[发明专利]基于数学模型的电动汽车居民区域充电负荷分析预测方法

说明书

本发明公开了一种基于数学模型的电动汽车居民区域充电负荷分析预测方法。本发明步骤：1、对城市内分区域的停车生成率、泊位供需情况进行区域性停车行为分析；2、根据里程模型、电动汽车移动和电耗的关系模型，进行SOC特征分析；3、根据城市内居民区域充电特征，结合步骤1和2对电动汽车充电行为进行分析；4、综合各阶段分析形成数学模型，进行具体算例分析，获取设计评价方案；电动汽车充电负荷预测能够为城市智能电网的合理调度、削峰填谷、电力策略提供技术支撑，同时为今后充电桩的分布、选址、定容提供参考依据。本发明着眼于研究城市居民区域的区位性质，同时对电动汽车的行为特征进行了详尽的考察。

技术领域

本发明属于电力负荷预测领域，具体涉及一种基于数学模型的电动汽车居民区域充电负荷分析预测方法。

背景技术

近年来，全球能源紧缺，环境状况日趋严峻。各个主要国家都把引入绿色能源提升为国家级发展战略；因此，以电能为主要动力源的电动汽车也迅速得到大规模的应用和普及。随着电动汽车的发展，电网负荷预期会急剧增长，并对整个电网的运行和调控都来难以忽视的影响。电网负荷“峰谷比”日趋增大，电网也面临着前所未有的调峰任务和调度压力，电动汽车今后很可能成为城市电网中数量最多的一类负荷，其动态特性将给电网安全、经济、稳定、高效运行以及输配电网的建设带来全新的挑战。

所谓电动汽车(Electric Vehicle，EV)，即区别于传统燃油能源、以电能为主要动力源的新型汽车。电动汽车分为纯电动汽车、混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle，HEV)等类型；而本方法的研究对象为纯电动汽车。现如今，电动汽车发展十分迅猛，市场行情火热；根据上海经信委公开数据，2017年上海市电动汽车及其他新能源车推广已达16.55万辆。另外，电力驱动已经覆盖了多种汽车类型，如公交车，私家车，出租车等，每种车辆类型有完全不同研究方法。本发明致力于对私家车的充电负荷进行研究。

所谓充电负荷(Charging Load)，主要是电动汽车在充电桩上的电力负荷。充电桩是一种轻型的电动汽车充电设施，截至2017年12月底，上海全市充电设施管理平台总计接入充换电设施13万个，其中包括2.6万个公共充电桩、2.1万个专用充电桩、8.3万个私人充电桩。按充电行为特征分类，可分为有序充电和无需充电两种，本发明是以无序充电的原始场景开展分析；按充电功率特征分类，可分常规充电和(应急)快速充电，本发明主要考虑常规充电过程。对电动汽车充电过程进行建模，充电过程符合《电动汽车传导充电用连接装置》国家标准(GB/T 20234.2-2011)规定。另外，本方法忽略双向输电的情况，即暂不考虑电动汽车作为分布式储能单元、经由充电桩向电网输入电力并参与调控的场景。

电动汽车作为需求侧，通过充电桩接入配电网，会带来如下几方面的问题。第一，会提高系统整体负荷，增大峰谷差率；第二，会给系统线路和变压器等设备带来负担，导致设备过载运行；第三，电动汽车的停车及充电行为具有非常明显的时空随机性，这使得电动汽车充电负荷具有较大的不确定性，即增大了电网整体调度的控制难度。第四，充电过程中，电动汽车和电网的电能交换需经充电桩的“整流变换”，对供电系统产生大量谐波，影响电能质量，产生电压损耗和三相不平衡，使节点电压偏移较大的问题。

而分析电动汽车充电负荷，考虑片区负荷的叠加情况、准确预测电动汽车充电负荷，可以有效减少这种新型充电需求所带来的新增负荷对电网的冲击和不确定性。第一，在智能电网规划中，以便对区域电网合理调度、削峰填谷以及其他策略分析；不仅可以减少大规模无序充电对电网造成的冲击、对电网供需进行再平衡，同时为日后电动汽车有序充电及双向充电设计提供重要信息。第二，便于充电桩分布选址、定容优化、总体规划，以便让充电桩的负荷效率达到最优。第三，对电动汽车额定续航里程的设计也有参考意义。

发明内容