電動(dòng)汽車接入配電網(wǎng)的電能質(zhì)量問題及其治理

1、電動(dòng)汽車接入配電網(wǎng)的電能質(zhì)量問題及其治理 摘要：未來電動(dòng)汽車的大規(guī)模接入，將給電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行帶來不可忽視的影響。從電動(dòng)汽車充電負(fù)荷建模與仿真計(jì)算、電動(dòng)汽車接入對電力系統(tǒng)的影響、電動(dòng)汽車的充放電控制利用與電動(dòng)汽車引起的電能質(zhì)量問題的治理4大方面，討論電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀。指出電動(dòng)汽車充電負(fù)荷分析應(yīng)考慮的主要因素，總結(jié)電動(dòng)汽車接入對電源發(fā)展、電網(wǎng)運(yùn)行、充電設(shè)施與配電網(wǎng)規(guī)劃方面的影響，列出了解決電能質(zhì)量問題措施的優(yōu)缺點(diǎn)，并分析電動(dòng)汽車有序充電及與電網(wǎng)互動(dòng)的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用難點(diǎn)。最后，對今后的研究方向進(jìn)行討論。關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；電力系統(tǒng)；充電負(fù)荷建模仿真；充放電控制利用；電能質(zhì)量治理

2、措施0引言    電動(dòng)汽車作為新一代的交通工具，在節(jié)能減排、減少人類對傳統(tǒng)化石能源的依賴方面具備傳統(tǒng)汽車不可比擬的優(yōu)勢。目前，由于具備接入電網(wǎng)進(jìn)行電能補(bǔ)給的能力，插入式混合電動(dòng)汽車和純電動(dòng)汽車得到了廣泛的關(guān)注與發(fā)展。隨著未來電動(dòng)汽車的普及，電動(dòng)汽車大規(guī)模接入電網(wǎng)充電，將對電力系統(tǒng)的運(yùn)行與規(guī)劃產(chǎn)生不可忽視的影響。這些影響主要包括：    1）負(fù)荷的增長。電動(dòng)汽車充電將導(dǎo)致負(fù)荷增長，若大量電動(dòng)汽車集中在負(fù)荷高峰期充電，將進(jìn)一步加劇電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差，加重電力系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。    

3、60;2）電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化控制難度的增加。電動(dòng)汽車用戶用車行為和充電時(shí)間與空間分布的不確定性，使得電動(dòng)汽車充電負(fù)荷具有較大的隨機(jī)性，這將加大電網(wǎng)控制的難度。     3）影響電能質(zhì)量。電動(dòng)汽車充電負(fù)荷屬于非線性負(fù)荷，所使用的電力電子設(shè)備將產(chǎn)生一定的諧波，有可能引起電能質(zhì)量問題。     4）對配電網(wǎng)規(guī)劃提出新的要求。在配電網(wǎng)中增加眾多充電設(shè)施以及大量電動(dòng)汽車充電，將改變配電網(wǎng)負(fù)荷結(jié)構(gòu)和特性，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃準(zhǔn)則可能無法適用于電動(dòng)汽車大規(guī)模接入的情景。   目前，對于電動(dòng)

4、汽車接入電網(wǎng)的研究可歸結(jié)為3個(gè)方面，如表1所示研究方向具體研究內(nèi)容研究方向電動(dòng)汽車充電負(fù)荷電動(dòng)汽車充電負(fù)荷研究電動(dòng)汽車對電網(wǎng)的影響和進(jìn)行充放電調(diào)控的基礎(chǔ)；電動(dòng)汽車充電負(fù)荷建模涉及動(dòng)力電池的充電特性、電動(dòng)汽車用戶的用車行為、充電方式等多種因素。一般通過仿真分析充電負(fù)荷的大小和特性電動(dòng)汽車接入對電力系統(tǒng)的影響電動(dòng)汽車接入對電力系統(tǒng)的直接影響是導(dǎo)致負(fù)荷的增長。 一方面基于電動(dòng)汽車發(fā)展的不同場景，分析電動(dòng)汽車接入對電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、電能質(zhì)量、配電設(shè)備等方面的影響；另一方面從電源側(cè)和/或電網(wǎng)側(cè)分析電力系統(tǒng)承受電動(dòng)汽車接入的能力。電動(dòng)汽車的充放電控制與利用電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池可作為分布式儲能單元，具有

