含電動(dòng)汽車充電負(fù)荷和風(fēng)電的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)概率特性分析

蔡德福，錢斌，陳金富，等

摘要：目的：隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染等問題的日益凸現(xiàn)，充分利用可再生能源發(fā)電并積極開展節(jié)能減排活動(dòng)已成為世界性共識。風(fēng)電和電動(dòng)汽車作為電力工業(yè)和汽車工業(yè)發(fā)展的主攻方向，將得到大規(guī)模的應(yīng)用。電動(dòng)汽車充電負(fù)荷和風(fēng)電出力不僅在某一時(shí)刻具有隨機(jī)性，而且在某一時(shí)段具有時(shí)變性和波動(dòng)性，其大規(guī)模并網(wǎng)將對電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生重要影響。研究含電動(dòng)汽車充電負(fù)荷和風(fēng)電的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)概率特性對于更為全面地掌握電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況具有重要意義。為了掌握含電動(dòng)汽車充電負(fù)荷和風(fēng)電的電力系統(tǒng)潮流運(yùn)行特性，進(jìn)而為電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行提供指導(dǎo)。方法：分析了影響電動(dòng)汽車充電負(fù)荷特性的主要因素，通過統(tǒng)計(jì)分析全美家用車輛調(diào)查數(shù)據(jù)，建立了電動(dòng)汽車用戶行駛特性數(shù)學(xué)模型，結(jié)合電動(dòng)汽車充電控制策略和發(fā)展規(guī)模建立了N 臺電動(dòng)汽車某一時(shí)刻有功需求的期望值計(jì)算模型；基于變異系數(shù)建立了電動(dòng)汽車充電負(fù)荷、風(fēng)電出力和基礎(chǔ)負(fù)荷的動(dòng)態(tài)概率模型；采用基于半不變量和Gram-Charlier 級數(shù)的概率潮流算法研究了含電動(dòng)汽車充電負(fù)荷和風(fēng)電的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)概率特性；以IEEE 30 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例分析了5 種不同情形下電力系統(tǒng)支路潮流和節(jié)點(diǎn)電壓的運(yùn)行特性。結(jié)果：以IEEE 30 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例分析了含電動(dòng)汽車充電負(fù)荷和風(fēng)電的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)概率特性，電動(dòng)汽車充電負(fù)荷和風(fēng)電接入到節(jié)點(diǎn)26。（1）隨機(jī)充電控制策略 下，電動(dòng)汽車開始充電時(shí)間主要集中在13︰00 到22︰00時(shí)段，考慮到電動(dòng)汽車的充電時(shí)長，電動(dòng)汽車充電負(fù)荷主要集中于17︰00 至次日2︰00 時(shí)段，與該時(shí)段基礎(chǔ)負(fù)荷相互疊加，進(jìn)而增加了節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率需求，使得支路25-26 有功輸送和線路壓降增加及節(jié)點(diǎn)26 電壓降低。（2）延時(shí)充電控制策略下，通過設(shè)定電動(dòng)汽車充電起始時(shí)刻，可在基礎(chǔ)負(fù)荷較小時(shí)段對電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，而在基礎(chǔ)負(fù)荷較大時(shí)段少充電。（3）風(fēng)電的接入能降低節(jié)點(diǎn)26 的等效負(fù)荷需求，從而減小支路25-26 有功輸送，并提升節(jié)點(diǎn)26 電壓水平。風(fēng)電白天出力小晚上出力大的反調(diào)節(jié)特性使其對夜間系統(tǒng)運(yùn)行特性的影響更為顯著。（4）支路25-26 有功的概率分布特性具有時(shí)變性，且其波動(dòng)特性與期望值呈正相關(guān)，即期望值越大，其波動(dòng)范圍和波動(dòng)程度越大。（5）節(jié)點(diǎn)26 電壓的概率分布特性也具有時(shí)變性，且其波動(dòng)特性與期望值呈負(fù)相關(guān)，即期望值越大，其波動(dòng)范圍和波動(dòng)程度越小。（6）風(fēng)電接入對節(jié)點(diǎn)電壓概率分布特性有較大影響，在提升節(jié)點(diǎn)電壓水平的同時(shí)也增加了節(jié)點(diǎn)電壓的波動(dòng)特性。結(jié)論：基于變異系數(shù)建立了電動(dòng)汽車充電負(fù)荷、風(fēng)電出力和基礎(chǔ)負(fù)荷的動(dòng)態(tài)概率模型，分析了不同情形下系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)概率特性。（1）動(dòng)態(tài)概率模型可計(jì)及電動(dòng)汽車充電負(fù)荷、風(fēng)電出力和基礎(chǔ)負(fù)荷的隨機(jī)性、時(shí)變性和波動(dòng)性，因而能更為全面地得到系統(tǒng)支路潮流和節(jié)點(diǎn)電壓的分布狀況。（2）電動(dòng)汽車充電負(fù)荷和風(fēng)電出力對系統(tǒng)潮流運(yùn)行特性有重要影響。不同電動(dòng)汽車充電控制策略會(huì)影響電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的分布特性，進(jìn)而影響系統(tǒng)運(yùn)行狀況。風(fēng)電并網(wǎng)能減小節(jié)點(diǎn)等效負(fù)荷需求，提升節(jié)點(diǎn)電壓水平，同時(shí)也增加了其波動(dòng)性，且風(fēng)電白天出力小晚上出力大的反調(diào)節(jié)特性使其對夜間系統(tǒng)運(yùn)行特性的影響更為顯著。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2013, 37(3): 590-596

入選年份：2017