电动汽车充换电站与光伏发电协同调度技术的研究

摘要

近年来，电动汽车数量迅速增长，但其充电所消耗的电能大部分仍来自燃煤发电，实际所产生的大气污染物排放相对于传统燃油汽车污染物排放并没有显著降低。而光伏发电并网经常遇到电网需求低谷期无法上网，出现“弃光”现象，并且输出功率随气候实时变动较大，对系统调度增加了难度。为取得显著的减排效果，可以将间歇性电源发电与电动汽车充换电基础设施直接建立关联，通过两者的协同调度实现间歇性电源的局域和广域消纳。本论文重点对一体化光伏发电和电动汽车充换电站协同调度进行了研究，并提出了适应于工程的简化调度模型。
　　首先，论文提出了电动汽车和光伏发电集成并网的潜力，指出了一体化光伏发电和电动汽车充换电站协同调度的意义。接着论文提出了配电网电动汽车充换电接入和服务能力，分析了充换电设施的服务能力和电动汽车的充换电需求，在两者的基础上讨论了配电网电动汽车的接入能力，并提出了分析模型。充电服务网络的规划布局应结合电网规划统筹考虑，在新的变电站布点及容量安排时一并考虑充换电站的需求。
　　其次，论文进行了协同调度的概念和原理的分析，研究了光伏电源和储能装置协同调度的主要问题和基本原理，讨论了电动汽车充换电站和光伏发电协同调度的动态规划理论模型，对光伏发电、电网常规负荷和电动汽车充换电需求分别进行预测，提出了预测模型，并分别给出了光伏上网型一体化站和光伏就地消纳型一体化站的协同调度动态规划理论模型。
　　最后，基于协同调度动态规划理论模型，论文提出了适应于工程应用上的简化协同调度模型，分别给出了常规调度算法和紧急调度控制模式。常规调度模型中首先对常规负荷进行高峰期和低谷期时间段的划分，进行时间分区间讨论，分别对每个负荷区间段的时刻值按负荷大小进行排序，每个区间段的调度按照最低谷时刻优先充电、最高峰时刻优先放电的原则进行充放电控制。另外，当电网发生故障出现停电时，紧急调度模式中将电动汽车充换电站中储能电池电能进行并网提供给电网常规负荷用电，减少了经济损失。
　　一体化光伏发电和电动汽车充换电站协同调度利用充换电站储能电池的储能技术，弥补了光伏电源的无规律、间断性特点。本文提出的工程应用简化模型为协同调度在工程上的应用提供了基础。通过两者的互补性使电动汽车、光伏发电和电网三者相互协调，满足电动汽车充换电需求、提高光伏发电的利用率和降低电网的峰谷差率，提高电网运行的经济性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 电动汽车和光伏发电集成并网的潜力

1．2 电动汽车和光伏发电接入配电网的影响

1．2．1 电动汽车接入电网的影响

1．2．2 光伏发电接入电网的影响

1．2．3 电动汽车和光伏发电集成并网的影响

1．3 本文的主要工作

第2章 配电网电动汽车充换电接入和服务能力

2．1 电动汽车充换电需求分析

2．2 充换电设施服务能力分析

2．2．1 单站日服务能力测算

2．2．2 单日区域内服务能力测算

2．2．3 高峰期服务能力测算

2．2．4 充换电设施服务半径分析

2．3 电动汽车在配电网中的接入能力分析

第3章 一体化光伏发电和电动汽车充换电站的协同调度

3．1 协同调度的基本问题

3．2 协同调度的基本原理

3．3 协同调度动态规划理论模型

3．3．1 光伏发电预测

3．3．2 电网常规负荷预测

3．3．3 电动汽车充电功率预测

3．3．4 一体化调度系统的动态规划模型

第4章 协同调度工程应用简化模型

4．1 光伏上网型一体化站协同调度工程应用简化模型

4．1．1 常规调度算法

4．1．2 紧急调度控制模式

4．2 光伏就地消纳型一体化站协同调度工程应用简化模型

4．2．1 常规调度算法

4．2．2 紧急调度控制模式

4．3 算例分析

4．3．1 常规调度仿真结果

4．3．2 紧急调度控制仿真结果

第5章 结论与展望

附录

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所发表的论文成果