电动汽车有序充电控制策略的研究
摘 要本文根据提出利用峰谷电价差异对电动汽车有序充电进行引导，以电动汽车有序充电对电网的的影响及建立模型仿真，确定充电负荷的计算方法，并采用该方法进行仿真计算，给出充电负荷曲线。最终制定与充电负荷有关的动态分时电价，同时计时计价。最终电网公司的弹性激励措施，以配电变压器的容量为约束，在尽量保证充电连续性的情况下，计及供电方利益的情况下，制定相应的峰谷电价政策。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2电动汽车发展前景 2
1.3本文研究重点 2
第二章 有序充电控制策略 3
2.1基本概念 3
2.2无序充电控制策略 3
2.3有序充电控制策略 3
2.4有序充电控制流程 4
第三章 电动汽车充电需求分析 5
3.1电动汽车类型 5
3.2电动汽车充电模式 5
3.3电动汽车对电网的影响 6
第四章 有序充电仿真建模 8
4.1电动汽车充电控制目标 9
4.2电动汽车及充电站分析 11
4.3有序充电控制策略、模型 16
4.4算例分析 17
4.5仿真分析 19
4.6仿真结果 19
第五章 结束语 21
5.1本文总结 21
5.2展望 21
致 谢 23
参考文献 24
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
随着全球石油资源的枯竭而引起的一系列能源危机，以及石油产品的燃烧带来的一系列大气污染产生温室效应等问题。当前最重要的解决方法就是节能减排。而电动汽车通过电力资源代石油资源很好地解决了环境及能源问题。电动汽车能够有效减少有害气体的排放以及对进口石油的依赖，这让各国政府以及汽车生产商意识到节能减排将对汽车行业产生巨大的影响。此外，电动汽车还可以作为虚拟的储能设备，提高电网运行的经济性，假设将来可以与储能设置配合且合理的使用，将会更好的抑制电网的负荷波动。
文献[1]本文对电动汽车技术发展趋势和前景作了概略介绍
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,并从技术—经济的角度出发,对纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车以及动力电池、电机等关键零部件技术,作了综合评述,展望了电动汽车技术的未来发展前景。文献[2]城市工业化的发展给世界各国都带来了能源短缺,空气污染,汽车尾气大量排放等环境问题。电动汽车作为一种最具潜力的无污染交通工具应运而生。笔者就电动汽车的发展历史和现状、主流技术以及未来的发展趋势进行论述与探讨。文献[3]电动汽车的使用对电网曲线的调节作用进行了初步探讨，并在其基础上提出，对将来电动汽车普及后，对电动汽车充电时间进行适当引导到的建议。文献[5]提出了大量电动汽车蓄电池接入电网充电时,不仅加重了供电系统(用电高峰)的负担,而且还存在着谐波污染。前者可以用分步协调和集中协调的方法予以解决,后者则可以用选择新型充电设备、在电力系统中加装滤波器以及协调每个充电站充电器数量的方法加以缓解。文献[6]文章分析了电动汽车充电模式和充电时间的特点,大规模电动汽车充电设备对电网电能质量的影响,提出电动汽车充电站使用中的谐波污染与治理意见。指出为了保护电网安全,需要对接入电网的充电设备建立市场准入机制,减少充电设备对电网的影响。文献[7]电动汽车是一种发展前景广阔的绿色交通工具，是解决环境和能源问题的重要手段，电动汽车充电站为电动汽车运行提供能量补偿，是发展电动汽车多必须的重要配套基础设施。比较研究了3种类型充电模式的优缺点，并从电能外部接入角度对充电站的建设金星路初步研究。文献[8]电动汽车充电站是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施,对电动汽车的充电需求进行了分析,提出了发展电动汽车对充电技术的要求,分析了影响电动汽车充电站规划的几方面因素,并对其布局规划提出了原则性建议。
1.2电动汽车发展前景
相较于传统的燃油汽车，电动汽车具有以下几个使用的优势：
1.环境污染小。电动汽车是依靠电能这种绿色能源驱动的汽车，而风力，水力，潮汐能等都可以转化为电能并且技术相对成熟。相比较燃油汽车，不会排放尾气，造成污染问题，对减少温室效应和大气污染，改善生活环境有着积极的作用。
2.能源利用高。电动汽车的传动运转部分比燃油汽车相对简单多，这样也使维修变的相对来说简单的多。同时，汽车停车时，电动机不会存在空转，平白消耗能源，大大提高能源利用效率较为节能。
