电动汽车充电负荷预测的研究
摘 要 随着社会的发展，环境污染和能源短缺的问题越来越严重。作为新能源交通工具的电动汽车越来越受到人们的关注，电动汽车的主要优点是环境污染小和能源利用率高，而且电是可再生能源。当少数电动汽车接入电网时，并不会对电网产生影响，但是当未来大规模的电动汽车接入电网时，将会对电网的正常运行和控制带来严峻的挑战。为了应对未来大规模电动汽车接入电网，要对电动汽车负荷进行预测，然后分析电动汽车充电负荷对电网的影响。主要包括以下几个方面的内容：在对电动汽车充电负荷建模时,需要充分考虑充电功率,起始荷电量,起始充电时间以及电动汽车的规模这些因素的影响；重点分析不同类型电动汽车的运营状况和充电特性，应用蒙特卡洛模拟法计算电动汽车充电负荷,预测未来电动汽车充电负荷曲线。摘 要 1
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景和问题的提出 1
1.1.1 课题研究的背景 1
1.1.2 问题的提出 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 电动汽车充电对电网的影响 1
1.3.1 无序充放电 1
1.3.2 有序充放电 2
1.4 本文的主要工作 2
第二章 影响电动汽车充电负荷的因素 3
2.1 电动汽车充电的相关知识 3
2.2 几种充电电池的工作特性及未来的发展趋势 3
2.3 电动汽车的运行规律 4
2.4 电动汽车的电能补给方式 4
2.4.1 常规充电模式 4
2.4.2 快速充电模式 4
2.4.3 更换电池模式 4
2.5 电动汽车类型及发展的状况 5
第三章 电动汽车充电负荷模型的建立 6
3.1 不同车辆运行状况和充电特性分析 6
3.1.1 电动公交车 6
3.1.2 电动出租车 6
3.1.3 电动私家车 7
3.2 电动汽车充电负荷模型的建立 7
3.2.1蒙特卡洛模拟法 7
3.2.2 电动汽车充电负荷计算方法 8
3.2.3 电动汽车充电负荷模型 8
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.3 电动汽车充电负荷曲线 13
3.3.1 各种类型电动汽车保有量预测 13
3.3.2 参数设置 13
3.3.3 各类电动汽车充电负荷曲线预测 14
3.3.4 电动汽车充电总负荷曲线预测 15
3.4 结果分析 16
第四章 结束语 18
致 谢 20
参考文献 21
附录 22
第一章 绪论
1.1课题背景和问题的提出
1.1.1 课题研究的背景
环境污染与能源短缺是21世纪全世界都关注的两大难题，同时也是未来社会发展的世界性难题。对于像我国这样的发展中的大国家，能源将是未来社会发展的关键。能源消耗是造成环境污染的主要问题之一，随着现代社会工业的发展，环境的污染越来厉害，因此寻找新能源迫在眉睫。电动汽车，作为一种新型的现代交通工具，因其绿色环保无污染，正得到越来越广泛的应用。但由于技术问题，其发展也受到了限制，在其保有量的范围内，由于电动汽车的位置不固定性、充电时间随机性等的特点，决定了电动汽车对于电网而言将是一个动态的、不可忽视的充电负荷。
1.1.2 问题的提出
大规模的电动汽车充电负荷具有时间和空间上的间歇性、随机性和波动性等特点，这给电网规划、安全运行和优化调度带来新的问题，所以，有必要全面分析影响电动汽车充电负荷的因素，建立电动汽车充电负荷预测系统。
1.2 国内外研究现状
目前世界上的电动汽车主要有四种类型，即，纯电动汽车，插电式混合电动汽车，混合动力电动汽车，燃料电池汽车。在美国，通用公司生产的电动汽车已在加州地区投入使用。日本于2012年已建成1000个电动汽车充电站。在我国，最初，电动充电设施主要建设在上海、北京和深圳等地，主要服务于像奥运会、世博会这样的国际型大会。目前，我国的充电桩已经覆盖全国的大部分城市。发展初期，政府政策主导了很多，主要为公共用车提供服务。现在，电动汽车技术发展比较成熟，电池技术也有了很大提高，通常情况下采用分散式充电，集中充电站作为辅助。
1.3 电动汽车充电对电网的影响