5、一定的可控性并能夠向電網(wǎng)反向饋電。研究工作主要包括電動(dòng)汽車有序充電控制和電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)，也有文獻(xiàn)稱為單向 V2G和雙向 V2G3。電動(dòng)汽車引起的電能質(zhì)量問題的治理電動(dòng)汽車充電站電能質(zhì)量治理方法主要有受端治理、主動(dòng)治理和被動(dòng)治理三種。 主要是外加各種電能質(zhì)量治理裝備來改善電能質(zhì)量。   下文將依次從上述各個(gè)方面總結(jié)目前對于電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀，分析電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，并展望未來可能的研究方向。1電動(dòng)汽車充電負(fù)荷1.1主要影響因素   電動(dòng)汽車充電負(fù)荷建模是研究電動(dòng)汽車接入對電力系統(tǒng)影響以及充放電控制的基礎(chǔ)。電動(dòng)

6、汽車充電負(fù)荷建模涉及的主要因素包括： 1）電動(dòng)汽車動(dòng)力電池特性。包括電池類型、容量、充電特性等。2）電動(dòng)汽車的運(yùn)行規(guī)律。包括各種類型電動(dòng)汽車出行時(shí)間、行駛里程、停放規(guī)律、充電場所與充電時(shí)間等。3）電動(dòng)汽車電能補(bǔ)給方式。電動(dòng)汽車電能補(bǔ)給方式主要包括整車慢充、整車快充和電池更換3類，不同的電能補(bǔ)給方式對應(yīng)的充電負(fù)荷具有顯著區(qū)別。4）電動(dòng)汽車的發(fā)展規(guī)模。不同國家和地區(qū)電動(dòng)汽車發(fā)展的趨勢不盡相同，而電動(dòng)汽車發(fā)展的規(guī)模決定了電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的整體特性。1.2電動(dòng)汽車動(dòng)力電池特性作為聯(lián)系電動(dòng)汽車與電網(wǎng)的元件，電池的建模是研究充電負(fù)荷的基礎(chǔ)。在對電池建模時(shí)，需要在精確度和復(fù)雜性之間進(jìn)行選擇，在研究

7、不同層次的問題時(shí)可做一定的近似或簡化。 雖然當(dāng)前可用于電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池類型較多，但是基于對電池比能量、效率、比功率等方面的對比得出結(jié)論，鋰離子電池具備最佳的綜合性能1-2。從不同的角度可以建立動(dòng)力電池的不同模型3，電池的電路模型是研究電池充電特性時(shí)的首選。在電池的充電過程中，由于其荷電狀態(tài)的非線性和充電過程易受環(huán)境的影響，對其建模有一定的難度。文獻(xiàn)4-5研究了動(dòng)力電池的幾種常用的電路模型，各種模型在精確性和復(fù)雜性上各有優(yōu)劣。動(dòng)力電池一般采用“先恒流、再恒壓”的方式進(jìn)行充電，恒流充電時(shí)間相對較長，在此期間電池端電壓變化幅度很小。因此，在分析電動(dòng)汽車充電對配電網(wǎng)的影響時(shí)，將充電負(fù)荷作為恒功率負(fù)荷