3.噪音小。电动汽车无论在发动或者行驶过程中造成的噪音几乎可以忽略，它的推广使用一定程度上缓解了噪音污染。
在国内，七大战略性新兴产业之一就是新能源汽车产业，政府不但推出开一系列诸如财政补贴等的支持措施，还发布了例如《节能与新能源汽车产业发展规划》等的政策扶持白皮书。
在国外，欧盟等具有代表性的政府联盟也做出了巨大的努力。在如今的丹麦等国，风力发电已占总发电量的百分之二十以上以满足整个电力系统的要求。
目前，国内外研究电动汽车有序充电对电网的影响及有序充电控制策略还处于起步阶段。当前，电动汽车产业快速发展离不开政府的大力支持，北京、上海、广州、深圳等城市已经建成很多电动汽车充电站，电动汽车的普及和应用进入了一个关键时期。全球大部分汽车生产商已经开始研发各种类型的电动车，包括纯电动汽车以及插电式混合动力电动汽车。除此之外，众多知名大学例如清华大学、华北电力大学等及科研所都在进行电动汽车方面的相关研究，为电动汽车的发展打下良好的基础。
1.3本文研究重点
本文首先建立有序充电模型，并在此基础上基于MATLAB算法进行仿真，并得到最终的仿真曲线，最终提出基于“峰谷电价”的有序充电控制策略，得出最佳的充电方式。本文主要研究通过控制充电站充电价格影响电动汽车接入电网对电网负荷造成的影响，在满足用户的需求的前提下，更好的达到对电网的“削峰填谷”。除此之外，还可以降低用户的充电的成本和充电站的运营成本。通过上述方法，最终达到提高电网的经济稳定安全的运行的目的，实现用户、充电站、电网三方互赢的局面。
第二章 有序充电控制策略
基于参考文献，介绍有序充电的定义，并且通过有序和无序充电优缺点的比较，得出对电动汽车进行有序充电控制的必要性，从而消除电动汽车大规模接入电网的负面影响和波动。
2.1基本概念
从电网角度看，对电动汽车充电策略进行有效的控制，既要满足用户使用需求，还要通过有效的经济刺激手段引导用户进行有序充电，从而错开电网常规负荷的峰端。通过对电动汽车负荷合理的分散，减少对电网负荷的冲击并且节约建设成本，达到电动汽车与电网的和谐发展，达到“消峰填谷”的效果，这就是有序充电的概念。
在智能电网中，通过制定诱人的电价政策，刺激用户调整充电的习惯。此外，通过和用户签订相关协议，来调节电动汽车的充电负荷，保证电动汽车的有序充电，减少对电网的冲击。借助先进科技的测量、通信与智能决策技术，根据充电需求的缓急情况对电网的需求进行回应，保证电网与用户充电的供需平衡。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2电动汽车发展前景 2
1.3本文研究重点 2
第二章 有序充电控制策略 3
2.1基本概念 3
2.2无序充电控制策略 3
2.3有序充电控制策略 3
2.4有序充电控制流程 4
第三章 电动汽车充电需求分析 5
3.1电动汽车类型 5
3.2电动汽车充电模式 5
3.3电动汽车对电网的影响 6
第四章 有序充电仿真建模 8
4.1电动汽车充电控制目标 9
4.2电动汽车及充电站分析 11
4.3有序充电控制策略、模型 16
4.4算例分析 17
4.5仿真分析 19
4.6仿真结果 19
第五章 结束语 21
5.1本文总结 21
5.2展望 21
致 谢 23
参考文献 24
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
随着全球石油资源的枯竭而引起的一系列能源危机，以及石油产品的燃烧带来的一系列大气污染产生温室效应等问题。当前最重要的解决方法就是节能减排。而电动汽车通过电力资源代石油资源很好地解决了环境及能源问题。电动汽车能够有效减少有害气体的排放以及对进口石油的依赖，这让各国政府以及汽车生产商意识到节能减排将对汽车行业产生巨大的影响。此外，电动汽车还可以作为虚拟的储能设备，提高电网运行的经济性，假设将来可以与储能设置配合且合理的使用，将会更好的抑制电网的负荷波动。
文献[1]本文对电动汽车技术发展趋势和前景作了概略介绍
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
