电动汽车的有序充放电方法设计 Design of Ordered Charging and Discharging Method for Electrical Vehicles 作者：张德泽5080309288 指导老师：刘东 (上海交通大学电气工程系，上海市200240：) ABSTRACT:Under vigorous promotion of government,electric vehicle(EV)industry in China gets into fast growth period.So the charging of lots of EV will greatly impact on power grid.EV types,charging time and charging mode of EV will change the effect on power grid.The article mainly expounds the control strategy for charging and discharging system of EV and the principle of achieving V2G.A grid load in a specific area and 3 electric vehicles in V2G were taken as an example and the detailed realization of the algorithm of the control strategy for charging and discharging system based on V2G was introduced. 摘要：在政府对电动汽车产业的大力推动下，我国电动汽车产业将步入快速发展期，大量 电动汽车的充电行为将会给电网带来较大影响。电动汽车的普及程度、类型、充电时间、充 电方式以及充电特性的不同会使电动汽车队电网的影响发生变化。本文主要阐述了电动汽车 充放电的控制思路以及实现V2G的原理。以某一特定区域的电网负荷和3辆电动汽车参与V2G 活动为例，介绍了一种V2G充放电控制策略算法具体实现。 Keywords:electric vehicle,grid,V2G,the principle of charging and discharging 关键词：电动汽车，电网，V2G,充放电控制策略， 1.引言 2.问题的提出 文献2][4[5][6]首先对电动汽车充放电 交通行业的能源消耗量和温室气体排 对电网的影响进行了分析讨论，其中列出了充 放量己成为世界最大和增长速度最快的问 放电对电网的所有重大并对其进行了定性分 题之一。目前，交通行业的能源消耗量占全 析。且对问题及影响的解决提供了思路。 球能源消耗的30%，全球将近25%的温室气 文献[8][9][10]针对电动汽车对电网影响 体来源于交通。随着人们对环境保护与节能 的其中一个重大方面即谐波污染做了深入分 减排的日益关注，电动汽车与混合动力汽车 析，探讨了谐波的形成原因以及对电网造成重 的大规模投入和使用已成为一种发展趋势。 大影响的原理。 其中纯电动汽车被认为是汽车工业的未来。 文献[1]分析了电动汽车充电行为的概率 至2009年底，我国发电机容量为8.7亿千瓦， 并根据其概率分析了其对电网的影响。 我国民用汽车保有量为7619万辆。假定每 文献[3]研究了电动汽车充电的原理以及 辆电动汽车充电功率为10千瓦，总功率将 蓄电池的工作方式。 达到7.6亿千瓦。电动汽车很可能成为未来 文献[7)提出了一种削峰填谷的算法，通 电网中数量最多的一类负荷，其动态特性将 过此算法可以实现电动汽车充放电对电网实 对电网安全、稳定、经济、高效运行以及输 现调节作用。 配电网的建设提出了新的挑战。其主要问题
电动汽车的有序充放电方法设计 Design of Ordered Charging and Discharging Method for Electrical Vehicles 作者:张德泽 5080309288 指导老师：刘东 （上海交通大学 电气工程系，上海市 200240；） ABSTRACT: Under vigorous promotion of government, electric vehicle (EV) industry in China gets into fast growth period. So the charging of lots of EV will greatly impact on power grid. EV types, charging time and charging mode of EV will change the effect on power grid. The article mainly expounds the control strategy for charging and discharging system of EV and the principle of achieving V2G. A grid load in a specific area and 3 electric vehicles in V2G were taken as an example and the detailed realization of the algorithm of the control strategy for charging and discharging system based on V2G was introduced. 