1、第24卷第12期2011年12月广东电力GUANGDONG ELECIRIC POWERV0124 NO12Dec2011电动汽车充放电方式对深圳电网日负荷曲线的影响谢莹华，谭春辉，张雪峰，卢奕城(深圳供电规划设计院有限公司，广东深圳518054)摘要：随着电动汽车在深圳地区的推广应用，其充电行为将对深圳电网负荷造成一定影响。在分析深圳电网负荷特性的基础上，对2015年深圳电网El负荷曲线进行了预测。结合电动汽车类型、充电时间和充电模式建立了电动汽车负荷预测模型，分析在不同充电模式下电动汽车对深圳电网日负荷曲线的影响。关键词：电动汽车；日负荷曲线；负荷预测模型；蒙特卡罗仿真中图分类号：TM71
2、4 文献标志码：A 文章编号：1007。290x(2011)12004704Impact of ChargeDischarge Mode of Electric Automobile on Daily LoadCurve of Shenzhen Power GridXIE Ying-hua，TAN Chun-hui，ZHANG Xuefeng，LU Yi-cheng(Shenzhen Power Supply Planning Design Institute Co，Ltd，Shenzhen，Guangdong 518054，China)Abstract：With the extended a
3、pplication of electric automobile in Shenzhen，charge of electric automobile may bring certainimpact on load of Shenzhen power gridOn the basis of analyzing load characteristics of Shenzhen power grid，the paperforecasts daily load curve of Shenzhen power grid in year 201 5In combination with types of
4、 electric automobile，chargingtime and charge mode，load forecast model of electric automobile is established and impact of electric automobile under different charge modes on daily load curve of Shenzhen power gird is analyzedKey words：electric automobile；daily load curve；load forecast mode；Monte Car
5、lo simulation电动汽车主要有3种充放电方式：单向无序充电(vehicles plugin without logiccontrol，VOG)模式，主要特点是电动汽车接人电网即可进行充电；单向有序充电(vehicles plug-in with logiccontrol regulated charge，V1G)模式，主要特点是电动汽车在允许时间里进行充电，但不向电网反送电力；双向有序充放电(vehicles plug-in with log-iccontrol regulated chargedischarge，V2G)模式，主要特点是电动汽车与电网间可进行双向能量转换E卜3|。在
6、政府对电动汽车产业的大力推动下，我国电动汽车产业将步入快速发展期，这极大地推动了电动汽车充电站和充电桩的建设，大量电动汽车的充电行为将给电网负荷率45、谐波6及周边环境E7。9等带来较大的影响。电动汽车的普及程度、收稿日期：2011-0621类型、充电时间、充电方式以及充电特性的不同会使其对电网的影响发生变化m。本文将主要研究电动汽车3种充放电方式对深圳电网日负荷曲线的影响。1深圳电网负荷特性深圳市位于广东省南部沿海，辖8个区，总面积1 9916 km2，2010年年底全市人口约1 036万。2010年，深圳市电网最高供电负荷达到122 Gw，电源装机115 GW。深圳夏季气候炎热，空调负荷占
7、相当大的比例(据相关统计分析，空调负荷可达城市最高用电负荷的30以上)，年最高负荷多出现在78月。深圳电网2005-2010年夏季典型El负荷曲线如图1所示。从图1可以看出，深圳市夏季典型日负荷曲线呈现出3峰态势，通常早峰出现在万方数据广东电力 第24卷10时至12时，午峰出现在14时至17时，晚峰出现在19时至21时。受工业负荷影响，日峰较晚峰大。0 4 8 12 16 20 24时间m图1 深圳电网2005-2010年夏季典型Et负荷曲线预计2015年深圳电网最高供电负荷175Gw，夏季典型日负荷曲线如图2所示。测100N 080蜷枢O600400 4 8 12 16 20 24时间h图2