1.3.1 无序充放电
对输电网络，电动汽车充电对电网的影响主要与电动汽车的规模、充电地点、充电功率和充电特性有很大的关系，对输配电的研究大多数情况下都是集中在分析发电和输电容量是否满足用户需求的容纳能力。
对配电网的影响，过多的充电负荷将改变配电网的负荷结构，使得配电网系统的规划准则和运行面临新的问题。电动汽车采用电力电子设备，因此容易产生谐波污染，破坏电能质量。谐波对旋转设备和变压器的主要危害是引起附加损耗和发热增加,此外谐波还会引起旋转设备和变压器振动并发出噪声,长时间的振动会造成金属疲劳和机械损坏。
谐波对线路的主要危害包括引起附加损耗。谐波可引起系统的电容、电感发生谐振,使谐波放大。当谐波引起系统谐振时,谐波电压升高,谐波电流增大,引起继电保护及安全自动装置误动,损坏系统设备(如电力电容器、电缆、电动机等),引发系统事故,威胁电力系统的安全运行。谐波可干扰通信设备,增加电力系统的功率损耗(如线损),使无功补偿设备不能正常运行等,给系统和用户带来危害。
1.3.2 有序充放电
通过研究电动汽车充电对电网的影响，我们发现无序充电会威胁电网的安全有效运行。电动汽车充电时产生的负荷与其他的电力负荷是不同的，所以我们可以通过有序充电的方法对其控制，实现电网的安全性和经济性。有序充电主要依据电网的运行状态，考虑动力电池的特性和用户的实际需要，优化的主要目标为经济效益最大化或对电网的影响最小，从而改变电动汽车的充电过程。
1.4 本文的主要工作
本文主要讨论如何建立电动汽车充电负荷模型,通过分析电动汽车充电负荷模型,进行程序仿真,从而绘制出未来充电负荷的预测曲线,与实际的负荷曲线进行比较，判别预测方法的有效性。具体包括如下几个方面，
1.影响电动汽车充电负荷的因素
影响电动汽车充电负荷的因素有很多，主要包括电动汽车的运行规律、电动汽车的动力电池、电动汽车的电能补给方式等，分别对这些因素进行详细的说明，由其是对电动汽车发展至关重要的动力电池的技术。
2.电动汽车充电负荷曲线的预测
按照不同的用途，将把电动汽车分成三类，他们分别是电动出租车、电动公交车和电动私家车，然后分别对不同类型公交车的不同充电时段和充电方式进行研究，再利用蒙特卡洛模拟法，抽取起始的SOC、起始充电时间，计算充电负荷，然后以2030年为对象，求得电动汽车总的负荷曲线，最后分析电动汽车充电负荷对输配电网的影响。
第二章 影响电动汽车充电负荷的因素
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景和问题的提出 1
1.1.1 课题研究的背景 1
1.1.2 问题的提出 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 电动汽车充电对电网的影响 1
1.3.1 无序充放电 1
1.3.2 有序充放电 2
1.4 本文的主要工作 2
第二章 影响电动汽车充电负荷的因素 3
2.1 电动汽车充电的相关知识 3
2.2 几种充电电池的工作特性及未来的发展趋势 3
2.3 电动汽车的运行规律 4
2.4 电动汽车的电能补给方式 4
2.4.1 常规充电模式 4
2.4.2 快速充电模式 4
2.4.3 更换电池模式 4
2.5 电动汽车类型及发展的状况 5
第三章 电动汽车充电负荷模型的建立 6
3.1 不同车辆运行状况和充电特性分析 6
3.1.1 电动公交车 6
3.1.2 电动出租车 6
3.1.3 电动私家车 7
3.2 电动汽车充电负荷模型的建立 7
3.2.1蒙特卡洛模拟法 7
3.2.2 电动汽车充电负荷计算方法 8
3.2.3 电动汽车充电负荷模型 8
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.3 电动汽车充电负荷曲线 13
3.3.1 各种类型电动汽车保有量预测 13
3.3.2 参数设置 13
3.3.3 各类电动汽车充电负荷曲线预测 14
3.3.4 电动汽车充电总负荷曲线预测 15
3.4 结果分析 16
第四章 结束语 18
致 谢 20
参考文献 21
附录 22
第一章 绪论
