考虑电动汽车充电站控制策略的电力系统可靠性评估与优化研究

随着我国节能减排战略的深入实施，零排放电动汽车将在未来得到大规模普及应用。相较于传统的电力系统元件，电动汽车的系统接入具有随机性，且同时具有"储能元件"与"用电负荷"的双重属性，有必要使用电力系统可靠性理论来全面评估其规模化接入对系统的影响。然而，充电站的控制策略将显著影响充电站的负荷需求曲线，进而影响全系统的可靠性，现有电力系统可靠性理论不能考虑其控制策略的调整对系统的影响。针对这一问题，本课题提出建立考虑电动汽车随机接入特性的充电站可靠性模型。基于该模型，研究充电站充放电控制策略对系统可靠性的影响，提出能考虑元件控制策略的电力系统可靠性评估理论。最终建立含充电站接入后的电力系统可靠性优化模型，从系统的角度解决电动汽车、充电设备与电力系统的协调发展问题。本课题的研究成果既能够为解决规模化电动汽车的系统接入问题寻找到一个坚实的理论平台，又是对现有可靠性理论研究的重要提升与创新。

电动汽车将在未来得到大规模普及应用。相较于传统的电力系统元件，电动汽车的系统接入具有随机性，且同时具有“储能元件”与“用电负荷”的双重属性，有必要使用电力系统可靠性理论来全面评估其规模化接入对系统的影响。电力系统可靠性是电力系统规划运行的重要参考，然而现有电力系统可靠性理论不能考虑其控制策略的调整对系统的影响，不利于规划运行决策。. 课题围绕电动汽车接入后的可靠性评估与应用问题进行了深入的研究，取得了一系列研究成果，具体内容包括：. 提出基于状态转移的电动汽车出行模拟方法; 针对即插即充电动汽车，提出考虑时间/空间接入特性的接入/离去时间、初始电量概率分布模型；针对电池更换模式电动汽车，提出电池更换频次模型。. 基于对锂离子电池的化学动力学模型，提出了针对单一电动汽车的快速充电策略；对上述充电模型进行恒功率假设简化，提出了针对多个电动汽车的，以保证完成充电需求、最大化充电量为目标的充放电凸优化模型. 针对电动汽车充电过程灵活可控的特点，定义了电动汽车充电负荷的“失负荷事件”，该定义可以将电动汽车的充电策略与充电过程纳入可靠性分析；针对“失负荷事件”的定义，提出了“充电不足概率”与“充电不足电量”两项指标. 提出了考虑有载调压变压器分接头、分布式电源有功/无功、电动汽车充电功率、柔性直流互联装置有功/无功的多源协同优化模型与求解方法；针对典型的居民、商业、工业、商务办公区域的电动汽车充电站，建立了充电功率-可靠性指标函数关系，修正配电网运行策略；所提出的方法可用于辅助配电网规划决策针对延庆地区实际系统进行了分析。. 本课题的研究成果是对现有可靠性理论研究的重要提升与创新，能够对规模化电动汽车接入后的配电网进行准确高效的评估分析，提高配电网规划运行决策的可靠性、经济性。课题研究成果如今已经取得广泛的应用，基于课题成果开发的可靠性评估软件，已应用于北京、贵州、江苏等9个省市电网公司、经研院和设计院共计15个用户；课题部分成果应用于多个主动配电网示范工程。课题后续研究正在持续进行，支撑了多项高水平科技项目。