大规模电动汽车接入对电网影响研究

摘要

当今社会，不可再生能源日益减少，环境污染问题不可小觑，电力资源在社会各方面的作用越来越突出，利用电动汽车电池作为一种储能设备，对于缓解电网压力具有非常重要的意义。随着电动汽车技术的快速发展，电动汽车在欧美、日本等发达国家率先进入研发并投入商业应用，在我国，电动汽车的发展虽然起步较晚，但是，如今也在大力发展之中。电动汽车的充放电行为对电力系统运行的影响也越来越大，然而如果不对大规模电动汽车的充放电行为加以控制，电动汽车充放电会对电力系统调度及负荷产生负面影响，甚至会造成“反调峰”后果。人们对于电动汽车接入电网对电力系统的影响及对其控制的研究刚刚起步，研究大规模电动汽车接入电网的影响并对其加以控制有着重要的意义。本文基于此对大规模电动汽车充放电行为展开了研究。
　　 动力电池作为电动汽车的能量来源，是电动汽车的核心，相当于常规汽车的燃油。电池的化学特性决定了电池的基本性能。动力电池可分为铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池和燃料电池。电动汽车电池的性能决定了其充放电的功率、时间等。目前，电池的充电技术有常规充电、快速充电及更换电池三种方法。常规充电速度慢，但充电电流小;快速充电充电时间短，但充电电流较大，对电网冲击大;更换电池组速度快，但成本较高，且需要换电站。三种方法各有优势，研究如何分配电动汽车的充放电模式也是本文的研究方向之一。
　　 首先，本文总结了电动汽车的发展及其对电网的影响，并对当前的主流电池及其模型进行了深入的总结分析。在已有的电池充放电模型基础上，详细分析了各类电池的充放电特性，比较分析了电池在各阶段的特点。总结分析发现，在保留电池20％电量的情况下，电动汽车电池的充放电近似为一条直线，简化了电池充放电波形。
　　 其次，在已有的电池数学模型的基础上，利用Advisor软件自带的电池充放电模型，总结分析了各类电池的充放电性能，研究电动汽车的出行规律，建立了大规模电动汽车常规充电、快速充电及更换电池聚合效应模型。分别对这三种模式下充放电曲线进行分析，讨论了三种方法不同比例对电力系统的影响。总结分析发现，常规充电电流平稳，适合大量的电动汽车;快速充电电流大，对电池寿命有影响，少量电动汽车可以按照该方式充放电;更换电池需要换电站，且成本较高，数量较少。
　　 最后，将电动汽车充放电聚合效应曲线与实际电网负荷曲线进行对比分析，研究电动汽车聚合效应对电力系统的影响。并对比分析了常规充电、快速充电、更换电池及三种方式搭配的效果。结果表明，在对大规模电动汽车的适当引导下，大规模电动汽车充放电行为对电网有削峰填谷的作用;快速充电对电网负荷产生冲击，因此应尽量减少快速充电的比例，更换电池组可以合理的安排充放电时间，理想的实现削峰填谷，可以增加更换电池电动汽车数量。
　　 总之，本文研究实现了大规模电动汽车充放电在实现电力系统负荷削峰填谷的同时，电动汽车充放电模式得到了优化，对于推动电动汽车的大规模发展及并网有着十分重要的理论意义和工程应用价值。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 背景和意义

1．2 国内外电动汽车发展现状

1．3 本文的主要工作

第二章 电动汽车行业的政策激励分析

2．1 国外电动汽车行业政策激励

2．1．1 美国政策激励

2．1．2 日本政策激励

2．1．3 欧盟政策激励

2．2 国内电动汽车行业政策激励

2．2．1 国内电动汽车行业政策优惠

2．2．2 国内电动汽车行业的经济支持

2．3 本章小结

第三章 南京市电动汽车发展状况概况

3．1 电动汽车类型

3．1．1 纯电动汽车

3．1．2 混合动力电动汽车

3．1．3 燃料电池电动汽车

3．2 南京市电动汽车及发电现状

3．3 南京市电动汽车发展规划

3．3．1 南京市电动汽车保有量预测

3．3．2 电动汽车充换电站布局规划

3．4 本章小结

第四章 电动汽车充放电模型

4．1 仿真软件介绍

4．2 电池模型

4．2．1 电动汽车电池

4．2．2 ADVISOR电池模型

4．3．2 ADVISOR电池充放电模型

4．3 本章小结

第五章 电动汽车聚合效应对电网影响分析

5．1 电动汽车充电技术

5．1．1 常规充电

5．1．2 快速充电

5．1．3 更换电池

5．2 大规模电动汽车充放电技术

5．2．1 充放电模型假设

5．2．2 大规模电动汽车聚合效应

5．3 南京市的用电量现状

5．4 电动汽车充放电聚合效应对电网的影响分析

5．5 本章小结

第六章 电动汽车智能充换电服务网络与配电网协调研究框架

6．1 研究框架

6．2 本文总结

参考文献

致谢