1.1课题背景和问题的提出
1.1.1 课题研究的背景
环境污染与能源短缺是21世纪全世界都关注的两大难题，同时也是未来社会发展的世界性难题。对于像我国这样的发展中的大国家，能源将是未来社会发展的关键。能源消耗是造成环境污染的主要问题之一，随着现代社会工业的发展，环境的污染越来厉害，因此寻找新能源迫在眉睫。电动汽车，作为一种新型的现代交通工具，因其绿色环保无污染，正得到越来越广泛的应用。但由于技术问题，其发展也受到了限制，在其保有量的范围内，由于电动汽车的位置不固定性、充电时间随机性等的特点，决定了电动汽车对于电网而言将是一个动态的、不可忽视的充电负荷。
1.1.2 问题的提出
大规模的电动汽车充电负荷具有时间和空间上的间歇性、随机性和波动性等特点，这给电网规划、安全运行和优化调度带来新的问题，所以，有必要全面分析影响电动汽车充电负荷的因素，建立电动汽车充电负荷预测系统。
1.2 国内外研究现状
目前世界上的电动汽车主要有四种类型，即，纯电动汽车，插电式混合电动汽车，混合动力电动汽车，燃料电池汽车。在美国，通用公司生产的电动汽车已在加州地区投入使用。日本于2012年已建成1000个电动汽车充电站。在我国，最初，电动充电设施主要建设在上海、北京和深圳等地，主要服务于像奥运会、世博会这样的国际型大会。目前，我国的充电桩已经覆盖全国的大部分城市。发展初期，政府政策主导了很多，主要为公共用车提供服务。现在，电动汽车技术发展比较成熟，电池技术也有了很大提高，通常情况下采用分散式充电，集中充电站作为辅助。
1.3 电动汽车充电对电网的影响
1.3.1 无序充放电
对输电网络，电动汽车充电对电网的影响主要与电动汽车的规模、充电地点、充电功率和充电特性有很大的关系，对输配电的研究大多数情况下都是集中在分析发电和输电容量是否满足用户需求的容纳能力。
对配电网的影响，过多的充电负荷将改变配电网的负荷结构，使得配电网系统的规划准则和运行面临新的问题。电动汽车采用电力电子设备，因此容易产生谐波污染，破坏电能质量。谐波对旋转设备和变压器的主要危害是引起附加损耗和发热增加,此外谐波还会引起旋转设备和变压器振动并发出噪声,长时间的振动会造成金属疲劳和机械损坏。
谐波对线路的主要危害包括引起附加损耗。谐波可引起系统的电容、电感发生谐振,使谐波放大。当谐波引起系统谐振时,谐波电压升高,谐波电流增大,引起继电保护及安全自动装置误动,损坏系统设备(如电力电容器、电缆、电动机等),引发系统事故,威胁电力系统的安全运行。谐波可干扰通信设备,增加电力系统的功率损耗(如线损),使无功补偿设备不能正常运行等,给系统和用户带来危害。
1.3.2 有序充放电
通过研究电动汽车充电对电网的影响，我们发现无序充电会威胁电网的安全有效运行。电动汽车充电时产生的负荷与其他的电力负荷是不同的，所以我们可以通过有序充电的方法对其控制，实现电网的安全性和经济性。有序充电主要依据电网的运行状态，考虑动力电池的特性和用户的实际需要，优化的主要目标为经济效益最大化或对电网的影响最小，从而改变电动汽车的充电过程。
1.4 本文的主要工作
本文主要讨论如何建立电动汽车充电负荷模型,通过分析电动汽车充电负荷模型,进行程序仿真,从而绘制出未来充电负荷的预测曲线,与实际的负荷曲线进行比较，判别预测方法的有效性。具体包括如下几个方面，
1.影响电动汽车充电负荷的因素
影响电动汽车充电负荷的因素有很多，主要包括电动汽车的运行规律、电动汽车的动力电池、电动汽车的电能补给方式等，分别对这些因素进行详细的说明，由其是对电动汽车发展至关重要的动力电池的技术。
2.电动汽车充电负荷曲线的预测
按照不同的用途，将把电动汽车分成三类，他们分别是电动出租车、电动公交车和电动私家车，然后分别对不同类型公交车的不同充电时段和充电方式进行研究，再利用蒙特卡洛模拟法，抽取起始的SOC、起始充电时间，计算充电负荷，然后以2030年为对象，求得电动汽车总的负荷曲线，最后分析电动汽车充电负荷对输配电网的影响。
第二章 影响电动汽车充电负荷的因素
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