8、。1.3 電動(dòng)汽車的運(yùn)行規(guī)律    研究用戶駕駛行為對于電動(dòng)汽車充電負(fù)荷模型至關(guān)重要。一般基于用戶用車行為來分析用戶的電動(dòng)汽車充電時(shí)間和空間分布，并對充電負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)或預(yù)測。國外文獻(xiàn)對電動(dòng)汽車充電時(shí)空分布特性的研究主要是基于用戶調(diào)研或者交通部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。文獻(xiàn)6采用的方法是通過對多個(gè)電動(dòng)汽車駕駛者進(jìn)行跟蹤調(diào)查，研究電動(dòng)汽車用戶的駕駛行為，分析可能的充電時(shí)間及地點(diǎn)。文獻(xiàn)7利用在用戶車上安裝GPS記錄的76個(gè)用戶1a內(nèi)每天離家和回家的時(shí)間以及行駛的距離數(shù)據(jù)，提出了一種基于條件概率的預(yù)測模型。文獻(xiàn)8根據(jù)對傳統(tǒng)汽車用戶不同時(shí)間段出現(xiàn)地點(diǎn)以及停車間隔的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來計(jì)

9、算用戶駕駛行為的條件概率，并假設(shè)每次行駛的間隔服從指數(shù)分布，從而通過仿真得到電動(dòng)汽車的充電負(fù)荷。文獻(xiàn)9假設(shè)用戶主要在家中充電，然后根據(jù)汽車出行的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，選取了3 段出行較少的時(shí)間段作為電動(dòng)汽車可能的充電時(shí)間。中國的電動(dòng)汽車發(fā)展路線與國外存在一定差異，公交車、公務(wù)車、出租車和私家車4類電動(dòng)汽車的用戶用車行為和充電行為差別較大。分析中國電動(dòng)汽車充電的時(shí)空分布特性，應(yīng)當(dāng)結(jié)合中國電動(dòng)汽車的發(fā)展路線，對每一類電動(dòng)汽車的用車和充電行為分別進(jìn)行分析。文獻(xiàn)10結(jié)合中國國內(nèi)的實(shí)際情況對上述4類電動(dòng)汽車的充電時(shí)間進(jìn)行了調(diào)研，采用蒙特卡羅模擬的方法對電動(dòng)汽車充電負(fù)荷分布特性進(jìn)行了分析。1.4 電動(dòng)汽車電能補(bǔ)給方式

10、    目前對電動(dòng)汽車電能供給方式主要有充電和換電2種11-12，2種方式具有不同的特點(diǎn)。    對于充電方式方面，統(tǒng)一的充電標(biāo)準(zhǔn)對充電負(fù)荷的研究至關(guān)重要。中國于2011年12月發(fā)布了電動(dòng)汽車充電接口和通信協(xié)議4項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了通過傳導(dǎo)方式充電的標(biāo)準(zhǔn)充電電壓和電流。國際電工委員會(huì)和美國汽車工程師學(xué)會(huì)等組織也制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并在進(jìn)一步地完善。文獻(xiàn)13對IEC 62196標(biāo)準(zhǔn)的4種充電模式進(jìn)行了介紹。    相較于充電模式，換電模式下電動(dòng)汽車電能補(bǔ)給速度快，并可以在負(fù)荷低谷期間

11、對電池集中充電。換電站充電還可以與新能源發(fā)電相結(jié)合或作為電力系統(tǒng)的重要儲能環(huán)節(jié)。但是，換電模式存在電池接口標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一等問題。     目前，電動(dòng)汽車電能補(bǔ)給方式尚未統(tǒng)一，對充電和換電方式下的充電負(fù)荷均有所研究，不同的補(bǔ)給方式可能適合不同充電需求的電動(dòng)汽車。同時(shí)分析了充電模式下的充電負(fù)荷，在換電模式下，將用戶分為固定用戶、習(xí)慣用戶和隨機(jī)用戶3種。固定用戶的充電需求可以通過調(diào)查得到，然后分別根據(jù)用戶數(shù)量和換電站附近車流量對習(xí)慣用戶和隨機(jī)用戶的充電負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測。2 電動(dòng)汽車接入對電力系統(tǒng)的影響2.1 電動(dòng)汽車接入對電源發(fā)展的要求電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的增