8、深期I电网2015年夏季典型日负荷曲线2深圳电动汽车规模预测根据最新研究成果，预计至2015年，深圳新能源汽车将达到15万辆(见表1)，约占全市汽车保有量的7，年用电量为1 45 526 GWh。表1 深圳市2015年新能源汽车需求预测表注：新能源公交车包括纯电动公交车2 500辆，年用电量31536GWh；混合电动公交车3 500辆，年用电量3512 GWh。3深圳电动汽车负荷预测模型31 日充电耗电量和充电时间因行驶里程、利用率不同，各种电动汽车每天的蓄电池容量和充电时间有一定差别。考虑到各类电动汽车数量均较大，且充电具有一定随机性，自身即可消除部分差异。因此，可以视全年用电量平均分布，按
9、平均日充电量(日充电持续时间)近似地估算平均日充电耗电量60t(含充电损耗)。Wi ，1、一苑而 u7式中：Wi为第f类电动汽车的年充电量；7 z为充电效率，取09。各类车辆的日充电时间暂按表2标准，其中纯电动公交车为满足行驶需求，考虑晚间和日间均进行充电。表2各类电动车辆日充电时间类型 日充电时间h纯电动公交车混合动力公交车新能源出租车电动公务车新能源家用车6(晚间)，2(日间)646632充电负荷分布321公交车充电负荷分布考虑公交车每天需充电2次，晚间充电时间为非运营时间的零时至6时，充电为统一管理，因此，晚间充电负荷近似均匀分布。运营时间内的充电是在运营中为公交车补充充电，充电为统一管
10、理，按往返一趟4 h计算，设充电负荷在10时至20时满足均匀分布。322出租车充电负荷分布考虑出租车每天需充电2次。按出租车的常规做法，交班时将加满油(充满电)，出租车的交班时间为9时、21时，集中充电可能会造成充电需求高峰，充电站将全部同时被出租车占用，并造成阻塞。因此必须改变集中交接班的惯例，错开交班时间，否则很有可能不能同时运营所有车辆。按照出租车错开交班，充电站连续接待出租车人站充电来考虑，出租车充电负荷在全天内满足均匀分布。33公务车和家用车负荷分布电动公务车和家用车一般采用慢充充电桩充电。由于充电起始时间的选择受用户偏好等随机因素影响，而这些因素的波动在正常情况下是互不干42O86
11、4参。枢万方数据第12期 谢莹华，等：电动汽车充放电方式对深圳电网日负荷曲线的影响49扰的，且可以叠加，根据概率论的相关理论，可认为这样的随机变量服从正态分布。为此，假设公务车和家用车充电起始时间服从N(2，仃)分布，即1 “一，、2P(t)=兰=e节(2)q 2na式中：p为充电起始时间的分布均值；盯为分布标准差。考虑到人们一般习惯下班后充电，取卢为19时，盯为1，各次充电持续时间按6 h计算。对充电过程进行蒙特卡洛仿真，得到公务车和家用车充电负荷分布如图3所示。 卜堋蓑zoo 川川1扎l I一ul0 4 8 12 16 20 24时间h图3公务车和家用车充电负荷分布将各类车辆充电负荷分布叠
12、加后得到2015年深圳电动汽车充电负荷分布如图4所示。可见，2015年深圳电动汽车负荷分布受公务车和家用车影响较大。当公务车和家用车充电起始时间服从期望值为19时、盯为1的正态分布时，电动汽车最高充电负荷发生在20时，最高充电负荷为520 MW。0 4 8 12 16 20 24时间h图4电动汽车充电负荷分布41 单向无序充电模式下的影响分析考虑如图2所示的日负荷曲线及单向无序充电模式下依据上述模型假设中的充放电时间得到如图4所示的电动汽车充电负荷分布，则叠加后的电网负荷曲线如图5所示。在该模式下，电网日负荷曲线的三峰值均有增加，日最高峰值增加约70 Mw，提高了04；负荷谷值增加约118 M
13、w，提高了12；日峰谷差值减少48 Mw，峰谷差率从原来的447下降至442。20曼16接1280 4 8 12 16 20 24时间m图5单向无序充电模式下日负荷曲线42单向有序充电模式下的影响分析考虑单向有序充电模式下通过峰谷价差，以及充电控制，实施错峰充电。因公交车辆的充电需要一般为刚性需求，暂不考虑其影响；出租车辆充电时段避开高峰时段(9时至11时30分、14时至16时30分、19时至21时)；公务车和家用车充电负荷在23时至7时满足均匀分布。该模式下的充电负荷分布和叠加后的日负荷曲线分别如图6、图7所示。在该模式下，日最高峰值增加约48 Mw，提高了027；负荷谷值增加约488 Mw
14、，提高了5；日峰谷差值减少440 Mw，日峰谷差率从447下降至421。500400堇300慧2001000 I I,I I l II I l I0 4 8 12 16 20 24时间h图6单向有序充电模式下电动汽车充电负荷分布4 电动汽车对日负荷曲线的影响分析。43双向有序充电模式下的影响分析以下将分3种充电模式讨论叠加电动汽车负荷 由于技术因素的限制，如电池寿命短、充放电后对电网日负荷曲线的影响。 效率低、放电电能质量难以保障等，以及经济因素OOOO旧旧，枷湖枷姗瑚姗。参蒌挺妪万方数据广东电力 第24卷20菱16摄1280 4 8 12 16 20 24时间h图7单向有序充电模式下日负荷曲
