含分布式光伏和电动汽车的配电网电压特性研究

摘要

近年来，电动汽车作为一种新型用电设备，已经零散出现在配电网用户端。在电动汽车保有量持续快速增长和新能源产业不断深入发展的背景下，未来必将出现规模化电动汽车与分布式光伏共同接入配电网的场景，这将会极大地改变配电网现有的电能供需平衡和潮流分布，影响电网运行状况。而电压作为电网的主要参数之一，能够有效地反映电网运行的安全性与稳定性，因此，研究配电网电压特性具有较强的现实意义。 配电网电压特性可分为电压分布特性和电压稳定特性，这两种特性皆与配电网负荷变化密切相关，在日间，在考虑原有负荷不变的前提下，配电网负荷变化主要电动汽车负荷引起。其中，电动汽车负荷受电动汽车时空分布特性和其并网行为影响，具有高度复杂的随机性和区域差异性，现有文献对电动汽车负荷的研究较少，研究方法较为局限，无法科学、准确反映日间电动汽车负荷对电压特性的影响程度。 本文分析了电动汽车负荷的建模过程，融合出行链理论和蒙特卡洛模拟法构建了新型电动汽车时空分布模型。此模型能够精细反映电动汽车日间出行过程中行驶、停驻等状态的动态变化规律，具有贴近实际、结构简单、易于实现等突出优点。在此模型的基础上，研究了不同并网行为下电动汽车负荷对配电网电压特性的影响，进而制定了兼顾电网要求和用户意愿的电动汽车有序充放电调控策略。对比算例表明，此调控策略下的电动汽车负荷能够平抑节点电压波动、杜绝越限情况、改善全网电压稳定性。 值得注意的是，在分布式光伏出力不足时段，即使电动汽车有序接入配电网，电压稳定特性仍有很大的提升空间，同时，配电网网络有功损耗的升高也成为一个不容忽视的问题。为解决电动汽车并网后产生的新问题，本文区别于传统无功优化多专注于提升电网运行经济性的单一化目标，以兼顾增稳、降损为双重目标构建了配电网无功优化模型。按照无功补偿的典型研究思路，提出了综合无功灵敏度指标以选择最佳无功补偿节点，并基于“模糊—权重”理论对无功补偿目标函数实现了数量上的科学转化，利用粒子群算法的改进型——混沌粒子群优化（CPSO）算法求解无功补偿量。结果表明，本文进行的无功补偿措施可以有效控制网络有功损耗的升高，并与电动汽车有序调控策略一道对配电网电压特性产生积极的、有益的影响。

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第1章 绪论

1.1 背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 分布式光伏发电出力模型

1.2.2 电动汽车充电负荷建模及其对配电网电压特性的影响

1.2.3 无功优化的研究方向

1.3.1 本文研究内容

1.3.2 章节安排

第2章 配电网电压特性分析方法

2.1 引言

2.2 有功负荷变化下的配电网电压分布特性分析

2.3 配电网电压稳定特性分析及静态稳定性L指标

2.4 分布式光伏出力模型选择及其并网点在潮流计算中的处理

2.5 基础算例

2.6 本章小结

第3章 电动汽车的时空分布模型及有序充放电调控

3.1 引言

3.2.1 电动汽车出行链概念及特征变量

3.2.2 电动汽车出行链变量模拟方法

3.2.3 NHTS数据算例与结果分析

3.3 时空分布模型下的电动汽车充放电行为

3.3.1 无序充电行为

3.3.2 有序充放电调控策略

3.4 本章小结

第4章 以增稳降损为目标的配电网无功优化

4.1 引言

4.2 分布式光伏出力和电动汽车负荷的处理

4.3 以综合无功灵敏度为指标的无功补偿节点选址

4.4.1 无功优化模型

4.4.2 利用混沌粒子群算法求解无功优化模型

4.5 算例

4.6 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果

致谢