基于电动汽车负荷的风力发电有效载荷能力计算评估

摘要

随着国家十三五规划的持续推进，我国经济高速发展，社会不断进步，科技水平日益昌盛。在这样繁荣的大环境下，人民的生产和生活方式也日新月异，导致人们生产活动与生活对资源以及能源的需求也在持续增加，也就给生态和生活环境造成了巨大压力。与此同时全球能源危机和环境问题的日益突出，因此更加凸显了我国可持续发展战略的重要性。风力发电等新能源开始投入运用并普及，电动汽车等新型交通工具走进千家万户。与传统能源相比，可再生能源出力的随机性和间歇性增加对电网的稳定性和可靠性等方面带来了新的挑战，同时电动汽车负荷也使得电网可靠性承受更大的负担。因此，不仅要对有电动汽车接入的传统电网进行可靠性评估，也要进一步研究风电场对含电动汽车充电负荷的电力系统可靠性的贡献。
　　本文首先建立起电动汽车的充电负荷模型。考虑电动汽车充电的几种影响因素，利用统计学原理，拟合得到电动汽车开始补充电能的时刻的概率密度曲线，运动距离的概率密度曲线。根据电动汽车电池的充电特性，以及汽车的行驶特点求，采用蒙特卡洛模拟法计算和绘制出电动汽车充电功率曲线。从而了解充电负荷的基本特点以及对系统的影响。介绍了几种风速模型以及风力发电机的基本原理，根据实际测量的全年风速数据，结合风电机的出力特性，计算并建立了风电机组的出力模型。
　　以IEEE-RTS79测试系统为平台，建立起含风力发电场和电动汽车负荷的电力系统可靠性模型。采用基于序贯抽样原理的蒙特卡洛模拟法，对电动汽车负荷接入的电力系统可靠水平进行计算，并分别考察了，电动汽车，风力发电以及二者同时存在的情况下对电力系统可靠性的影响。定义了一种基于电动汽车负荷的风力发电有效载荷能力，考察同一可靠性水平下，风电场装机容量和电动汽车充电负荷的匹配情况。
　　为了充分发挥风力发电的作用，保证电力系统可靠性的基础上，进一步提升基于电动汽车负荷的载荷能力。在电动汽车技术不断进步并投入使用的背景下引入了V2G（vehicles-to-grid）技术的概念以及V2G管理系统。概括并阐述了V2G技术的基本原理，在V2G模式的基础上，阐明对电动汽车充电行为进行控制的可能性。在此基础上，提出并试验了考虑风电出力特性的电动汽车充电负荷曲线。目的是使电动汽车充电功率保证实际需求的情况下，与风力发电协同匹配，进一步提高风电利用率，实现电动汽车与新能源发电协调发展。经过计算，并将结果进行对比和评估，可以看出，基于风电出力特性的控制策略能够提高含风电场及电动汽车的电力系统可靠性，并增强风电场对电动汽车的有效载荷能力。

目录

声明

摘要

1．1 课题研究背景和意义

1．2 电动汽车产业发展现状

1．2．1 电动汽车研究现状

1．2．2 国内外电动汽车工业现状

1．2．3 电动车充能带来的问题

1．3 风力发电研究现状

1．3．1 风力发电研究概况

1．3．2 含电动汽车及风力发电的电力系统研究现状

1．4 课题主要内容

2．1 引言

2．2 电动汽车的电池特性

2．3 电动汽车充电负荷影响因素

2．3．1 充电负荷影响因素分析

2．3．2 电动汽车开始补充电能的时刻分布规律

2．3．3 一天24小时行驶公里数分布规律

2．3．4 电动汽车电池充电特性

2．4 电动车充电功率的合理假设

2．5 电动汽车补给电能功率计算方法

2．5．1 蒙特卡洛方法简介

2．5．2 电动汽车充电负荷计算模型

2．5．3 电动汽车充电功率曲线的计算流程

2．6 电动汽车充电负荷计算实例

2．7 本章小结

第三章 风力发电建模及并网特性分析

3．1 风力发电机出力特性

3．1．1 风资源特性分析

3．1．2 风力发电机基本原理

3．2 风电机组可靠性模型

3．2．1 风速模型

3．2．2 风电机组出力模型

3．2．3 风电机组停运模型

3．3 本章小结

第四章 基于电动汽车负荷的风力发电有效载荷能力

4．1 引言

4．2 电力系统可靠性计算方法

4．2．1 电力系统可靠性评估指标

4．2．2 蒙特卡洛算法基本原理

4．2．3 IEEE-RTS79系统简介

4．3 电动汽车与风力发电系统可靠性模型

4．3．1 电动汽车随机充电功率对电力系统可靠性影响分析

4．3．2 风力发电与电力系统可靠性的关系评估

4．4 风力发电容量可信度计算

4．4．1 风力发电容量可信度定义

4．4．2 风电场有效载荷能力计算方法

4．4．3 基于电动汽车充电负荷的风力发电有效载荷能力计算

4．5 算例分析

4．6 本章小结

第五章 电动汽车可控充电对风电可信度影响的研究

5．1 引言

5．2 V2G技术的应用

5．2．1 V2G技术的定义

5．2．2 V2G技术历史

5．2．3 V2G技术原理

5．3 电动汽车充电控制策略对风电并网可靠性影响研究

5．3．1 电动汽车充电控制的可行性

5．3．2 基于风电出力特性的电动汽车充电策略

5．4 电动汽车充电控制策略下的风电可信容量计算及分析

5．4．1 电动汽车有序充电功率计算

5．4．2 电动汽车在一定充电策略控制下对风电并网可靠性的影响

5．5．2 基于可控充电负荷的风电场有效载荷能力分析

5．5 算例分析

5．5．1 考虑风电出力特性的系统可靠性分析

5．6 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