论文总字数：27415字

摘 要

随着电动汽车的快速发展，为缓解化石能源的危机、加强环境保护以及减少可再生能源波动性对电网的影响，电动汽车参加电网频率控制成为当下研究热点。本文首先将电动汽车分为电动私家车、电动公交车、电动公务车和电动出租车四类，并详细研究各个类别电动汽车的交通属性。

其次，根据电动汽车的交通属性建立基于蒙特卡洛的电动汽车可控数量变化模型，分别模拟各个类型电动汽车的运行情况，并计算每个时刻其可控数量。考虑到电网频率控制过程中需要电动汽车与传统机组配合，建立了计及电动汽车的负荷频率控制模型，电动汽车和传统机组共同承担调频任务。

最后，在上述研究基础上，计算电动汽车的源荷潜力及其上下限和充放电功率，建立考虑电动汽车源荷潜力动态特性的频率响应控制模型。仿真结果表明：本文所建立的模型是准确且有效的；在负荷波动时，电动汽车参加电网频率控制可以有效地改善电网的频率波动，缩短调节时间，提高传统机组的运行效率，有利于电网快速恢复安全平稳运行。

关键词：电动汽车，交通属性，蒙特卡洛方法，可控数量，负荷频率控制，源荷潜力

Abstract

With the rapid development of electric vehicles, in order to alleviate the dilemma of fossil energy, strengthen environmental protection and reduce the impact of renewable energy volatility on the power grid, the participation of electric vehicles in power system frequency modulation has become the focus of current research. In this paper, electric vehicles are first divided into four categories: electric private car, electric bus, electric business car and electric taxi, and the traffic attributes of each type of electric vehicles are studied in detail.

Secondly, according to the traffic attributes of electric vehicles, the controllable quantity change model of electric vehicles based on Monte Carlo Method is established to simulate the operation of various types of electric vehicles and calculate the number of controllable electric vehicles at each moment. Considering that electric vehicles need to cooperate with traditional units when participating in the frequency modulation process of power system, the load frequency control model considering electric vehicles is established. And electric vehicles and traditional units jointly undertake the task of frequency modulation.

Finally, on the basis of the above research, the charge and discharge power, the source load potential and the limits of source load potential of the electric vehicles are calculated, and frequency response control model considering dynamic characteristics of the electric vehicles source load potential is established. The simulation shows that the models are accurate. When the load fluctuates, electric vehicles can effectively improve the frequency fluctuation of the power grid, shorten the regulation time, improve the operation efficiency of traditional units and contribute to the rapid restoration of safe and stable operation of the power grid.

KEY WORDS: electric vehicles, traffic attributes, Monte Carlo Method, controllable quantity, load frequency control, source load potential

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 论文选题背景和研究意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 本文主要内容和结构 3

第二章 基于蒙特卡洛的电动汽车可控数量变化模型 5

2.1 电动汽车的交通属性 5

2.1.1 电动汽车的分类及行驶规律 5

2.1.2 电动汽车的参数选取 6

2.1.3 电动汽车的状态及转换特性 6

2.2 电动汽车可控数量变化模型 8

2.3 蒙特卡罗模拟电动汽车运行情况 9

2.3.1 电动私家车 9

2.3.2 电动公交车 11

2.3.3 电动公务车 12

2.4 本章小结 13

第三章 计及电动汽车的负荷频率控制模型 15

3.1 电力系统频率调节控制模型 15

3.2 电动汽车频率调节控制模型 16

3.2.1 简述 16

3.2.2 电动汽车参与一次频率控制 17

3.2.3 电动汽车参与二次频率控制 17

3.2.4 电动汽车参与一次和二次频率控制模型 18

3.3 计及电动汽车的负荷频率控制模型 18

3.4 本章小结 19

第四章 考虑电动汽车源荷潜力动态特性的频率响应控制模型 21

4.1 可控电动汽车的初始源荷潜力 21

4.2 考虑调频过程的电动汽车源荷潜力模型 21

4.3 计及源荷潜力和功率约束的电动汽车调频出力 23

4.4 本章小结 25

第五章 算例分析 27

5.1 简述 27

5.2 基于蒙特卡洛的电动汽车可控数量变化模型算例分析 27

5.3 计及电动汽车的负荷频率控制模型算例分析 29

5.4 考虑电动汽车源荷潜力动态特性的频率响应控制模型算例分析 31

5.5 本章小结 34

第六章 总结与展望 35

6.1 全文总结 35

6.2 未来工作展望 36

参考文献 37

致 谢 39

绪论

论文选题背景和研究意义

随着经济的迅猛发展，能源枯竭、环境状况恶化和全球气候变暖等问题也日益突显，这些问题不断威胁着人类社会的健康发展。在此背景之下，节能减排以及大力推广新能源将成为全世界关注和研究的重要方面。电能作为如今全球使用范围最广的能源，具有经济、实用、清洁的特点，并且容易控制和转换。电动汽车利用电能来替代汽油成为驱动的主体能源，达到降低碳排放和环境可持续发展的目的，得到全世界各个国家的大力支持。同时，风能、太阳能和水能等可再生能源逐步登上舞台，将在电网中成为不可或缺的一部分。但这一类能源的功率输出具有强烈的波动性，会对电网产生极大的冲击。电网实施调频的过程中无法对可再生能源的强波动性产生的频率波动采取及时的调整，因为电力系统中的传统发电机组的爬坡率较高且响应速度较慢，所以电力系统的调频过程需要借助大规模储能装置。随着电动汽车的数量逐步增加以及对于电动汽车的研究更加深入，电动汽车可以利用V2G技术来参加电网的频率控制过程。

V2G(Vehicle-to-grid)技术，是指可控电动汽车和电网在信息和能量两个方面相互交流的技术。利用电力电子器件、通信及调度系统和用户侧的需求管理等多方面的协调配合来实现电动汽车与电网的双向互动。电动汽车与电网相连后，既能够成为分布式电源反向地向电网提供电能，从而达到削峰填谷的目的；又能够成为用户侧的分布式储能装置，从而辅助电力系统对可再生能源的波动性所产生的频率变化进行及时的调整。随着电动汽车的推广发展，其规模逐步增大且数量逐步增加，相对于传统机组具有更多的优势。电动汽车参与电网的频率控制可以减小可再生能源入网所带来的影响和冲击，从而保证电网的安全稳定运行。

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