电动汽车开题报告

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毕业设计（论文）开题报告
题目
电动汽车充电对配电系统的影响
学院
自动化学院
专业
电气工程与自动化专业
姓名
班级
学号
指导教师
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一、综述本课题选题的依据和意义
2015 年 9 月，关于充电桩的好消息频频传出，如国务院常务会议上提出加快 电动汽车充电基础设施、电动汽车充电接口国家标准修订稿通过审查，以及国务 院办公厅日前发布《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》，到 2020 年，我国将基本建成适度超前、车桩相随、智能高效的充电基础设施体系，满足 超过 500 万辆电动汽车的充电需求。尤为引人关注的是，北京通信展举行期间， 国务院副总理马凯称：国家准备将充电桩普及的任务交由铁塔公司负责。
随着时代的发展，汽车的普及，石油的消耗也日益增加，作为不可再生的石 油资源，总有枯竭的一天，而且汽车尾气的排放对环境有很大的污染，所以利用 电能替代石油，实现汽车尾气的零排放，将是未来汽车行业的发展趋势。截至 2015 年一月，从公开信息显示，目前杭州已经建成了 70 座充换电站、620 个充 电桩，其中杭州主城区投入运营的充换电站有 27 个。在杭州市区里，一辆新能 源车要找到最近的充电站，只要开 4.5 公里。
国内外电动汽车在近几年的发展情况如下：经过 2012 和 2013 年的缓慢起步， 全球电动汽车销量终于在 2014 年下半年爆发，全年销售已超过 30 万辆大关，中 国新能源汽车品牌突飞猛进，比亚迪从 2013 年的第 40 名跃升至第七位，康迪电 动车也挤进第十名。在 2015 年，全球电动汽车销售量达到 40 万辆左右。
随着电动汽车规模化应用,电网原有装机和线路容量是否能应对新增充电负 荷需求,即在不扩大规模的情况下,如何提高原有电网利用率,增加容纳能力,同时 最大限度降低充电负荷对电网的负面影响,在分析充电负荷特性基础上,针对电动 汽车充电对电网各方面的影响,提出相应对策,将对电动汽车产业化进程具有重要 的研究意义。
二、国内外研究动态
我国电动汽车起步较发达国家晚,但研究发展快。各汽车生产商进入研发电动 汽车的行列,已经在促进电动汽车各方面技术发展方面取得有益的成见。由于配 套设施等主要原因,家用电动汽车并没有广泛的推广开来，现有的电动汽车充电 站主要对电动公交车和工程车辆进行充电。同时针对电动汽车充电站运行和电动 汽车充电对配电网的研究仍然非常缺乏。电动汽车规模预测，用户充电行为的随 机性,以及接入电网造成的影响和相应充电控制策略都没有一套成熟的模式和系 统，以及对此的全面研究。
电动汽车对电网的影响，主要包括电网负荷特性影响、谐波影响、电压电流
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冲击影响、负荷不平衡影响以及功率损耗影响。在负荷特牲方面,由于用户充电 行为习惯具有极大随机性和不确定性,目前国内主要采用简化假设的思路和数学 统计两种方法。在谐波方面,很多研究人员采用不用的方法和工具对电动汽车充 电规模化接入产生的谐波问题进行了分析,如利用概率统计学大数定律和中心极 限定理,建立多谐波源谐波分析数学模型,研究多个电动汽车充电站产化的偕波电 流特性：利用 MATLAB 或 PSCAD 仿软件建立充电站的仿真模型,通过快速傅里 叶变换对电流进行谐波分析,研究充电站电流谐波特性。在对电网负荷特性影响 研究方面,对充电负荷预测目前主要采用对历年负荷曲线进行叠加,“填谷”等方 法,但是这些方法都缺乏实际运行数掘作为参考,因此利用数学统计的方法,根据 实际测量的数据,进行拟合将更切合实际。