12、長需要發(fā)電側(cè)電能供給的平衡。文獻(xiàn)14分情景集研究電動(dòng)汽車在不同充電方式(無序、家庭充電、谷荷充電、V2G)下對電網(wǎng)不同類型新增裝機(jī)的影響。通過仿真發(fā)現(xiàn)，新增裝機(jī)與電動(dòng)汽車的充電方式直接相關(guān)，在V2G模式下，需要新增裝機(jī)最小。文獻(xiàn)15的研究結(jié)論類似：若采取有序充電，則電動(dòng)汽車大規(guī)模并網(wǎng)對美國電網(wǎng)發(fā)電側(cè)的影響很小。文獻(xiàn)16研究了電動(dòng)汽車接入對伊利諾伊州發(fā)電組合的影響，仿真結(jié)果表明，需要新增的備用容量不大，在美國大部分地區(qū)供應(yīng)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的電源為燃?xì)鈾C(jī)組。文獻(xiàn)17的研究則認(rèn)為，目前美國具有足夠的裝機(jī)容量支撐美國 84%的汽車電氣化。文獻(xiàn)18研究了在不同情景集下電動(dòng)汽車接入對德國電力系統(tǒng)不同類型機(jī)

13、組新增發(fā)電量的影響。2.2電動(dòng)汽車接入對配電網(wǎng)運(yùn)行的影響    電動(dòng)汽車接入對電力系統(tǒng)的影響主要在配電網(wǎng)層面，文獻(xiàn)19對此進(jìn)行了總結(jié)。電動(dòng)汽車充電負(fù)荷較常規(guī)負(fù)荷具有時(shí)空隨機(jī)性強(qiáng)的特點(diǎn)，給配電網(wǎng)運(yùn)行帶來了更多的不確定性。目前的主要研究內(nèi)容涉及配電網(wǎng)的電能質(zhì)量、可靠性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等方面，如圖2所示。圖 2 電動(dòng)汽車接入對配網(wǎng)的影響    電動(dòng)汽車的接入對配電網(wǎng)電能質(zhì)量的主要影響包括電壓下降，諧波污染和三相不平衡。 文獻(xiàn)20研究了不同接入水平及不同聚集程度下電動(dòng)汽車充電對英國典型低壓配電網(wǎng)電壓的影響。文獻(xiàn)21主要

14、研究電動(dòng)汽車充電機(jī)對配網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，電動(dòng)汽車在深夜充電時(shí)，將成為造成電壓畸變的主要設(shè)備，充電產(chǎn)生的諧波可能對變壓器的壽命、電纜以及繼電保護(hù)裝置造成影響。在文獻(xiàn)22中，作者以負(fù)序電流與正序電流的比值來表征配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的三相不平衡程度，仿真結(jié)果表明，只有在大量電動(dòng)汽車接入情況下會(huì)帶來三相不平衡問題，電動(dòng)汽車充電負(fù)荷應(yīng)在三相之間合理分配。3電動(dòng)汽車引起的電能質(zhì)量問題的治理目前，電動(dòng)汽車充電站電能質(zhì)量治理方法主要有受端治理、主動(dòng)治理和被動(dòng)治理三種。從受端治理方面來說,主要是提高受到諧波影響的設(shè)備或系統(tǒng)的抗諧波干擾能力。主要措施有：(1)選擇合理的供電方式,將電動(dòng)汽車充電站由較大容量的供電點(diǎn)或由高一級

