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摘 要

据调查数据显示，中国电动汽车在2018年销量已破百万，同比增长超过50%，稳居世界第一位。随着中国电动汽车进入快速推广应用期，大量电动车接入电网将对电网的高效稳定运行带来极大的影响。本文研究在大量电动汽车接入电网情况下，构建配电网需求管理框架，实现配电网络的高效稳定经济运行。本文首先基于电动汽车的建立了电动汽车充电特性模型，并基于蒙特卡洛法对电动汽车一天24小时的负荷进行预测模拟。其次在MATPOWER中构建考虑电动汽车负荷接入后的IEEE33节点配电网网架模型，定性地证明了电动汽车符合对配电网造成的电压偏移及网损。当电动汽车渗透率越大时，电动汽车负荷对电压偏移等方面的影响程度也越大，也体现了本文对配电网多层管理框架研究地重要性和必要性。最后通过调节有载分接开关、网络重构和可中断负荷管理三种电压调节方法来构建配电网需求管理框架，保证配电网内各节点电压始终在电压标准偏差内，保证配网内节点电压质量。最后结合电动汽车充电特性模型及配网拓扑，通过MATLAB在2种不同场景案例下来验证需求管理框架，结果证明了该管理框架在大规模电动汽车接入时的有效性和可行性。

关键词：电动汽车,蒙特卡洛法,配电网,电压管理

Abstract

According to the survey data, China's electric vehicle sales volume has exceeded one million in 2018, with a year-on-year growth of more than 50%, ranking the first in the world. With the rapid promotion and application of electric vehicles in China, a large number of electric vehicles connected to the power grid will have a great impact on the efficient and stable operation of the power grid. In this paper, when a large number of electric vehicles are connected to the power grid, the framework of power distribution network demand management is constructed to realize the efficient, stable and economic operation of the power distribution network. In this paper, the charging characteristic model of electric vehicle is established based on the electric vehicle, and the load 24 hours a day is predicted and simulated based on monte carlo method. Secondly, the ieee33-node distribution network frame model considering the load access of electric vehicles is constructed in MATPOWER to qualitatively prove the voltage deviation and network loss caused by electric vehicles' conformity to the distribution network. When the electric vehicle penetration rate is higher, the electric vehicle load has a greater impact on voltage deviation and other aspects, which also reflects the importance and necessity of this paper's research on the multi-layer management framework of the distribution network. Finally, the framework of demand management of distribution network is constructed by regulating three voltage regulation methods: on-load tap switch, network reconfiguration and interruptible load management, so as to ensure that the voltage of each node in the distribution network is always within the voltage standard deviation and the voltage quality of nodes in the distribution network is guaranteed. Finally, combining the charging characteristic model of electric vehicles and the distribution network topology, the demand management framework is verified by MATLAB in different scenarios in 2. The results prove the effectiveness and feasibility of the management framework in large-scale access of electric vehicles.

Keywords：Electric Vehicle ,Monte Carlo Method ,Distribution Network,Voltage Management

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 EV并网研究现状 2

1.3主动配电网研究现状 3

1.4本文主要工作 3

第二章 电动汽车建模 5

2.1我国电动汽车发展现状及问题 5

2.1.1纯电动汽车 5

2.1.2混合动力汽车 5

2.1.3电动汽车政策及问题 5

2.2EV并网对配电网影响 6

2.2.1 对电能质量的影响 6

2.2.2对配网可靠性的影响 7

2.2.3对配网经济性的影响 7

2.3充电负荷主要影响因素 8

2.3.1EV电池充电特性 8

2.3.2充电方式 9

2.3.3EV用户类型 9

2.3.4电动汽车用户的行为习惯 10

2.3.5充电时长及电动汽车参数 11

2.4基于蒙特卡洛法的电动汽车负荷预测 12

2.4.1蒙特卡洛法介绍 12

2.4.2充电负荷计算过程 12

2.4.3计算实例 13

第三章 管理框架的调压方法及控制策略 15

3.1 IEEE33节点配电网模型 15

3.2 有载分接开关调压 17

3.2.1有载分接开关原理 17

3.2.2有载分接开关调压的优缺点 18

3.2.3 OLTC调压在MATPOWER中的体现 18

3.3网络重构调压 19

3.3.1网络重构介绍 19

3.3.2网络重构调压在MATPOWER中的体现 19

3.4需求侧管理调压 20

3.4.1需求侧管理 20

3.4.2需求侧响应的措施 20

3.4.3需求侧响应在MATPOWER中的体现 21

3.5管理框架控制策略 21

第四章 仿真算例分析 23

4.1仅接入高渗透率的电动汽车负荷 23

4.2考虑DG和电动汽车后夏季某用电高峰日一天的情况 25

第五章 结论与展望 30

5.1结论 30

5.2展望 30

参考文献 31

致 谢 33

第一章 绪论

1.1 课题背景

中国既是世界排名第二的原油消费国，同时也是最大的原油进口国。而中国机动车保有量已经超过了3亿，如此庞大的数量也导致了每年接近一半的石油消费量都用在了汽车燃油上，预计到2020年这个比例将上升到57%。但传统汽车在使用中不仅会消耗大量石油，加剧能源危机，还会释放大量的有害气体，污染环境。而电动汽车凭借着其环保节能这一优势，正在成为汽车产业的主要发展方向。近几年来，随着能源危机和环境污染这两大问题的日益严重，世界各大国纷纷提升电动汽车的战略地位，部分国家甚至已经提出“禁止生产传统汽车时间表”，立法规定来限制燃油汽车的发展，同时也已采取一些“限行”措施。中国也更是将新能源汽车作为七大战略性产业之一。有了政策的支持，电动汽车在中国会得到极大的发展。基于以上原因，电动汽车在未来将会取代传统燃油车的地位。

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