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电动汽车充电站功率控制策略的研究

导读: 本文通过以上研究成果,探讨将充电站纳入电网调度体系中,电网调度部门根据电网状态向充电站发送限定功率,充电站通过自己的功率控制策略实现总功率可控状态下的充电,降低充电站充电工作对电网的影响。

1 引言

  电动汽车以电池作为能源,具有节能、无污染、零排放等特点,逐渐成为世界上各个国家关注的焦点之一[1]。假设每辆电动汽车充电功率为10kw,在最极端的情况下,如果6000万辆电动汽车同时充电,则峰值充电功率将达到6亿千瓦,将达到2030年全国预计总装机容量23.2亿千瓦的26%[2]。当电动汽车的数量达到一定规模后,如果任由电动汽车大规模的无序充电,巨大的充电功率将形成冲击性负荷,产生的扰动将会对电网形成巨大的冲击,负荷的巨大变化使得电网的频率、电压产生波动,从而影响电网的稳定。

  文献[3]研究了利用光伏发电的电动汽车充电站,有效利用太阳能,与电网互补为电动汽车提供充电服务,能在一定程度上减轻电网的负担。文献[4]研究了利用超级电容来缓冲充电能量的充电站,也可以在一定程度上可以减小充电对电网的冲击,但是利用超级电容不仅增加了建设成本,缓冲的能力也是有限度的。文献[5]对充电站内汽车的等待时间进行了统筹规划,但是却没有给出从功率角度分析充电对电网的影响。文献[6-10]对充电站的监控管理进行了研究,但是它们均立足于如何高效运转一个充电站,将电网认为能够提供足够能源的一个无穷大系统,不符合实际的需要。文献[11]针对快速脉冲充电的方式探讨了灵巧潮流控制的充电站,均衡充电功率,该作者也认为应将充电站纳入“坚强电网”中,形成有机整体。本文通过以上研究成果,探讨将充电站纳入电网调度体系中,电网调度部门根据电网状态向充电站发送限定功率,充电站通过自己的功率控制策略实现总功率可控状态下的充电,降低充电站充电工作对电网的影响。

2 充电站功率控制策略

  在用电高峰时期,电网调度部门将提供一个充电站可消耗的功率值,其可能低于充电站的装机容量,在输出总功率不允许超过限定值的情况下,充电站将如何分配被限制的总功率。

  2.1充电站功率控制系统结构

  充电站的功率控制系统结构如图1所示。

  根据图1中所示,充电站功率控制策略是通过对接入充电机的电动汽车充电功率的预测,再对充电机的输出能力进行统计,根据电网调度给定的限定值和当前输出来制定相应的分配策略,从而实现充电站充电总功率的控制。在充电站功率控制策略的目标都将是充电站输出总功率不超过电网调度部门发送的限定值的基础上提出了平均分配方式下的功率控制策略、基于充电时间最短的队列功率控制策略和基于利用率最大的协调功率控制策略三种控制方式。

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