15、的電壓的電網(wǎng)供電,可以減小諧波對系統(tǒng)和其他用電設(shè)備的影響。(2)提高電動(dòng)汽車充電機(jī)抗諧波干擾能力,改進(jìn)充電機(jī)設(shè)備性能使其在諧波環(huán)境中能正常工作。從主動(dòng)治理方面來說,雖然電動(dòng)汽車充電站并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)會(huì)帶來電能質(zhì)量問題,但如果實(shí)現(xiàn)有序充電也能夠改善電能質(zhì)量。有序充電指電動(dòng)汽車以可控負(fù)荷的形式參與電網(wǎng)調(diào)控,其作為有效規(guī)避電動(dòng)汽車大規(guī)模充電對電網(wǎng)造成負(fù)面影響的重要手段受到了廣泛關(guān)注。文獻(xiàn)23的研究結(jié)果表明,有序充電可改善電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)電壓水平,并降低網(wǎng)絡(luò)損耗。文獻(xiàn)24基于已有配電網(wǎng)絡(luò)和常規(guī)用電約束,優(yōu)化電動(dòng)汽車大規(guī)模接入情況下的充電功率,使之能最大限度地利用已有配電網(wǎng),提高配網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。文獻(xiàn)25以網(wǎng)損和充

16、電成本最小為目標(biāo),基于網(wǎng)損靈敏度選擇優(yōu)先充電的電動(dòng)汽車,提出了電動(dòng)汽車實(shí)時(shí)有序充電控制策略，該策略可有效降低配電網(wǎng)的網(wǎng)損,并改善配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)電壓波形。此外，電動(dòng)汽車作為分布式的儲能裝置，可以通過協(xié)調(diào)控制其充放電過程，使之在系統(tǒng)負(fù)荷高峰時(shí)放電,低谷時(shí)充電,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的削峰填谷從被動(dòng)方面來說,主要是外加各種電能質(zhì)量治理裝備來改善電能質(zhì)量。3.1外加各種電能質(zhì)量治理裝備改善電能質(zhì)量3.1.1諧波抑制措施   文獻(xiàn)26介紹了采用無源濾波器（PPF）的方法，它利用電感、電容元件的諧振特性,在阻抗分流回路中形成低阻抗支路,從而使流向電網(wǎng)的諧波電流大大降低。雖然PPF成本低,技術(shù)

17、相對比較成熟，還可以補(bǔ)償無功功率，但存在諧波補(bǔ)償頻帶窄、過載能力小、適應(yīng)性差、穩(wěn)定性差以及裝置笨重,體積大,有效材料消耗多等缺點(diǎn)；文獻(xiàn)27提出了有源電力濾波器（APF）來治理諧波，不僅能補(bǔ)償各次諧波,還可以同時(shí)補(bǔ)償無功功率、抑制閃變、調(diào)節(jié)三相不平衡電壓等，濾波特性不受系統(tǒng)阻抗和頻率的影響,可消除與電網(wǎng)阻抗發(fā)生串、并聯(lián)諧振的危險(xiǎn),且對外電路的諧振具有阻尼作用；具有自適應(yīng)能力,能對變化的諧波進(jìn)行迅速的動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償；不存在過載問題。缺點(diǎn)是APF容量小、造價(jià)高、不適合應(yīng)用于中高壓場合，限制了其發(fā)展前景；3.1.2無功補(bǔ)償措施當(dāng)前主要用于無功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備有同步調(diào)相機(jī)、SVC、SVG、DVR。各種措施的優(yōu)缺

18、點(diǎn)如表2所示。無功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)同步調(diào)相機(jī)補(bǔ)償容量大,適宜于無功需求大的場合。運(yùn)行維護(hù)麻煩,不能滿足快速調(diào)節(jié)的要求。靜止無功補(bǔ)償器具備正負(fù)連續(xù)調(diào)節(jié)無功的能力、性價(jià)比高,能夠有效解決電壓波動(dòng)與閃變的問題。工作過程中會(huì)向電網(wǎng)注入諧波。靜止無功發(fā)生器（SVG）響應(yīng)速度快，占地面積小、適應(yīng)能力強(qiáng)，沒有噪聲,運(yùn)行維護(hù)方便、諧波含量少、具備較強(qiáng)的短時(shí)過載能力、在系統(tǒng)電壓水平較低時(shí)它也能注入較大的無功電流。成本較高，阻礙了其發(fā)展。動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）響應(yīng)速度快，可以保證負(fù)荷側(cè)電壓波形為標(biāo)準(zhǔn)正弦，消除電壓諧波和電壓波動(dòng)與閃變對負(fù)載的影響。其容量小,一般情況下只應(yīng)用于低壓配電網(wǎng)3.2電動(dòng)汽車充放電控制與

