diǎn)，我國總發(fā)電量產(chǎn)能達(dá)到5.80萬億千瓦小時，相對于二零一四年上升2.9個百分點(diǎn),如果按照1度電等于0.334千克標(biāo)準(zhǔn)煤進(jìn)行計(jì)算，則用于發(fā)電的標(biāo)準(zhǔn)煤達(dá)到19.4億噸之多，占全國能源消費(fèi)總量45.1%，可以看出，生產(chǎn)電能是能源消耗的主要方式之一，如果通過經(jīng)濟(jì)調(diào)度降低電能損耗，必定會節(jié)約大量能源。電能損失通常出現(xiàn)在配電網(wǎng)中，按照有關(guān)資料現(xiàn)實(shí)，在中國的電網(wǎng)損耗方面，35~110kV輸電損失量的比例在22個百分點(diǎn)左右，78個百分點(diǎn)的配電網(wǎng)，其中，配電網(wǎng)的線損10kv，比例在36個百分點(diǎn)左右，配電網(wǎng)0.4kV損失量可占到42個百分點(diǎn)，減少配電網(wǎng)的損耗是十分關(guān)鍵的節(jié)約能源，以及增強(qiáng)其經(jīng)濟(jì)效率的措施。但是，大型電動汽車的充電，必然會增加配電網(wǎng)的功率損耗，減少電網(wǎng)運(yùn)作的經(jīng)濟(jì)性。所以，該策略旨在減少由EV充電造成的負(fù)載損耗，作為充電EV的優(yōu)化目標(biāo)。其表達(dá)式如下：其中，為系統(tǒng)總網(wǎng)損，為系統(tǒng)某條支路的線損，K表示第k個結(jié)點(diǎn)，t為對允許接入電網(wǎng)充電的電動汽車進(jìn)行更新的時間點(diǎn)，每隔6min更新一次，一天共240個點(diǎn)。（2）約束條件1）電壓約束電壓偏移，是測量電能質(zhì)量的一個關(guān)鍵指標(biāo)，其中，大型電動汽車充電系統(tǒng)的負(fù)荷增加，必然會給電網(wǎng)電壓質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)電壓降低，甚至是越限，對于配電網(wǎng)來說尤其如此。因此本文選取節(jié)點(diǎn)電壓為約束條件之一，以保證電網(wǎng)供電質(zhì)量，表達(dá)式如下：其中，和分別為節(jié)點(diǎn)電壓的上、下限值，2）變壓器功率上限約束變壓器，是電力系統(tǒng)各方面一個最關(guān)鍵的方面，負(fù)責(zé)變電，以及配電任務(wù)，變壓器可不可以保障經(jīng)濟(jì)運(yùn)營，以及有效運(yùn)行，很大程度影響了電網(wǎng)運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性，以及有效性。當(dāng)變壓器的負(fù)載率，在25個百分點(diǎn)至75個百分點(diǎn)間時，變壓器位于經(jīng)濟(jì)運(yùn)營之間，當(dāng)負(fù)載率位于50個百分點(diǎn)至60個百分點(diǎn)之間時，變壓器的運(yùn)營效率相對高。在很多的EV充電負(fù)載連接到電網(wǎng)時，充電負(fù)載疊加在傳統(tǒng)負(fù)載上。在高峰負(fù)荷期間，很大幾率造成變壓器過載，減少了電網(wǎng)運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性，乃至于導(dǎo)致跳閘變壓器的繼電器，給住戶的正常用帶來不良影響。所以，本文中，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)作功率，上限是一個制約因素，以確保電網(wǎng)的安全性，可靠性，以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)作。可見下列公式：其中，為系統(tǒng)總負(fù)荷，為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)k的負(fù)荷功率，為變壓器的額定容量，為系統(tǒng)功率因數(shù)，取為0.87。4.1.2動態(tài)排序的智能充電控制策略算法（1）電動汽車充電方式的設(shè)定智能充電基于峰谷分時電價(jià)在本文中包括兩種充電模式控制策略：立即充電，以及經(jīng)濟(jì)充電，但是經(jīng)濟(jì)充電，又涵蓋了非峰充電，以及谷期充電。立即充電立即充電即為“即插即充”的傳統(tǒng)無序充電方式，該種充電方式不受電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的控制，在接入電網(wǎng)之后，只要電網(wǎng)有能力為其充電，便會根據(jù)用戶設(shè)置的充電參數(shù)立即為其充電，無需等待。本充電方式主要是用于滿足有緊急充電需求的用戶。非峰期充電非峰期充電也可稱作避峰充電，它的特點(diǎn)是當(dāng)充電過程中若遇到負(fù)荷峰期會自動停止，待峰期過后繼續(xù)進(jìn)行充電。