摘 要

全球范围内经济快速增长、气候变暖以及化石能源产能不足等问题促使了电动汽车产业的崛起，然而电动汽车提供便利的同时也会对电网造成一系列的影响。本文研究的目的是探索电动汽车快充站对城市配电网的影响。

首先主要介绍了几种影响电动汽车充电负荷的因素然后对其接入电网充电的时空规律进行仿真建模。电动汽车的充电特性根据不同用户的驾驶行为各异具有很强的时间和空间随意性，因此随机性较大。电动汽车负荷通常情况下会受到电动汽车的发展数量多少、动力电池的规格大小、充电模式等因素的影响。通过分析电动私家车、出租车、公务车以及公交车的充电时间分布规律和车主的驾驶行为来对充电需求时间分布建模。然后根据某市出租车的GPS定位信息，可以通过GPS实时观察出租车所处位置、车辆行驶经过的路线以及某段时间内是否在运行等数据。用出租车的行驶规律近似替代了全部电动汽车的行驶规律，在分析其行驶规律的基础上得到了充电需求的空间分布规律并建立相应的地理分布模型。然后提出了一种电动汽车充电负荷预测的基本思路。

在研究电动汽车时空分布规律的基础上分析了电动汽车广泛地接入对电网运行的影响。从电动汽车接入对电网负荷曲线的影响着手，先对考虑了荷电状态分布的电动汽车充电功率进行分析，由功率需求分析了电动汽车接入配电网进行充电对负荷曲线的影响；讨论电动汽车接入充电对电能质量影响问题时主要是对谐波的相关问题进行深入研究，给出了几种谐波治理方案，对电压下降、三相不平衡的问题也进行了简要的分析。最后，分析了接入电网后产生的运行经济性问题，定性给出相关结论。

关键词：电动汽车；充电需求；负荷模型；谐波分析；

Abstract

The rapid growth of the global economy, climate warming and lack of fossil energy production and other issues prompted the rise of the electric vehicle industry, but the convenience of electric vehicles will also cause a series of impact on the power grid. The purpose of this paper is to explore the impact of electric vehicle fast filling station on urban distribution network.

First of all, it mainly introduces several factors that affect the charging load of electric vehicles, and then simulates the time and space law of charging the power grid. The charging characteristics of electric vehicles according to different users of different driving behavior has a strong time and space arbitrariness, so random large. Electric vehicle load is usually subject to the number of electric vehicle development, the size of the power battery size, charging mode and other factors. The time distribution of charge demand is modeled by analyzing the law of charging time distribution of electric private cars, taxis, official vehicles and buses, and the driving behavior of the owners. And then according to a city taxi GPS positioning information, you can GPS real-time observation of the location of the taxi, the vehicle through the route and a certain period of time is running and other data. The law of the travel of the electric car is replaced by the law of the taxi, and the spatial distribution law of the charging demand is obtained on the basis of analyzing the running law and the corresponding geographical distribution model is established. And then put forward a basic idea of electric vehicle charging load forecasting.

Based on the study of the time and space distribution of electric vehicles, the influence of wide access to electric vehicles on power grid operation is analyzed. The influence of the electric vehicle access on the load curve of the electric vehicle is analyzed by the power demand. The influence of the charging of the electric vehicle on the load curve is analyzed. To discuss the impact of electric vehicle access charging on the power quality is mainly related to the problem of harmonic research in depth, given several harmonic control program, the voltage drop, three-phase imbalance is also a brief analysis. Finally, the paper analyzes the operational economics problems that are generated after access to the grid, and gives the relevant conclusions qualitatively.

Key words：electric vehicle；charging demand；load model；harmonic analysis.

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 电动汽车行业发展现状 1

1.2.2 电动汽车充电负荷建模研究现状 2

1.2.3 电动汽车充电对电网运行的影响研究现状 3

1.3 本文主要工作 4

第2章 电动汽车充电负荷时空分布规律模型 5

2.1 影响电动汽车负荷的因素 5

2.1.1 电动汽车的规模 5

2.1.2 电动汽车的动力电池 5

2.1.3 电动汽车的充电模式 6

2.1.4 电动汽车的充电时间 7

2.2 电动汽车接入电网充电的时空分布 7

2.2.1 电动汽车充电需求的时间分布特性 8

2.2.2 电动汽车充电需求的空间分布特性 12

2.2.3 电动汽车充电需求的时空分布特性 14

2.3 电动汽车充电负荷的预测方法 14

2.4 本章小结 15

第3章 电动汽车广泛接入对电网运行的影响 16

3.1 引言 16

3.2 电动汽车接入对电网负荷曲线的影响 16

3.2.1 电动汽车充电负荷特性 16

3.2.2 电动汽车充电对系统负荷的影响 17

3.3 电动汽车接入对电网电能质量的影响 18

3.3.1 谐波污染 18

3.3.2 电压下降和三相不平衡问题 20

3.4 电动汽车接入对配电网经济运行的影响 21

3.5 本章小结 21

第4章 总结与展望 22

4.1 全文总结 22

4.2 工作展望 22

参考文献 24

致谢 26

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

近些年来，在全世界气候开始变暖、气温升高、恶劣自然灾害事故频发的条件下，伴随着化石能源短缺、人口数量增加以及油价的高居不下，各个国家在加快开发新能源的脚步。与此同时，各个国家发展战略目光也开始转向电动汽车市场。各国政府及汽车企业非常注重电动汽车市场未来的发展情况，而我们国家各级政府也是纷纷投入精力搞研发，并且推出了许多鼓励性政策。伴随着电动汽车这种新型负荷的普及化，电动汽车充电负荷需求会越来越大，这无疑会对影响到电力系统的布局和规划。

大量电动汽车广泛地接入配电网充电会对电力系统安全与经济运行带来非常大的困难。首先，大规模电动汽车接入配电网充电会带来全新的负荷。如果原来电网的负荷高峰与电动汽车充电的负荷高峰时段相重叠，那么将会产生更大的峰谷差，加剧当前用电紧张情况。其次，电动汽车用户行为规律很难确定所以电动汽车充电会有伴随着随机性，这会对电力系统的正常运转构成冲击。电动汽车接入配电网的时空特性是无法确定的并且只能进行概率分析，倘若在段时间内大量电动汽车用户集中充电则很容易引起配电网过负荷，造成设备损坏，进而威胁到电网运行的可靠性。并且，电动汽车广泛地接入配电网充电会对电网的电能品质产生影响。电动汽车充电机内部包含了许多电力电子器件，接入充电时伴随着高次谐波，以至电压下降，产生故障电流，大规模的充电机接入电网工作时还能够引发谐振,对电缆和继电保护装置构成影响。最后，电动汽车接入配电网需要对现有的电网规划方法进行改变、增加充电设施等方法来扩大配电网的接纳能力。