【摘 要】
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电动汽车(Electric vehicle,EV)因其具有高效节能、低碳环保等显著优点得以迅速发展和普及,交通电气化所产生的社会、经济和环保效益日渐显著。然而,大量EV随机充电行为可能会给电网带来线路与变压器过载、负荷峰谷差拉大等问题,对电力系统的安全、经济运行带来极大挑战。对此,基于快速发展和应用的车联网(Vehicle to grid,V2G)技术,EV具备源-荷双重属性,拥有巨大的调控潜力,
【基金项目】
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国家自然科学基金重点国际(地区)项目“含高比例分布式电源的巴基斯坦社区型独立微网规划与运行控制技术(51761145106)”; “广东省重点领域研发计划资助(2019B111109001)”;
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电动汽车(Electric vehicle,EV)因其具有高效节能、低碳环保等显著优点得以迅速发展和普及,交通电气化所产生的社会、经济和环保效益日渐显著。然而,大量EV随机充电行为可能会给电网带来线路与变压器过载、负荷峰谷差拉大等问题,对电力系统的安全、经济运行带来极大挑战。对此,基于快速发展和应用的车联网(Vehicle to grid,V2G)技术,EV具备源-荷双重属性,拥有巨大的调控潜力,通过合理的充放电调控策略能够有效缓解EV负荷对电网的负面影响,提高电力系统运行安全性和经济性。此外,EV具有路网负荷和电网负荷的双重特性,其时空分布情况和充放电行为将受到交通网和电网实时运行状态的直接影响。对此,基于EV对路网和电网状态产生的双向作用,路网-电网信息融合将会进一步影响EV引导与调控策略。论文主要研究内容如下:(1)研究EV引导与调控方案中多利益主体效益综合评价指标体系问题。对此,本文首先分析EV引导调控过程涉及的利益主体及其效益影响因素,并基于各主体运行特性和利益诉求,建立包含交通指挥中心、配电网运营商、EV集成商和EV用户的多利益主体效益综合评价指标体系,为后文制定EV行为引导与调控策略奠定优化目标以及效益评价指标基础,有力支撑EV引导与调控工作的有序开展。(2)研究基于动态区域调度电价的EV有序充放电调控策略问题。对此,本文首先基于各利益主体交互方式,提出EV充放电实时优化调控架构,所提架构采用激励性合约方式管控并网电动汽车。其次,基于区域电网运行状态和EV入网率情况,提出区域调度电价动态更新策略。接着,在此基础上,计及用户保底电量需求特征,兼顾配电网运营商、EV集成商和EV用户等多方利益,建立基于动态区域调度电价的电动汽车V2G优化调控模型。再者,构建多利益主体经济成本效益分析模型,评估分析调控方案的可行性。最后,通过算例分析说明验证了所提策略的有效性和优越性。(3)研究融合路网-电网信息的EV行为引导与调控策略问题。对此,本文首先分析说明EV对路网-电网耦合过程的影响与作用,进而提出融合路网和电网信息的EV充放电引导与调控架构。其次,基于区域路网和电网实时运行状态,提出EV充放电出行路径决策调度电价动态更新策略。接着,在此基础上,建立融合路网-电网信息的EV充放电出行路径决策模型。再者,基于区域灵活调度电价信号,提出EV快速充放电行为调控策略。最后,通过交通网-电网耦合系统算例验证了所提策略的有效性和优越性。论文研究成果为缓解EV充放电负荷对电网的不利影响、充分发挥电动汽车V2G调控潜力和实现智慧城市背景下多利益主体互利共赢提供有效分析方法和调控策略支持。
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