本充電方式主要用于滿足充電需求不是很緊急而且電池剩余電量相對較少，需要較長充電時間的用戶。谷期充電谷期充電即只在負(fù)荷的低谷時段為電動汽車充電，如果當(dāng)天負(fù)荷谷期充電無法滿足用戶的充電需求，則會在下一日谷期繼續(xù)完成充電。該種充電方式主要用于滿足充電需求不高，短時間內(nèi)不在用車，有足夠的時間為電動汽車充電的用戶。（2）電動汽車充電優(yōu)先級群體的劃分根據(jù)電動汽車用戶所選充電方式的不同，基于峰谷分時電價(jià)的動態(tài)排序智能充電控制策略將充電的電動汽車劃分為兩個優(yōu)先級群體。高優(yōu)先級群體采取立即充電，或是無序充電，其電動車輛是屬于高優(yōu)先級組。若是該組內(nèi)的電動車輛連接，如果符合以文的約束條件，電網(wǎng)將直接對電動車輛充電，但是采取具有充電模式的電動車輛，是最昂貴的車輛充電價(jià)格，不管在哪個時段接入均按峰時電價(jià)進(jìn)行結(jié)算。低優(yōu)先級群體在具有高優(yōu)先級組的電動車輛完全連接的情況下，具有經(jīng)濟(jì)充電，或有序充電的電動車輛是低優(yōu)先級組，并且如果電網(wǎng)仍然有足夠的容量給組充電，則電動車輛可以享受折扣在峰谷分時電價(jià)。在正常時段，以及谷底時段充電的電動車輛，依次根據(jù)正常時段電價(jià)，以及谷時段電價(jià)展開結(jié)算。電動車充電優(yōu)先級，充電方式，以及充電價(jià)格的對應(yīng)關(guān)系，可見表4-1。表4-1EV充電優(yōu)先權(quán)、充電方式、充電電價(jià)之間的對應(yīng)關(guān)系充電優(yōu)先權(quán)充電方式充電電價(jià)高優(yōu)先權(quán)群體立即充電峰時段充電低優(yōu)先權(quán)群體非峰期充電平時段電價(jià)谷期充電谷時段電價(jià)對具有充電要求的電動車輛，展開優(yōu)先排序的目的，旨在是通過經(jīng)濟(jì)方式，來指導(dǎo)電動車輛使用者的充電活動，盡可能讓不存在應(yīng)急充電情況的車輛，錯開峰值負(fù)載充電，以實(shí)現(xiàn)削峰填谷的作用。對于那些不接受電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的電動汽車用戶而言，則付出了更大的充電代價(jià)，但是獲得了高的充電優(yōu)先權(quán)。（3）動態(tài)排序的智能充電控制算法本文提出的基于峰谷分時電價(jià)的動態(tài)排序智能充電控制策略，所采用的排序控制算法分為兩層排序：外層排序和內(nèi)層排序。按照所選充電方式的不同，將接入電網(wǎng)的電動汽車劃分為兩個具有不同充電優(yōu)先級的群體，此過程為外層排序；在各自的優(yōu)先級群體內(nèi)以降低由電動汽車充電引起的網(wǎng)損為目標(biāo)，對需要充電的電動汽車再次進(jìn)行排序，此過程為內(nèi)層排序。然后在滿足約束條件的情況下將電動汽車按順序接入充電，并沒隔一段時間（6min）重新計(jì)算一次。如果在每次的EV排序計(jì)算中都要對網(wǎng)損進(jìn)行很多次重復(fù)計(jì)算的話，計(jì)算量過大，計(jì)算速度較低，因此為了滿足電力系統(tǒng)對實(shí)時計(jì)算的要求，本文通過計(jì)算每輛接入電網(wǎng)充電的電動汽車所引起的網(wǎng)損的微增量即網(wǎng)損微增率，來代替網(wǎng)損作為電動汽車的排序依據(jù)，以達(dá)到降低由電動汽車充電引起的網(wǎng)損的目標(biāo)，由于在系統(tǒng)同一節(jié)點(diǎn)接入的電動汽車充電負(fù)荷的網(wǎng)損微增率是相同的，只需要計(jì)算每個節(jié)點(diǎn)接入的充電負(fù)荷的網(wǎng)損微增率即可。因?yàn)榫W(wǎng)損既是全部節(jié)點(diǎn)功率的函數(shù)，也是所有節(jié)點(diǎn)電壓的函數(shù)，所以：分別求網(wǎng)損對節(jié)點(diǎn)功率和節(jié)點(diǎn)電壓的偏導(dǎo)數(shù)則有：極坐標(biāo)形式下的牛頓法潮流計(jì)算修正方程為:其中，雅克比矩陣為：代入上式可得：將上式轉(zhuǎn)置可得：對上式求解可得：通過上述方程，能夠得到每個節(jié)點(diǎn)，受到的有功負(fù)載的網(wǎng)損增加率瓦，也是電動車輛充電負(fù)載的網(wǎng)損增加率。然后在各自的優(yōu)先級群體內(nèi)按照網(wǎng)損微增率的大不對需要充電的電動汽車進(jìn)行排序，網(wǎng)損微增率較小的優(yōu)先接入充電，在保證約束條件的情況下依次接入。（4）動態(tài)排序的智能充電控制流程本文提出的動態(tài)排序的智能充電控制策略，以峰谷電價(jià)為基礎(chǔ)，利用電價(jià)引導(dǎo)電動汽車用戶根據(jù)自己的充電需求選擇不同的充電方式，同時獲得了不同的充電優(yōu)先權(quán)，