摘要:本文分析我国电动汽车行业发展现状,介绍考虑用户行为的电动汽车负荷预测方法,通过蒙特卡洛模拟,预测到某地区不同充电站场电动汽车充电负荷的日负荷曲线,对电网负荷预测有一定参考作用。
为了满足电动汽车的充电需求,国家电网公司和各省政府都在大力推进充电站和充电桩的建设。目前,电动汽车负荷预测方法大多考虑电动汽车本身的充放电特性,未充分考虑用户的主观能动性,而用户行为却是影响电动汽车功率需求的关键因素,且具有随机性。对电动汽车产生影响的用户行为主要包括用户充电时间和日行驶里程。用户充电时间越集中,电网所需提供的充电功率越大;日行驶里程反映了用户当日的耗电量,可通过起始充电容量来反映,在一定充电功率下,行驶里程与充电持续时间相关。因此,充电功率、起始充电时间和起始充电容量影响着电动汽车充电功率对时间的分布情况。
1 负荷预测模型建立
电动汽车的负荷模型与电动汽车的类型、充电特性和出行需求密切相关,而电动汽车的类型直接决定着其所需的电池特性和出行需求。
1.1模型建立步骤
负荷模型建立过程将按如下步骤开展。
(1)确定预测区域内某类电动汽车的总数及其充电容量和充电功率。
(2)定位跟踪预设数量的该类电动汽车,以获取这些电动汽车的充电数据,建立该预测区域内电动汽车的用户行为和功率需求间的统计模型。所述充电数据包括起始充电时间和起始充电容量SOC。
(3)根据所述统计模型分别确定该类电动汽车起始充电时间和起始充电容量SOC的概率分布。
(4)分别根据该类电动汽车的起始充电时间和起始充电容量SOC的概率分布随机生成起始充电时间和起始充电容量。每对起始充电时间和起始充电容量SOC代表一辆电动汽车的充电数据。随机生成的电动汽车充电数据的数量为该预测区域内该类电动汽车的总数。
(5)对该类电动汽车中的任意一辆,根据其充电容量、起始充电容量、充电功率计算得到其充电时长。
(6)对每辆该类电动汽车,根据其起始充电时间和充电时长,累加充电功率后,得到该预测区域内该类电动汽车在一天内接人电网的负荷统计。
一天内,某分钟某类电动汽车接人电网的负荷为:
式中,Li表示第i分钟总充电功率;N为该类电动汽车的总量;Pn,i为第n辆电动汽车在第i分钟的充电功率,若电动汽车不在充电状态则该值为0,即若相应时刻某辆电动车没有进行充电,则在计算负荷时不统计该电动车的充电功率。
1.2电动汽车的充电特性
电动汽车主要包含慢充和快充充电模式。慢充持续时间较长,充电功率较小;快充以较大的电流对电动汽车进行快速短时的充电,充电电流可达150-400A,所需充电时间很短。从充电成本和对电网冲击的角度来看,慢充成本较低,对电网冲击较小,且不会对电池寿命产生影响,因此是一种应用最为广泛的充电方式。由于不同类型的电动汽车采用的充电模式不同,因此需分别进行讨论。