19、利用 3.2.1有序充電控制的目標(biāo)與效果    有序充電指電動(dòng)汽車以可控負(fù)荷的形式參與電網(wǎng)調(diào)控，其作為有效規(guī)避電動(dòng)汽車大規(guī)模充電對電網(wǎng)造成負(fù)面影響的重要手段受到了廣泛關(guān)注。電動(dòng)汽車有序充電控制根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，一般以經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)或?qū)﹄娋W(wǎng)的影響最小為目標(biāo)，綜合考慮電池性能約束與用戶充電需求，協(xié)調(diào)電動(dòng)汽車充電過程，控制的手段為充電時(shí)間和充電功率的大小。     1）改善配電網(wǎng)負(fù)荷。    文獻(xiàn)28選取了美國弗吉尼亞州一個(gè)城鎮(zhèn)的典型配電網(wǎng)，分析在多種電動(dòng)汽車接入

20、情景下配電網(wǎng)的負(fù)載情況，研究結(jié)果表明，電動(dòng)汽車充電會(huì)導(dǎo)致峰荷增長和配電變壓器過載，而通過交錯(cuò)充電等有序充電策略能夠有效地平滑負(fù)荷、消除配變過載。    2）改善電能質(zhì)量和電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。     文獻(xiàn)29的研究結(jié)果表明，有序充電可改善電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)電壓水平，并降低網(wǎng)絡(luò)損耗。文獻(xiàn)30基于已有配電網(wǎng)絡(luò)和常規(guī)用電約束，優(yōu)化電動(dòng)汽車大規(guī)模接入情況下的充電功率，使之能最大限度地利用已有配電網(wǎng)，提高配網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。文獻(xiàn)30以網(wǎng)損和充電成本最小為目標(biāo)，基于網(wǎng)損靈敏度選擇優(yōu)先充電的電動(dòng)汽車，提出了電動(dòng)汽車實(shí)時(shí)有序充電控制策

21、略，該策略可有效降低配電網(wǎng)的網(wǎng)損，并改善配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)電壓波形。    3）提高配網(wǎng)運(yùn)行可靠性。     文獻(xiàn)31應(yīng)用 SynerGEE 工具分析了電動(dòng)汽車充電對電網(wǎng)的影響。作者進(jìn)行了多種充電方式、多種滲透率情形下的配網(wǎng)可靠性分析。研究結(jié)果表明：在高壓充電且沒有智能充電控制技術(shù)的情況下，系統(tǒng)的可靠性受到了負(fù)面影響，而智能充電技術(shù)對提高電網(wǎng)可靠性的作用不容忽視。3.2.2 有序充電控制模型與算法    1）優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行。    &

22、#160;在文獻(xiàn)32中，作者建立了基于二次規(guī)劃和動(dòng)態(tài)規(guī)劃2種方法的有序充電模型來評估多情景下電動(dòng)汽車充電對配電網(wǎng)的影響。文中考慮了負(fù)荷預(yù)測的誤差，比較了在無電動(dòng)汽車接入、電動(dòng)汽車無序充電和有序充電3種情景下配電網(wǎng)網(wǎng)損的大小。仿真結(jié)果表明，電動(dòng)汽車無序充電時(shí)配電網(wǎng)網(wǎng)損增加顯著，有序充電時(shí)網(wǎng)損則增加很小。文獻(xiàn)33建立了一個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)最優(yōu)潮流模型，通過加權(quán)的方式最小化配電網(wǎng)損耗和變壓器分接頭調(diào)整次數(shù)2個(gè)目標(biāo)，采用 gPROMS 軟件包求解建立的非線性優(yōu)化問題。文獻(xiàn)34在分析饋線損耗、負(fù)載率和負(fù)荷變化方差3個(gè)參量之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，針對最小化這3個(gè)參量分別建立了有序充電模型。仿真分析結(jié)果表明，采用優(yōu)化配電

