【正文】 汽車充電過程，控制的手段為充電時間和充電功率的大小[1]。文獻(xiàn)[16] 基于已有配電網(wǎng)絡(luò)和常規(guī)用電約束，優(yōu)化電動汽車大規(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)[17]以使網(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)先充電的電動汽車，提出了電動汽車實(shí)時有序充電控制策略，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。并建立了基于二次規(guī)劃和動態(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，比較了在無電動汽車接入、電動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，電動汽車無序充電時配電網(wǎng)網(wǎng)損增加顯著，有序充電時網(wǎng)損則增加很小。 電動汽車充電機(jī)對配電網(wǎng)的諧波影響（1）充電機(jī)的諧波影響研究國內(nèi)很多研究人員通過建模和仿真研究充電站對電網(wǎng)造成諧波污染的問題。文獻(xiàn)[18]在Matlab/Simulink 平臺上搭建充電機(jī)(站)的仿真模型，通過實(shí)測和理論驗(yàn)證研究影響充電機(jī)(站)諧波大小的因素。文獻(xiàn)[19]利用商用電動汽車充電機(jī)收集的數(shù)據(jù)對諧波電流進(jìn)行計算，再利用概率統(tǒng)計學(xué)大數(shù)定律和中心極限定理，建立多諧波源諧波分析數(shù)學(xué)模型，研究多個電動汽車充電機(jī)產(chǎn)生的諧波電流及其概率特性。文獻(xiàn)[20]介紹了產(chǎn)生諧波污染的原因，并指出諧波污染會使測量儀表不準(zhǔn)確、易損壞大容量電容器、使電力導(dǎo)線過熱以及使保護(hù)裝置誤報警等，該文同時提出使用新式充電設(shè)備，并在電力系統(tǒng)中使用濾波器，協(xié)調(diào)每個充電站充電器數(shù)量，解決諧波污染問題。（2) 諧波治理針對充電設(shè)備帶來的諧波污染等問題，可以總結(jié)出以下對策：（1）貫徹執(zhí)行與諧波相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，從總體上控制供電系統(tǒng)諧波水平。（2）增加換流裝置的相數(shù)，換流裝置是主要的諧波源之一，當(dāng)脈動數(shù)由6 增加到12 時，可以大大降低諧波電流有效值。（3）增裝無功補(bǔ)償裝置，提高系統(tǒng)承受諧波的能力。（4）加裝濾波裝置。對諧波污染可采用就地治理的辦法，在充電站(機(jī))就地完成諧波治理工作，未來的充電站建設(shè)可能越來越多地應(yīng)用綠色充電機(jī)(充電過程中能夠有效抑制諧波且功率因數(shù)較高的充電機(jī))治理諧波。武漢電動汽車示范運(yùn)營公司建成的綠色充電系統(tǒng)采用集中充電方式，充電模塊主要由功率因素校正(power factor correction，PFC)、直流轉(zhuǎn)直流(DC/DC)2 大功能電路組成，該系統(tǒng)采用電流平均值控制法，采用較高功率因數(shù)的Boost 單相功率因數(shù)校正電路，使功率更大，使諧波畸變率小于5%。 論文主要研究內(nèi)容此次研究的基本內(nèi)容有：（1）電動汽車負(fù)荷分類目前電動汽車的充電方式主要為三種:快速充電、漫速充電、地面充電系統(tǒng)(直接更換電池組)；因而將電動汽車負(fù)荷分為三類:基荷、可控負(fù)荷和雙向功率傳輸部分。我將采用這三種負(fù)荷類型確定電動汽車的整體負(fù)荷模型作為分析電動汽車接入對于城市配電網(wǎng)的影響分析的基礎(chǔ)。（2）電動汽車大規(guī)模接入對配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測的影響電動汽車大規(guī)模接入后會導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷側(cè)新增大量用電設(shè)備，而這些用電設(shè)備又存在較大的隨機(jī)性,會給傳統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測增加了新的不確定因素，因而需對傳統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測需要坐出相應(yīng)的調(diào)整，進(jìn)行相對較為準(zhǔn)確的配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測，對以后的城市配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)提供指導(dǎo)。