宋志成开题报告 计及电能质量影响的电动汽车充电站规划研究.pptVIP

计及电能质量影响的电动汽车充电站规划研究 学 生：宋志成 导 师：王勋 教授 专 业：电气工程 1 一、课题的来源、目的和意义 1、课题的来源：校立课题 2、目的和意义： 随着社会经济快速发展和人民生活水平不断提高，中国汽车化进程不断加快，汽车消费需求旺盛，汽车保有量保持快速增长（2020年将达到3亿辆）。传统的燃油汽车大多具有高污染、高能耗等特点，已经成为危害人类生存环境的罪魁祸首。中国人口众多，能源消耗巨大，面临着节能减排的重大压力，传统汽车的排放量大，污染严重；而电动汽车无污染、噪音低，能源效率高，能量来源多样化，发展电动汽车将是解决环境污染、能源短缺等问题的最佳途径。 * 当前和今后一段时间内，我国电动汽车产业将步入快速发展时期，根据科技部《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》，到2015年，我国将在在20个以上示范城市和周边区域建成由40万个充电桩、2000个充换电站构成的网络化供电体系，到2020年，我国的纯电驱动电动汽车将实现规模产业化。 数量众多、容量巨大的电动汽车充电站将会集中出现，大量电动汽车的充放电行为将会给配电网的运行带来较大影响，特别会对配电网的电能质量如谐波、电压跌落等产生影响，图1所示为某充电站在充电时进线电压、电流的波形图，从图中可以看到，充电站对配电网产生了较为明显的谐波影响。而未来随着充电站规模的扩大、容量的增加、人们对快速充电时间要求的提高，充电站对配电网电压冲击的影响将不容忽视，由于大容量快速充电而引起的电压跌落、电压畸变将会更为明显。 * * 随着未来科技的发展，精密电子设备在生产和生活中将扮演越来越重要的角色，因而，人们对配电网电能质量的要求将会越来越高。随着智能电网建设的推进，用户电力(Customer Power)技术的发展，电力公司供电的电能质量将和经济效益直接相关。在配电网结构确定的情况下，除了在充电站采取一定的提高电能质量的方法外，在进行电动汽车充电站规划时，考虑充电站运行对配电网电能质量产生的影响也是十分必要的。 图1 电动汽车充电时输入侧的电压电流波形图  2.1 对电能质量的影响研究 电动汽车接入对电力系统的影响主要集中在配电网。电动汽车充电负荷与常规负荷相比，具有时空随机性强的特点，给配电网运行带来了更多的不确定性。研究表明，电动汽车充电站的接入对配电网电能质量的影响包括电压下降、谐波污染和三相不平衡，电能质量的各个方面都会受到电动汽车充电站的影响。 二、电汽车充电站的研究现状 * * 2.2电动汽车充电站的经济性研究 电动汽车充电站的经济性包括两方面：充电站建设成本和配电网经济运行。文献[23-32]主要研究了电动汽车充电站的建设成本对其选址规划的影响，其中主要考虑建设费用包括基本设备费用、线路改造费用、运行成本、维护成本、土地征用费用。 在配网经济运行方面，主要研究电动汽车接入后对配电网网损[33-38]和配电变压器寿命[39-42]的影响。文献[39]采用蒙特卡罗仿真方法分析在 25%和50%渗透率下电动汽车充电对2个岛屿配电网网损的影响。文献[40]研究了电动汽车充电对配电变压器寿命的影响，仿真结果表明，电动汽车的接入将减损配电变压器的寿命，尤其当电动汽车用户使用240V充电且不施加任何控制措施时，对变压器的负面影响将更加突出。 * 目标函数 运行成本（充电成本、电气设备电能消耗成本、滤波补偿成本、人力成本） 运行成本（充电桩、变压器、国定成本、征地成本） * 维护成本（充电机维护、变压器维护，其他设备维护） 系统网损费用 约束条件 变压器容量约束 无功补偿上下限约束 节点电压幅值的上下限约束 馈线最大电流约束 允许接入的电动汽车最大电功率约束 充电站的日均负荷率约束 功率因素约束 * 数学模型 基于目标函数和约束条件，电动汽车充电站的最优规划数学模型可概括为 2.3.优化算法的研究 用于电力系统优化运行的传统优化算法主要有:线性规划法、非线性规划法、二次规划法、动态规划法[43-51]等; 另外，还有遗传算法、神经网络、蚁群算法等智能优化算法[52-54]。下面就这几种算法的优缺点总结如下表1-3所示. 表1 电力系统优化算法比较 * 算法 优点 缺点 线性规划法 算法成熟，应用广泛 只能处理单阶段优化，不易处理约束 非线性规划 能处理约束问题，精度较高 收敛性不稳，应用性不强 二次规划法 可处理等式和不等式约束 适用范围小 动态规划法 能处理复杂约束的优化问题 计算效率低，易出现“维数灾” 智能优化法 寻优能力强，能处理复杂的优化问题 迭代次数多，计算速度和效率是关键 三、本课题研究的主要