15、线的制约，如电池成本高、缺少电价差推动等，目前V2G模式还处于试验示范阶段。考虑到公交车、出租车、公务车在白天时段一般均有使用需求，因此，以下仅考虑家用车参与V2G模式的应用。假定在蓄电池容量充裕的前提下，除保证原有行程需求，还新增一部分充电量用于向电网送电。假定该部分电量与原充电量的比例用送电系数d表示，则家用车平均日充电耗电量(含充电损耗)一(1+a)Wh ，一了石而 u，式中：Wn为家用车的年充电量；叩。为充电效率，取09。设卢表示往电网的送电效率，取09，则向电网的送电电量r(O。xlt=aWh X卢=卢I P。tdt (4)式中：P叫为电动汽车放电功率。V2G模式下，可通过与电网的通
16、信使得参与放电的车辆在峰值电价时段以及负荷高峰时段放电，且放电速率可调。为保护车辆电池，控制最大放电速率不超过05 C。考虑到近期参与V2G的比例较小，可考虑取0l=10，得到叠加后的电网负荷曲线如图8所示。在该模式下，日最高峰值减少约53MW，减少了03；因增加了充电负荷，负荷谷值增加517 MW，提高了53，日峰谷差值减少570MW，峰谷差率从原来的447下降至416。需要指出的是，在实际中，充电负荷受电池技术、充电技术、行驶里程、充电习惯等多方面因素的影响。由于深圳实际运行的电动汽车种类和数量有限，在样本较小的情况下，上述模型中的参数难以获得精确数值，建议根据实际发展情况适时调整。5结论
17、本文通过建立各类电动汽车负荷模型，预测了深圳电网电动汽车负荷，分析了电动汽车对深圳电网日负荷曲线的影响。预计至2015年，深圳新能源汽车数量将达到15万，电动汽车中的蓄电池储能系统对电网日负荷曲线有影响，但总体来说影响较小。如果对充电行为不加以引导，将导致电网日负荷曲线的3峰值增加，日最高峰值增加约70Mw，提高了04；负荷谷值增加约118 Mw，提高了12，日峰谷差值减少48 Mw，峰谷差率从原来的447下降至442。通过峰谷电价差有序引导，可以减少日峰谷差率。如果允许电动汽车采用V2G模式向电网反馈电力，将减少日峰值，从而进一步降低日峰谷差率。参考文献：Eli李瑾，杜成刚，张华智能电网与电
18、动汽车双向互动技术综述EJ供用电，2010(3)：1214LI Jin，DU Cheng-gang，ZHANG HuaSummary on the Two-way Interaction between Smart Grid and the Electric VehicleEJDistribution温宇宾;李睿 电动汽车规模应用对江西电网的影响分析期刊论文-江西电力 2010(04)2.高赐威;张亮 电动汽车充电对电网影响的综述期刊论文-电网技术 2011(02)3.樊扬;余欣梅 王路南方电网区域发展电动汽车综合效益分析期刊论文-南方电网技术 2011(04)4.蒋浩 电动汽车充电站谐波的抑
19、制与消除期刊论文-广东电力 2010(08)5.田立亭;史双龙;贾卓 电动汽车充电功率需求的统计学建模方法期刊论文-电网技术 2010(11)6.魏春;韩民晓;杨霞 低碳经济对电网负荷率特性的影响分析期刊论文-电网技术 2010(09)7.钱科军;周承科;袁越 纯电动汽车与电网相互关系的研究现状期刊论文-电网与清洁能源 2010(11)8.杨健;王媚;张屹 电动汽车动力电池参与电网调峰的应用期刊论文-华东电力 2010(11)9.王辉;文福拴;辛建波 电动汽车充放电特性及其对配电系统的影响分析期刊论文-华北电力大学学报 2011(09)10.李瑾;杜成刚;张华 智能电网与电动汽车双向互动技术综
20、述期刊论文-供用电 2010(03)本文读者也读过(10条)1. 樊扬.左郑敏.朱浩骏.乔嘉赓.FAN Yang.ZUO Zheng-min.ZHU Hao-jun.QIAO Jia-geng 电动汽车充电模式对广东电网负荷特性的影响期刊论文-广东电力2011,24(12)2. 胡荣.赵品贤.HU Rong.ZHAO Pin-xian 电动汽车快速充电站的负荷特性期刊论文-上海电力学院学报2012,28(2)3. 李虎成.汤奕.於益军 大规模电动汽车充放电行为聚合效应对电网功率平衡影响的研究会议论文-20114. 张蓓蓓.孙广明.ZHANG Bei-bei.SUN Guang-ming 电动汽
21、车与电网互动协调运行技术探讨期刊论文-电网与清洁能源2011,27(11)5. 樊扬.左郑敏.朱浩骏.乔嘉赓.FAN Yang.ZUO Zhengmin.ZHU Haojun.QIAO Jiageng 电动汽车充电模式对广东电网负荷特性的影响期刊论文-南方电网技术2011,05(z2)6. 于大洋.宋曙光.张波.韩学山 区域电网电动汽车充电与风电协同调度的分析期刊论文-电力系统自动化2011,35(14)7. 黄望军.曾志刚.HUANG Wang-jun.ZENG Zhi-gang 电动汽车充电对电网的影响及智能充电装置研究期刊论文-制造业自动化2012,34(2)8. 辛建波.温宇宾.李睿 电动汽车规模应用对江西电网的影响分析会议论文-20109. 涂轶昀.李灿.承林.乐琳.TU Yiyun.LI Can.CHENG Lin.LE Lin 电动汽车对电网影响的研究期刊论文-广东电力2012(5)10. 刘清 电动汽车的充电模式及充电站对电网电能质量的影响分析期刊论文-中国高新技术企业2011(18)本文链接：http:/