23、網(wǎng)負(fù)載率和配電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)方差的有序充電模型可有效降低網(wǎng)損，并具有更快的計(jì)算速度。文獻(xiàn)35建立了分級有序充電控制的數(shù)學(xué)模型，通過結(jié)合本地最優(yōu)充電控制與必要的低頻減載措施，來提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。文獻(xiàn)36建立了電動(dòng)汽車風(fēng)電協(xié)同調(diào)度的優(yōu)化模型，以中國區(qū)域電網(wǎng)為例，分析了調(diào)度電動(dòng)汽車充電以平滑電網(wǎng)等效負(fù)荷波動(dòng)、消納夜間過剩風(fēng)電的可行性。    2）降低用戶充電成本。     文獻(xiàn)37采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃的方法，基于未來電價(jià)的預(yù)測值，通過優(yōu)化電動(dòng)汽車的充電時(shí)間以節(jié)省客戶充電成本。文獻(xiàn)38基于日前電價(jià)和電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的預(yù)測

24、，建立了以最小化電動(dòng)汽車中間商購電成本為目標(biāo)的優(yōu)化模型，通過動(dòng)態(tài)負(fù)荷調(diào)度，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的有序充電。文獻(xiàn)39在考慮充電功率約束的前提下，通過動(dòng)態(tài)響應(yīng)分時(shí)電價(jià)，提出了最小化客戶充電成本和削峰填谷的有序充電啟發(fā)式算法。3.2.3有序充電的實(shí)現(xiàn)方式有序充電需要對多輛分散的電動(dòng)汽車進(jìn)行充電調(diào)度或協(xié)調(diào)，而電網(wǎng)公司難以直接控制每輛電動(dòng)汽車的充電過程。國外的研究多提出了“中間人”的角色，如文獻(xiàn)40中提出的 PHEV 管理者和文 獻(xiàn)38中分析的中間商。文獻(xiàn)32認(rèn)為，有序充電應(yīng)通過多代理技術(shù)來協(xié)調(diào)。智能代理的典型代表是美國西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的名為“Smart  Charger 

25、Controller”的電動(dòng)汽車充電控制裝置，配備了采用 ZigBee 技術(shù)的近距離無線通信模塊，可接收來自電網(wǎng)企業(yè)的電價(jià)等信息。與智能電網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，電動(dòng)汽車能夠自動(dòng)避開高峰時(shí)間充電。ZigBee/IEEE 802.15 已經(jīng)提交IEC，申請作為國際標(biāo)準(zhǔn)。3.3電動(dòng)汽車與電網(wǎng)雙向互動(dòng)(V2G)3.3.1電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)的研究內(nèi)容    電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)是指電動(dòng)汽車作為分布式儲能單元，以充電和放電的形式參與電網(wǎng)的調(diào)控。國外在電動(dòng)汽車與電網(wǎng)的互動(dòng)方面的研究起步較早，文獻(xiàn)41-42較早提出了 V2G 的思想并進(jìn)行了效益分析。目前，關(guān)于V2G的研究主要集中