美国电科院(Electrical Power Research Institute,EPRI)的开放式配电系统仿真分 析平台,可用于建立配电网模型,分别结合时空随机因素和确定因素,从两方面分 析电动汽车对配网负荷平衡、电压以及三相平衡的影响。一般在设定情景(不同 渗透水平、预测规模、充电模式、电池容量/车型)下,研究充电对配电网的影响, 例如通过潮流计算,分析电网损耗和电压畸变率。考虑负荷接入位置、SOC 实时 状态、充电行为随机性等多种因素,建立负荷模型,研究电动汽车在配网中随接入 位置不同对电网节点电压产生的影响。大量研究表明,大规模无序负荷接入,将使 配网各节点电压波形严重畸变,峰值负荷显著上升,经济运行指标下降此外,在电 能质量三大影响中,谐波影响尤为重要,并利用改进的潮流计算法对配网影响进行 分析,得出配电变压器是电网中相对薄弱环节,低压配网中充电负荷接入导致其过 载、寿命降低、甚至失效。
同时，其对电动汽车的影响进行了一系列的研究。在节能减排方面,充电一 次行驶 60 英里的电动汽车与燃油汽车相比,能够减少二氧化碳排放 50%,能够减少 汽油消耗 75%。电动汽车的减排效果主要受到一次能源类型的影响。低排放的优 势只有在以低碳发电为主的区域才比较显著,而在以燃煤发电本身就增加了碳排 放,因此并不太显著。根据美国对加利福尼亚州汽车保有数量研究表明,在 2020 年 电动汽车销量可能为 180 万,如果对充电不加以管理,电网就需要在变压器和发电 容量方面增加 50 亿美元投资。
三、研究的基本内容，拟解决的主要问题：
决定电动汽车充电负荷曲线的主要因素包括电动汽车保有量、电池容量、起 始荷电状态（SOC）、每辆电动汽车的充电功率、起始充电时间等。其中，电动 汽车保有量和充电功率决定了电动汽车充电所需总功率；电动汽车保有量、电池
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容量和起始 SOC 则决定了所需消耗的总电量。用户起始充电时间越集中，则系 统所需提供的充电功率就越大，电动汽车接入对系统的影响也就越明显。
本文主要针对电动汽车充电站接入电网后的稳态分析 ：电动汽车充电站接 入电网以后属于电网中的大功率负荷,因此可能会造成电网负荷的重新分布,从而 引起潮流变化和网损增加,利用所学科目《电力系统分析》中的牛顿--拉夫逊法潮 流计算和 MATLAB 仿真软件仿真计算电动汽车充电站接入以后对配电网潮流的 影响。以及电动汽车充电站对电网负荷特性影响分析，包括:电动汽车充电站对 负荷的影响、网损的影响、电压质量的影响以及其它影响。并提出相应的降低网 络损耗措施。
主要针对某一具体案例分析电动汽车充电站对配电网系统的影响，电动汽车 在充放电过程中不仅仅考虑充电的效率也要靠考虑经济效益，由于一天当中电价 是变化的因此这里我们假设：高峰时为 C，因此一天的电价时间可分为：
c / 2 22 t 24,1 t 7
C(t)
c
8 t 21
因此对于此电价来说最好的充电分配为每个小时最优的连接如电站的数量 如下：
这样，电动汽车就可在配电系统负载率较低时充电，并在系统峰荷附近反向 放电，可以起到削峰填谷作用。分别对电动汽车在同一个节点不同时间的负荷情 况，分析最优的充电日常安排，对同节点的不同数量的充电，分配节点最优的工 作数量，对不同节点同一数量的充电状况分析，了解不同负荷节点产生的影响。 从而合理的进行电动汽车充放电安排。
四、研究步骤、方法及措施：
1．查看资料学习电力系统分析的基本知识，学习有关电动汽车的知识，了解现 今国内外电动汽车的发展及前景。 2．利用潮流计算中的牛顿--拉夫逊法进行充电站的潮流计算。
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