小区电动汽车群有序充电策略优化

随着全球性能源安全和环境污染问题日益严重,电动汽车(Electric Vehicle, EV)的零(低)排放、高效能以及不依赖于化石能源等优势,近些年受到各国政府和工业界的广泛关注,电动汽车的推广和使用被视为应对能源和环境问题的重要突破口。随着电动汽车保有量的逐年提升,大量电动汽车接入电网无序充电,会严重威胁到配电网的安全和经济运行。因此,有必要对电动汽车有序充电策略进行研究。本文针对小区电动汽车群,研究了小区交流充电桩的接入和控制模式,提出了以能量需求为向导的电动汽车有序充电控制策略,并对该策略进行了优化,具体研究内容如下：1)从影响电动私家车电力需求的因素入手,分别分析了电池的三段式充电特性、车辆返回时间和电池充电电量等影响因素,建立了单台电动汽车的充电需求模型。以某小区配电网负荷为仿真算例,运用蒙特卡洛方法对用户的充电需求进行模拟,并对该小区车辆无序充电行为进行仿真。结果表明：电动汽车即插即充式无序充电模式会进一步拉大居民小区总负荷峰谷差值,造成“峰上加峰”现象,威胁到电网的安全稳定运行。2)对小区充电桩采用“群管群控”的控制模式,将整个小区的电动汽车群充电系统分为设备层、控制层、调度层和平台层四层结构。对以能量需求为向导的电动汽车有序充电策略进行设计,通过小区电动汽车需求的总能量确定目标总负荷功率,在时间维度上把电动汽车所需求的能量分配到负载曲线上,使总负荷曲线相对平直稳定。有序充电仿真结果表明：有序充电策略能够有效地分散电动汽车负荷,安排车辆在电网低谷时段充电,降低了用户充电成本和小区日负荷曲线的波动性。3)在小区实时负荷难以获取的情况下,利用分时电价的划分时段和变压器容量来模拟小区基础负荷,实现电动汽车的有序充电。引入梯形充电功能,避免模拟小区基础负荷在峰谷转换时刻出现的功率突变现象,优化了控制结果,使其具有更高的可行性和实用性。仿真结果表明,模拟小区基础负荷情况下,加入梯形充电功能的有序充电控制策略能满足用户充电需求,避免了功率突变现象,抑制电网负荷波动效果显著：优化后的控制策略可以长时间稳定运行,适用于大规模电动汽车有序充电在线控制。