26、在電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)方式、控制策略、成本效益分析43-44及硬件研發(fā)45-46等方面。3.3.2利用電動(dòng)汽車充放電削峰填谷    電動(dòng)汽車作為分布式的儲能裝置，可以通過協(xié)調(diào)控制其充放電過程，使之在系統(tǒng)負(fù)荷高峰時(shí)放電、低谷時(shí)充電，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的削峰填谷。文獻(xiàn)47較早地分析了電動(dòng)汽車作為系統(tǒng)調(diào)峰電源的經(jīng)濟(jì)效益。    文獻(xiàn)48-49提出了考慮電動(dòng)汽車 V2G 過程的機(jī)組組合模型，并使用粒子群算法進(jìn)行求解。在設(shè)定汽車總量、停車場容量限制和每天總的允許充放電頻率的條件下，算例仿真評估了停車場內(nèi)電動(dòng)汽車 V2G 對降低系統(tǒng)發(fā)電成

27、本的貢獻(xiàn)。文章通過機(jī)組組合的優(yōu)化制定電動(dòng)汽車的充放電計(jì)劃，但沒有考慮電動(dòng)汽車充電行為的隨機(jī)特性。文獻(xiàn)50以發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行成本和CO2 排放量的加權(quán)和最小為目標(biāo)，建立了考慮 V2G 的機(jī)組組合模型，并分析了電動(dòng)汽車不同充電模式對機(jī)組組合結(jié)果的影響。3.3.3電動(dòng)汽車充電負(fù)荷參與系統(tǒng)調(diào)頻    作為分布式儲能資源的電動(dòng)汽車，可以參與系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)。相比于傳統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)頻電源，電動(dòng)汽車參與調(diào)頻具有響應(yīng)速度快的優(yōu)勢。文獻(xiàn)51從市場參與的角度，計(jì)算了電動(dòng)汽車可用于參與調(diào)頻服務(wù)的容量。文獻(xiàn)43提出了在滿足充電需求約束條件下電動(dòng)汽車參與系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)的控制方法，文中建立了

28、電動(dòng)汽車充放電控制中間商的角色，中間商負(fù)責(zé)對一定數(shù)量電動(dòng)汽車的放電功率、放電時(shí)間進(jìn)行控制，以產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng)。3.3.4 V2G 的其他應(yīng)用    通過電動(dòng)汽車充放電優(yōu)化控制，可以平抑風(fēng)力和太陽能發(fā)電的波動(dòng)，提高新能源發(fā)電的利用效益和電網(wǎng)接納新能源發(fā)電接入的能力。文獻(xiàn)52分析了V2G對提高風(fēng)電接入能力和降低CO2排放的作用。文獻(xiàn)53建立了考慮電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)和風(fēng)電機(jī)組出力不確定性的隨機(jī)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型。文獻(xiàn)54考慮了電動(dòng)汽車用戶用車行為的隨機(jī)性，研究電動(dòng)汽車為電網(wǎng)運(yùn)行提供備用的可能性。仿真結(jié)果表明，當(dāng)控制電動(dòng)汽車數(shù)量達(dá)到10000輛時(shí)，在不降低客戶用車方便性以及不損害電池壽命的前提下，可以利用 V2G 為系統(tǒng)提供可靠的備用容量，并能夠提高用戶使用電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)性。 電動(dòng)汽車還能夠?yàn)殡娋W(wǎng)提供無功支撐，文獻(xiàn)44研究了在智能電網(wǎng)環(huán)境下，利用電動(dòng)汽車等分散資源為系統(tǒng)提供電壓支撐的控制框架。3.2.5 V2G 的效益分析文獻(xiàn)55提出了一種在已知系統(tǒng)電價(jià)曲線的條件下，以電動(dòng)汽車用戶收益最大化為目標(biāo)的V2G優(yōu)化控制策略。文獻(xiàn)56計(jì)算了電動(dòng)汽車參與旋轉(zhuǎn)備用、調(diào)頻等輔助服務(wù)的成本和收益，計(jì)算結(jié)果表明，電動(dòng)汽車參與旋轉(zhuǎn)備用時(shí)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。文獻(xiàn)57研究了電動(dòng)汽車集中器參與日前電力