电动汽车无序充电行为下电网电功率的最优分配研究

黄雅娟 徐迅 罗祖健

摘  要：首先，我们对电动汽车无序充电行为进行建模中，发现充电开始时刻，充电连接时长，充电电量的频数分布直方图显示三者分别服从正态分布，对数正态分布，对数正态分布，对三个分布的六个参数进行矩法估计。然后对无序充电行为下电网电功率的最优分配进行了研究，通过蒙特卡洛模拟得到电动汽车無序充电负荷函数，并建立了多目标线性规划问题，求解过程我们对函数分别逐段进行积分，将约束条件离散化。引入相对公平程度得到交流1级，交流2级，直流比例三类充电功率比例分别为0.07：0.45：0.48。

关键词：电动汽车无序充电行为建模;蒙特卡洛模拟;电网电功率的最优分配研究

引言

电动汽车的使用能够减少传统能源的使用并减少温室气体的排放。同时大量电动车无序充电会增大用电负荷的峰谷差，导致电网损耗增大。电动汽车作为移动式储能设备，在削峰填谷，协同利用新能源等方面具有广阔的应用前景，如何合理的调控调控电动车的充放电，成为一个急需解决的问题。[1]

根据某城市 100 辆电动汽车一周的充电记录，分析电动汽车充电行为特征量（充电开始时刻、连接时长和充电电量）的分布规律。并根据电动汽车充电行为研究最优电网电功率的最优分配，也能减少设备投资，降低电动汽车无序充电负荷的峰谷差。

1.电行为特征量分布规律

由《电动汽车充电功率需求的统计学建模方法》[2]研究，可得到该三个独立的充电行为特征量在一天内服从正态分布，对数正态分布，对数正态分布。然后，通过矩法估计，得到具体的参数值。

2.最优电网电功率分配研究

根据充电方式划分，电动汽车充电模式通常划分为三种[3]：无控制充电模式，延迟充电模式，错峰充电模式。

本文将电动汽车充电模式划分为两类：

（1）无序充电模式：不受价格调控，充电时间由自己支配，

（2）延迟错峰充电模式：受价格调控的影响.

2.1 一万辆电动汽车的充电负荷曲线

假设电网不控制电动汽车充电行为，电动汽车接入电网后直接充电，采取蒙特卡洛模拟（n=10000），蒙特卡洛模拟的电动汽车充电负荷计算流程图见图2.[4]

单位车辆充电量连接时长，起始充电时间，概率密度为 ， 。对于上述三个周期函数，我们将其每个周期（24小时）划分为，区间长度均为0.25小时（15分钟）的96个区间。

2.2不同充电功率等级比例

该问题属于数学中的多目标规划规划问题。有两个目标，首先降低充电负荷的峰谷差，为此需要将用户日常用电负荷分布和总体用电负荷分布进行比较，总体用电负荷=日常用电负荷+电动汽车无序充电负荷函数，为了解决问题，我们需要得到日常用电负荷函数，以及电动汽车无序充电负荷函数。

3.结语

本文研究查阅了大量的参考文献，并利用SPSS、MATLAB、Matpower等软件进行计算和综合性分析，提高了本研究的可行性。

参考文献

[1]  谈丽娟.V2G模式下电动汽车充放电控制策略研究.：2016

[2]  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[J]. 电网技术，（11）：126-130，2010

[3]  刘超. 计及电动汽车最优时空分布的分级调度模型研究[D].重庆大学，2014

[4]  庞培川，曾成，杨彪，张谦.蒙特卡洛模拟法计算电动汽车充电负荷[J].通信电源技术，33（01）：155-158，2016