考虑新能源接入的电动汽车充换电站优化运行研究

摘要

随着可再生新能源的大量接入，其出力随机性和波动性增加了系统消纳新能源的难度。电动汽车的大量普及提供了平抑新能源波动的可行性，通过电动汽车负荷聚合的方式是一种有效的解决方法，但是目前对于电动汽车负荷如何聚合还缺乏相应的理论指导。同时，电动汽车的可调度潜力时刻发生变化，需要充分挖掘其可调度潜力，进而参与系统调度，提供辅助服务。
　　电动汽车目前发展迅猛，未来将对电力系统产生较大的冲击;可再生新能源的大量接入在给电网带来清洁能源的同时也给电网带来了难以消纳的问题。而V2G技术的日渐成熟为电动汽车参与系统调度提供了坚实的基础。本文从电动汽车能够存储电力的特性出发，对其优化运行和参与系统经济调度进行了研究。
　　首先，概述了对电动汽车负荷进行聚合以及其充放电行为进行优化调度的必要性，阐述了电动汽车负荷聚合以及充放电调度在国内外的发展现状以及研究现状。
　　其次，提出一种微电网中电动汽车换电站的经济运行模式，根据不同时段电动公交车对于换电电池的需求，考虑新能源的出力波动性和随机性，结合从外电网的购电成本以及微电网内可控微型电源的发电成本，优化换电站对于站内电池的充放电行为，使得微电网的运行成本最低。算例结果表明，本文给出的经济运行模型可以在不影响电动公交车使用需求的前提下使得微电网的运行成本降低，可再生新能源的接入亦能降低微电网的购电需求和可控微型电源的发电需求。
　　然后，基于Electric Power Hub(EPH)的概念，以经济效益最优为目标，提出电动汽车静态聚合模型与动态聚合模型。在静态聚合模型中，以削减购电成本为主要目标，期望通过聚合的模式提升EPH的中长期合约电量占比;在动态聚合模型中，通过跟踪各个EPH的可调度潜力，结合系统的边际发电成本和EPH参与放电调度的调度成本，灵活的确定参与放电调度的对象和相应的调度容量，并且做到了在经济上削减系统调度部门的调度成本。
　　最后，建立了电动汽车参与日前调度以及实时调度的模型。在日前调度模型中，通过对电动汽车行为的仿真确定日前调度的最佳时段，进而确定并优化各个EPH在对应调度时段的调度容量;在实时调度模型中，在非调度时段，合理安排充电时段，使得利益最大化，在调度时段，对接入电动汽车进行实时调度，使得其与日前调度的计划偏差最小。算例结果表明，电动汽车通过聚合参与系统调度可以显著减少系统的峰谷差率，进而削减电力系统的运行成本。

目录

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摘要

图目录

表目录

第一章 引言

1．1 课题背景与研究意义

1．2 国内外发展现状

1．2．1 国内电动汽车发展状况

1．2．2 国外电动汽车发展状况

1．3 国内外研究现状

1．3．1 电动汽车负荷建模

1．3．2 考虑新能源接入的电动汽车充放电调度

1．4 本文的主要工作

第二章 微电网中电动汽车换电站经济运行优化

2．1 电动公交车换电需求模型

2．2 电动汽车换电站EVBES经济运行模型

2．2．1 目标函数

2．2．2 约束条件

2．2．3 基于遗传算法的模型求解

2．3 算例分析

2．3．1 场景与参数设定

2．3．2 结果与分析

2．4 小结

第三章 基于区域划分的电动汽车负荷聚合模型

3．1 基于代理商的电动汽车充电设施的区域性划分

3．2 Electric Power Hub概述

3．2．1 基于代理商的EV区域充电设施的可调度潜力分析

3．2．2 Electric Power Hub的获利模式

3．3 Electric Power Hub负荷的二维聚合

3．3．1 中长期合约电量占比指标

3．3．2 基于经济性指标最优化的EPH静态聚合模型

3．3．3 基于可调度潜力最大化的EPH动态聚合模型

3．4 算例分析

3．4．1 静态聚合

3．4．2 动态聚合

3．5 小结

第四章 考虑新能源接入的大规模电动汽车充放电调度

4．1 电动汽车充放电调度框架

4．2 电动汽车充放电模型

4．3 电动汽车日前调度计划优化模型

4．2．1 调度时段优化策略

4．2．2 调度容量优化策略

4．4 电动汽车实时调度模型

4．4．1 实时调度模型

4．4．2 电动汽车接受调度的条件决策

4．4．3 日前调度与实时调度流程耦合

4．5 算例分析

4．5．1 场景及参数设定

4．5．2 日前调度计划优化仿真分析

4．5．3 EPH实时调度计划确定优化仿真分析

4．5．4 EV渗透率灵敏度分析

4．6 小结

第五章 总结和展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和参与的课题

致谢