,并从技术—经济的角度出发,对纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车以及动力电池、电机等关键零部件技术,作了综合评述,展望了电动汽车技术的未来发展前景。文献[2]城市工业化的发展给世界各国都带来了能源短缺,空气污染,汽车尾气大量排放等环境问题。电动汽车作为一种最具潜力的无污染交通工具应运而生。笔者就电动汽车的发展历史和现状、主流技术以及未来的发展趋势进行论述与探讨。文献[3]电动汽车的使用对电网曲线的调节作用进行了初步探讨，并在其基础上提出，对将来电动汽车普及后，对电动汽车充电时间进行适当引导到的建议。文献[5]提出了大量电动汽车蓄电池接入电网充电时,不仅加重了供电系统(用电高峰)的负担,而且还存在着谐波污染。前者可以用分步协调和集中协调的方法予以解决,后者则可以用选择新型充电设备、在电力系统中加装滤波器以及协调每个充电站充电器数量的方法加以缓解。文献[6]文章分析了电动汽车充电模式和充电时间的特点,大规模电动汽车充电设备对电网电能质量的影响,提出电动汽车充电站使用中的谐波污染与治理意见。指出为了保护电网安全,需要对接入电网的充电设备建立市场准入机制,减少充电设备对电网的影响。文献[7]电动汽车是一种发展前景广阔的绿色交通工具，是解决环境和能源问题的重要手段，电动汽车充电站为电动汽车运行提供能量补偿，是发展电动汽车多必须的重要配套基础设施。比较研究了3种类型充电模式的优缺点，并从电能外部接入角度对充电站的建设金星路初步研究。文献[8]电动汽车充电站是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施,对电动汽车的充电需求进行了分析,提出了发展电动汽车对充电技术的要求,分析了影响电动汽车充电站规划的几方面因素,并对其布局规划提出了原则性建议。
1.2电动汽车发展前景
相较于传统的燃油汽车，电动汽车具有以下几个使用的优势：
1.环境污染小。电动汽车是依靠电能这种绿色能源驱动的汽车，而风力，水力，潮汐能等都可以转化为电能并且技术相对成熟。相比较燃油汽车，不会排放尾气，造成污染问题，对减少温室效应和大气污染，改善生活环境有着积极的作用。
2.能源利用高。电动汽车的传动运转部分比燃油汽车相对简单多，这样也使维修变的相对来说简单的多。同时，汽车停车时，电动机不会存在空转，平白消耗能源，大大提高能源利用效率较为节能。
3.噪音小。电动汽车无论在发动或者行驶过程中造成的噪音几乎可以忽略，它的推广使用一定程度上缓解了噪音污染。
在国内，七大战略性新兴产业之一就是新能源汽车产业，政府不但推出开一系列诸如财政补贴等的支持措施，还发布了例如《节能与新能源汽车产业发展规划》等的政策扶持白皮书。
在国外，欧盟等具有代表性的政府联盟也做出了巨大的努力。在如今的丹麦等国，风力发电已占总发电量的百分之二十以上以满足整个电力系统的要求。
目前，国内外研究电动汽车有序充电对电网的影响及有序充电控制策略还处于起步阶段。当前，电动汽车产业快速发展离不开政府的大力支持，北京、上海、广州、深圳等城市已经建成很多电动汽车充电站，电动汽车的普及和应用进入了一个关键时期。全球大部分汽车生产商已经开始研发各种类型的电动车，包括纯电动汽车以及插电式混合动力电动汽车。除此之外，众多知名大学例如清华大学、华北电力大学等及科研所都在进行电动汽车方面的相关研究，为电动汽车的发展打下良好的基础。
1.3本文研究重点
本文首先建立有序充电模型，并在此基础上基于MATLAB算法进行仿真，并得到最终的仿真曲线，最终提出基于“峰谷电价”的有序充电控制策略，得出最佳的充电方式。本文主要研究通过控制充电站充电价格影响电动汽车接入电网对电网负荷造成的影响，在满足用户的需求的前提下，更好的达到对电网的“削峰填谷”。除此之外，还可以降低用户的充电的成本和充电站的运营成本。通过上述方法，最终达到提高电网的经济稳定安全的运行的目的，实现用户、充电站、电网三方互赢的局面。
第二章 有序充电控制策略
基于参考文献，介绍有序充电的定义，并且通过有序和无序充电优缺点的比较，得出对电动汽车进行有序充电控制的必要性，从而消除电动汽车大规模接入电网的负面影响和波动。
2.1基本概念
从电网角度看，对电动汽车充电策略进行有效的控制，既要满足用户使用需求，还要通过有效的经济刺激手段引导用户进行有序充电，从而错开电网常规负荷的峰端。通过对电动汽车负荷合理的分散，减少对电网负荷的冲击并且节约建设成本，达到电动汽车与电网的和谐发展，达到“消峰填谷”的效果，这就是有序充电的概念。
在智能电网中，通过制定诱人的电价政策，刺激用户调整充电的习惯。此外，通过和用户签订相关协议，来调节电动汽车的充电负荷，保证电动汽车的有序充电，减少对电网的冲击。借助先进科技的测量、通信与智能决策技术，根据充电需求的缓急情况对电网的需求进行回应，保证电网与用户充电的供需平衡。
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