（3）建立電動汽車充電機(jī)仿真模型根據(jù)充電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理，對其進(jìn)行簡化處理后，建立充電機(jī)等效模型，然后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型，并以一定的參數(shù)運(yùn)行驗(yàn)證仿真模型在工程計算中的正確性。（4）電動汽車充電站諧波仿真與分析根據(jù)所建立的電動汽車充電機(jī)的仿真模型，運(yùn)行充電機(jī)(站)的仿真模型，通過改變電動汽車充電站仿真模型中各模塊的參數(shù)，研究電動汽車充電站諧波特點(diǎn)和對城市配電網(wǎng)諧波的影響。并以此提供相關(guān)諧波處理方案，減小電動汽車大規(guī)模接入對城市配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，改善供電質(zhì)量。第2章 電動汽車負(fù)荷分類 第2章 電動汽車負(fù)荷分類電動汽車大規(guī)模使用，充電負(fù)荷接入電網(wǎng)，將對城市配電網(wǎng)的規(guī)劃、運(yùn)行以及電力市場的運(yùn)營產(chǎn)生深刻影響。由于受諸多因素影響，充電負(fù)荷具有復(fù)雜特性。就單一車輛而言，它主要由用戶出行需求決定，同時受到用戶使用習(xí)慣、設(shè)備特性等因素的影響。就區(qū)域城市配電網(wǎng)而言，它還受到電動汽車數(shù)量規(guī)模、充電設(shè)施完善程度的影響。 電動汽車充電模式 電動汽車的充電模式主要有三種：常規(guī)快速充電、常規(guī)慢速充電、地面充電系統(tǒng)(快速更換電池)。其中，常規(guī)快速充電系統(tǒng)需要在專用的電動汽車充電站進(jìn)行，而專用電動汽車充電站投資大、充電功率大、對周圍電網(wǎng)有一定的影響，所以電動汽車充電站需要統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)。常規(guī)慢速充電系統(tǒng)則相對普遍，既可以是家用也可以是停車場等公共場所。地面充電系統(tǒng)充電站初期投資較大，只適合于對電力需求較高、型號相同、使用較頻繁的公共交通汽車。常規(guī)慢速充電一般采用小電流的恒壓或恒流充電，一般充電時間為5至8小時，甚至長達(dá)10至20小時。這種充電方式的特點(diǎn)：適合于夜間負(fù)荷低谷進(jìn)行、參與數(shù)量較大、管理較為簡潔方便。 常規(guī)快速充電又稱應(yīng)急充電，類似于現(xiàn)行的汽車加油站，一般充電時間為20分鐘到2個小時之間，隨著充電技術(shù)的發(fā)展，這個時間會越來越短。特點(diǎn):建設(shè)投資大、需要規(guī)劃建設(shè)、管理較方便、可參與電網(wǎng)調(diào)度。地面充電系統(tǒng)(直接更換電池)，可以直接卸下己經(jīng)耗盡的電池，更換己經(jīng)充滿電的電池，極大地提高汽車?yán)眯?。特點(diǎn):建設(shè)投資巨大、管理非常復(fù)雜、適宜電池規(guī)格統(tǒng)一的車輛、部分時間可參與電網(wǎng)調(diào)度。表21電動汽車充電模式特點(diǎn)分析充電模式充電時間車輛利用率調(diào)度可靠性調(diào)度規(guī)模管理初期投資成本快速充電20min~2h較高高大方便高慢速充電5h~20h一般中非常大非常方便中地面充電20min~2h/5h~20h高高小復(fù)雜高 影響充電負(fù)荷的因素電動汽車對電力系統(tǒng)的影響主要通過充電負(fù)荷實(shí)現(xiàn)，充電負(fù)荷集中反映了電動汽車對電力系統(tǒng)的影響；同時，這種影響的結(jié)果很大程度上取決于充電負(fù)荷的特征。充電負(fù)荷性質(zhì)復(fù)雜，主要取決于以下因素：（1）出行需求：主要指用戶的行駛里程、出行時間、出行頻率與出行目的等。它們決定了用戶的充電時間、需求電能以及獲得充電服務(wù)的情況。（2）使用習(xí)慣：反映了用戶的充電偏好，使用習(xí)慣的差異會使充電負(fù)荷呈現(xiàn)出一定的分散性。（3）電池特性：包括電池容量、充放電速率和充放電曲線等，決定了實(shí)際的充放電功率及充電負(fù)荷曲線。（4）充電設(shè)施：決定了電動汽車是否能向電網(wǎng)饋送電能和充放電功率的大小。隨著V2G 技術(shù)的提出和推廣，能量雙向流動的充電設(shè)施將成為主流。同時，充電設(shè)施的完善程度將會對電動汽車的普及速度產(chǎn)生一定影響；充電設(shè)施的分布特性將會對系統(tǒng)充電負(fù)荷的空間分布產(chǎn)生影響。（5）電動汽車數(shù)量：決定了充電負(fù)荷的整體規(guī)模。它反映了電動汽車普及速度，與電動汽車價格、使用費(fèi)用、電動汽車性能以及充電的方便性等因素密切相關(guān)。 電動汽車充電負(fù)荷分類電動汽車的充電模式?jīng)Q定了它與電網(wǎng)互動的模式。電動汽車接入，主要的運(yùn)行策略有:基荷、可控負(fù)荷、雙向電源。