电动汽车以电作为动力驱动汽车,是一种超低排放的绿色交通工具。电动汽车的推广使用给能源危机、环境污染、气候变暖等问题提供了一个解决途径,不仅可以实现低碳环保,而且可以消纳间歇性可再生能源的发电。电动汽车作为充电负荷,可以有效平衡峰谷差,提高电力网络容量的利用水平;作为分布式储能装置,电动汽车通过向电力系统回馈电能以提供调频和旋转备用。大量电动汽车充电接入电网时,如果对充电负荷不加引导,则在时间和空间方面均具有随机性。基于大量实测数据的研究表明,在非调控充电状态下,电动汽车的日充电负荷曲线与配网日负荷曲线具有一致性。随着电动汽车渗透率增加,配网负荷曲线可能出现峰峰叠加,峰谷差将进一步扩大,线路变压器过负荷风险加大,充电谐波的注入也使得供配电设备的运行风险进一步增加,直接影响系统运行的可靠性。同时过负荷导致配网电压损失和功率损失增加,对发电设备的容量需求将进一步增大,增加系统投入,影响系统运行的经济性。在这些背景下,本论文旨在对大量电动汽车充电行为及其对配电系统的影响优化问题进行系统而深入的研究,以使得能够准确模拟充电负荷及其负荷特性,同时考虑充电对配电系统的影响及其优化方法,为电动汽车规模化推广应用提供理论基础,提高供电可靠性和运行经济性。本文的主要研究内容如下:1.综述国内外关于充电负荷模拟、充电影响仿真、有序充电策略方法三个方面的研究现状。基于充电行为机理,对影响充电负荷的各个因素及其相互关系进行了分析,明确了包括开始充电时刻、初始荷电状态等充电影响因素的精确模拟是负荷模型进一步完善的方向。从对系统可靠性影响、对电能质量影响和对系统运行经济性影响三个维度概述了大量电动汽车充电接入对系统的影响,分析了充电影响的模拟结果及调控方法,展望指出在充电负荷影响因素调控及充电负荷时空分布引导等方面需进一步深入研究,为实现时间空间两个维度上的有序充电提供理论依据。2.采用概率方法模拟充电负荷影响因素随机特性及其相互关系,依据车辆出行统计数据拟合结果,获得电动汽车日平均行驶里程概率密度函数,引入时间间隔系数模拟相邻两次充电间的时间间隔,给出了下一次充电开始时电池初始荷电状态和日平均行驶里程的约束关系,获得不同时段电池初始荷电状态分布特性;根据电动汽车充电开始时刻的统计及假设检验,得出电动汽车开始充电时刻在一天内的分时段概率分布特点,结合具体应用场景确定出其概率分布特性;考虑充电延续性对充电负荷在时间维度上的累加效应,在此基础上建立电动汽车充电负荷的概率模型,采用蒙特卡洛抽样算法求解,以深圳市电动出租车实际应用场景对这种方法做了验证。3.考虑电动汽车充电方式、充电需求在不同空间区域的差异性,建立电动汽车充电负荷的时空模型,同时利用蒙特卡洛仿真求解验证。之后,以系统节点电压偏差和线损增量作为评估充电影响的指标,考虑充电负荷不同渗透率场景,以修改的IEEE 30节点测试系统为例,采用潮流计算结果分析充电负荷在不同时空分布下对配电系统的影响。仿真计算结果表明:随着电动汽车渗透率的增加,系统节点电压偏差和线损增量都趋于增加;充电站规划布局并不能简单以充电负荷在充电站间的均匀分配为原则,这并不能明显改善充电对系统的影响;考虑充电对系统线损影响的优化,充电站选址布局应计及不同区域用地性质的差异。4.针对充电对配电系统的削峰填谷目标,提出充电站内充电负荷影响因素调节机理。以充电时间区间及其相应的开始充电时刻分布特性作为调节变量,以配电系统负荷曲线最大峰谷差和负荷率作为调节的评价指标,通过充电时段划分的差异性,以及不同充电时段内开始充电时刻分布特性的变化,提出了充电站内电动汽车充电对配电网削峰填谷的三种调节方法,为电动汽车充电运营商具体的调节操作提供了理论依据和目标指向。不同方法下评价指标值计算结果表明:相比于非调控充电状态下充电对配电系统的影响,既要依据系统峰谷时段而调控引导充电区间,同时也要在这些充电时段调节开始充电时刻分布特性,且分布特性的选择与调控效果有关。5.针对电动汽车充电负荷在空间中的合理布局问题,给出了电动汽车充电站在所属区域配电系统中电气接入点的最优选择方法。以获得的日充电负荷轮廓为基础,通过定义节点电压偏差百分数和支路有功功率损耗增量百分数,构造了评价充电站对配电系统潮流影响的综合指标,进而提出了以对潮流影响最小化为目标确定充电站最优电气接入点的方法。最后,以修改的IEEE 33节点配电系统为例对所提出的方法进行了说明。算例结果指出,充电站充电负荷越大,对系统潮流的影响越大;在同一负荷水平下,充电站充电负荷在系统不同电气节点接入时,对系统潮流的影响不同。