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基于电动汽车无功补偿的配电网分布式电压自律调控策略研究：理论、实践与展望

一、引言

1.1研究背景与意义

1.1.1研究背景

随着全球能源危机和环境污染问题的日益严峻，电动汽车作为一种清洁能源交通工具，受到了广泛关注和大力推广。根据国际能源署（IEA）的统计数据，全球新能源汽车的市场渗透率在过去十年呈指数级增长，从2015年不足1%的市场份额，到2023年已经突破15%左右。中国作为全球最大的新能源汽车市场，2023年新能源汽车普及率已达到约28%，且增长态势迅猛。

电动汽车的大规模接入给配电网带来了诸多影响。一方面，电动汽车充电行为具有随机性和不确定性，大量电动汽车同时充电可能导致配电网负荷急剧增加，引起电压跌落、功率损耗增大等问题。另一方面，电动汽车的充电设备多为电力电子装置，这些装置在运行过程中会产生谐波，污染配电网电能质量。此外，随着分布式电源在配电网中的广泛应用，配电网逐渐从传统的无源网络向有源网络转变，其运行特性和控制要求发生了显著变化。分布式电源的间歇性和波动性，与电动汽车充电的不确定性相互叠加，使得配电网的电压调控问题变得更加复杂和严峻。传统的配电网电压调控方法，如调节变压器分接头、投切电容器等，已难以满足新形势下配电网电压稳定的要求。因此，研究基于电动汽车无功补偿的配电网分布式电压自律调控策略具有重要的现实意义。

1.1.2研究意义

从提升配电网稳定性角度来看，通过利用电动汽车的无功补偿能力，可以有效改善配电网的电压分布，减少电压波动和电压偏差。当配电网中出现电压跌落时，电动汽车可向电网注入无功功率，支撑电压恢复；当电压过高时，电动汽车可吸收无功功率，降低电压水平，从而增强配电网应对负荷变化和分布式电源接入的能力，提高配电网的稳定性和可靠性。

在促进电动汽车发展方面，本研究有助于提高电动汽车的使用价值和经济效益。若电动汽车能够参与配电网的无功补偿服务，车主可获得一定的经济补偿，这将激励更多消费者购买和使用电动汽车。此外，合理的电压调控策略可以减少电动汽车充电设备因电压异常而造成的损坏，延长设备使用寿命，降低充电成本，进一步推动电动汽车的普及和发展。

从能源综合利用角度出发，实现电动汽车与配电网的协同互动，能够优化能源资源配置，提高能源利用效率。电动汽车作为一种移动的储能单元，在用电低谷期充电，储存电能；在用电高峰期放电或提供无功补偿，将电能回馈给电网，有助于平衡电力供需，降低发电成本，促进可再生能源的消纳，推动能源的可持续发展。

综上所述，开展基于电动汽车无功补偿的配电网分布式电压自律调控策略研究，对于提升配电网稳定性、促进电动汽车发展以及实现能源综合利用具有重要的理论和实践意义，对推动智能电网和新能源汽车产业的协同发展具有积极的促进作用。

1.2国内外研究现状

在电动汽车无功补偿方面，国外研究起步较早。美国学者[学者姓名1]等人在早期就对电动汽车的充放电特性进行了深入研究，通过大量实验数据建立了精确的电动汽车充电负荷模型，为后续研究电动汽车对电网的影响及无功补偿潜力奠定了基础。他们发现，电动汽车的充电行为具有明显的时空分布特性，不同地区、不同时间段的充电需求差异较大，这为利用电动汽车进行无功补偿提供了多样化的可能性。欧盟一些国家则侧重于研究电动汽车参与电网无功补偿的商业模式和激励机制。例如，德国[学者姓名2]提出了一种基于市场机制的电动汽车无功补偿服务定价模型，通过经济激励措施引导车主合理调整电动汽车的充放电策略，使其在满足自身出行需求的同时，为电网提供有效的无功补偿服务，该模型在德国部分地区的试点应用中取得了较好的效果，提高了电动汽车参与无功补偿的积极性。

国内在电动汽车无功补偿领域也取得了丰硕的成果。文献[文献名1]提出了一种基于智能充电控制的电动汽车无功补偿策略，该策略通过实时监测电网电压和无功功率需求，动态调整电动汽车的充电功率和无功补偿量，实现了电动汽车与电网的双向互动，有效改善了电网的电压质量。在实际应用方面，我国一些大城市如上海、深圳等地，已经开展了电动汽车参与电网无功补偿的示范项目。通过对大量电动汽车充电数据的分析和实时监测，利用智能充电控制系统，实现了对电动汽车无功补偿的精细化管理，显著提升了配电网的稳定性和电能质量。

在配电网电压调控方面，国外在先进控制技术应用和理论研究方面较为领先。美国电力科学研究院（EPRI）研发了一种基于分布式智能控制的配电网电压调控系统，该系统利用分布在配电网各个节点的智能传感器和控制器，实时采集电网运行数据，通过分布式计算和优化算法，实现对配电网电压的快速、精准调控。欧洲一些国家则注重将储能技术与配电网电压调控相结合，通过配置大容量的储能设备，在电网电压波动时进行快速充放电，平抑电压波动，提高配电网的稳