為了研究電動汽車對于城市配電網(wǎng)的影響，本文依據(jù)電動汽車的充電模式和影響電動汽車充電負(fù)荷的因素將電動汽車負(fù)荷分成三類：基荷、可控負(fù)荷和雙向能量傳輸部分。為了研究的方便，再次把只能作為負(fù)荷的電動汽車分為兩類：基荷，可控負(fù)荷。其中,基荷指有剛性充電需求的電動汽車，為恒功率負(fù)荷；可控負(fù)荷指可以限制其用電量的電動汽車，可以控制接入數(shù)量。如圖21所示。圖21 電動汽車功率與電網(wǎng)功率流動圖 本章小結(jié)通過對電動汽車充電系統(tǒng)的分析，說明電動汽車具有三種不同的充電模式，且各有各的充電特點(diǎn)和投資需求，相應(yīng)的也就有不同的應(yīng)用場合。電動汽車對電力系統(tǒng)的影響主要通過充電負(fù)荷實(shí)現(xiàn)，充電負(fù)荷集中反映了電動汽車對電力系統(tǒng)的影響；同時，這種影響的結(jié)果很大程度上取決于充電負(fù)荷的特征。充電負(fù)荷性質(zhì)復(fù)雜，主要取決于以下因素：出行需求，使用習(xí)慣，充電設(shè)施，電動汽車數(shù)量等。為了研究電動汽車對于電網(wǎng)影響，本文依據(jù)電動汽車的充電模式將電動汽車負(fù)荷作了分類:基荷、可控負(fù)荷和雙向能量傳輸部分。 27第3章 電動汽車對城市配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測的影響 第3章 電動汽車對城市配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測的影響電動汽車大規(guī)模接入城市配電網(wǎng)，直接影響是導(dǎo)致城市用電負(fù)荷快速增長，而對整個城市配電網(wǎng)將是一次巨大的變革。電動汽車負(fù)荷的特殊性，將對城市配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測產(chǎn)生較大影響。 傳統(tǒng)配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測 負(fù)荷預(yù)測是一項(xiàng)規(guī)模浩大、不確定因素多且涉及領(lǐng)域廣的系統(tǒng)工作。對于電力負(fù)荷預(yù)測的方法，從業(yè)者己經(jīng)做了大量深入、細(xì)致的研究，并且提出了適應(yīng)不同情況的方法，概況起來，主要分為兩類:一類是確定性的預(yù)測方法，如單耗法、計量經(jīng)濟(jì)分析法、電力彈性系數(shù)法、時間序列法、回歸分析法等。另一類是不確定性的負(fù)荷預(yù)測法，負(fù)荷預(yù)測過程中存在很多不確定性因素，如政策變化、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r等，針對這種情況提出了專家系統(tǒng)預(yù)測、模糊預(yù)測法等。通常負(fù)荷預(yù)測方法都是在特定條件下建立的頂測模型，因此都存在一定的局限性。城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測旨在提供城市的發(fā)展?fàn)顩r及水平，同時確定各個供電區(qū)以及整個規(guī)劃區(qū)的供用電量、最大負(fù)荷、總負(fù)荷的發(fā)展水平、用電負(fù)荷的構(gòu)成和負(fù)荷分布情況。城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測的主要內(nèi)容為預(yù)測電網(wǎng)的負(fù)荷和電量，而實(shí)際預(yù)測的數(shù)據(jù)通常是取最大負(fù)荷和總電量，通常通過負(fù)荷分類來預(yù)測，所以可以分為最大負(fù)荷、總電量、分類最大負(fù)荷、分類電量四類預(yù)測量。這四類預(yù)測量之間的關(guān)系如下。（1）通過總電量和最大負(fù)荷（總負(fù)荷）可以計算分類最大負(fù)荷利用小時數(shù)，即： (31)其中，為最大負(fù)荷利用小時數(shù)，為總電量，為最大負(fù)荷； （2）分類總電量和最大負(fù)荷（總負(fù)荷）可以計算分類最大負(fù)荷利用小時數(shù)，即： (32)其中，為第h類最大負(fù)荷利用小時數(shù)，為h類負(fù)荷總電量，為第h類最大負(fù)荷；（3）各類分電量相加即得總電量，即： (33)其中，H為負(fù)荷類型總量；（4）分類負(fù)荷合并為總負(fù)荷的時候，需要乘以負(fù)荷同時率，即： (34)其中，為負(fù)荷同時率。若采用向量的形式來表示個分類負(fù)荷與總負(fù)荷之間的關(guān)系，即為。其中，為各分類負(fù)荷分向量，即各類負(fù)荷的最大負(fù)荷預(yù)測值；為規(guī)范化分類負(fù)荷的H負(fù)荷向量矩陣；為第h類負(fù)荷規(guī)范化日負(fù)荷曲線向量；為t時刻第h類負(fù)荷對應(yīng)其最大負(fù)荷的值，因此，即。具體的實(shí)現(xiàn)途徑如圖31。圖31 城市負(fù)荷