摘 要：在政府对电动汽车产业的大力推动下，我国电动汽车产业将步入快速发展期，大量 电动汽车的充电行为将会给电网带来较大影响。电动汽车的普及程度、类型、充电时间、充 电方式以及充电特性的不同会使电动汽车队电网的影响发生变化。本文主要阐述了电动汽车 充放电的控制思路以及实现V2G的原理。以某一特定区域的电网负荷和3辆电动汽车参与V2G 活动为例，介绍了一种V2G充放电控制策略算法具体实现。 Keywords: electric vehicle, grid, V2G, the principle of charging and discharging 关键词：电动汽车，电网，V2G，充放电控制策略， 1．引言 文献[2][4][5][6]首先对电动汽车充放电 对电网的影响进行了分析讨论，其中列出了充 放电对电网的所有重大并对其进行了定性分 析。且对问题及影响的解决提供了思路。 文献[8][9][10]针对电动汽车对电网影响 的其中一个重大方面即谐波污染做了深入分 析，探讨了谐波的形成原因以及对电网造成重 大影响的原理。 文献[1]分析了电动汽车充电行为的概率 并根据其概率分析了其对电网的影响。 文献[3]研究了电动汽车充电的原理以及 蓄电池的工作方式。 文献[7]提出了一种削峰填谷的算法，通 过此算法可以实现电动汽车充放电对电网实 现调节作用。 2．问题的提出 交通行业的能源消耗量和温室气体排 放量已成为世界最大和增长速度最快的问 题之一。目前，交通行业的能源消耗量占全 球能源消耗的 30%，全球将近 25%的温室气 体来源于交通。随着人们对环境保护与节能 减排的日益关注，电动汽车与混合动力汽车 的大规模投入和使用已成为一种发展趋势。 其中纯电动汽车被认为是汽车工业的未来。 至2009年底，我国发电机容量为8.7亿千瓦， 我国民用汽车保有量为 7619 万辆。假定每 辆电动汽车充电功率为 10 千瓦，总功率将 达到 7.6 亿千瓦。电动汽车很可能成为未来 电网中数量最多的一类负荷，其动态特性将 对电网安全、稳定、经济、高效运行以及输 配电网的建设提出了新的挑战。其主要问题
有：1、需求量大：引发新一轮负荷增长， 的时间给汽车充电，所以对电网的影响最大， 大量充电设施建设对电网升级改造提出更 而连续充电指在1d中PHEV以一个随机比 多要求，需要新增装机容量，增加电网 例接入电网进行充电，这样对负荷的需求就 建设投资。2、峰上加峰：电网峰谷差 比较平稳，对电网的影响也较小。 率不断加大，规模化电动汽车充电将 4)电动汽车的充电方式。目前，电动汽车 进一步加大电网的峰谷差率，造成发 充电方式主要分充电模式和更换电池模式， 电成本高、电网运行效率低。3、随机 这2种充电方式的一个共同特点是利用专 性强：受多种因素的影响，电动汽车充电需 用插座从电网获得电能。充电模式可分为普 求在时间和空间上具有随机性、分散性特点， 通充电和快速充电。普通充电又叫慢速充电， 增加电网运营管理的难度。 它每次充电所需的时间较长：快速充电是利 1、电动汽车充电对电网的影响因素 用大电流给电动汽车充电，这种充电方式不 电动汽车充电对电网的影响因素主要是电 仅会给电网带来较大的冲击，而且会减少电 动汽车的普及程度、电动汽车的类型、电动 池使用寿命。更换电池模式是将空电池留在 汽车的充电时间、电动汽车的充电方式以及 充电站利用小电流进行长时间充电。表1为 电动汽车的充电特性。需要指出的是，当电 2种充电方式的比较。不同的充电方式可以 动汽车接入电网的方式仅限于通过充电站 应用于不同类型的汽车，如更换电池模式适 (桩)时，电动汽车对电网的影响就笼统地反 合在公交公司、出租车公司使用，而对于私 映在充电站（桩）对电网的影响。 家车，可以选择在夜间电价便宜时对汽车慢 1)电动汽车的普及程度。电动汽车的普及 速充电。 程度不同对电网的影响大小也不同。电动汽 5)电动汽车的充电特性。充电汽车接入电 车数量较少，对电网的影响非常小，而当数 网时的电力需要由充电的电压和电流决定。 量较大时，其对电网的影响将不容忽视。国 不同类型汽车的充电特性不同，对电网的影 外根据电动汽车普及程度分阶段研究电动 响也不同。考虑了小型轿车、中型轿车、中 汽车对电网的影响。电动汽车的普及程度受 型多用途汽车、大型多用途汽车4种类型电 很多方面的影响，其中影响较大的是电动汽 动汽车的充电特性，通过分析得到大型多用 车技术的发展水平。当技术很成熟而且价格 途汽车对电网的影响最大。 较低时，电动汽车的拥有量较高，此时其对 2、电动汽车充电对电网的影响 电网的影响也较大。 1)电动汽车充电对输电网络的影响 2)电动汽车的类型。本文指的电动汽车的 针对现有或规划的发电（供电）容量是 类型主要是不同用途的汽车，如轿车、运输 否能够满足电动汽车充电引起的负荷增长， 车等。不同类型电动汽车的充电电路和充电 国外做了很多相关的研究。北美可靠性委员 时间是不一样的。通过分析得到：大型多用 (North American Reliability Council) 途汽车容量较大，充电所需时间也较长，其 和美国能源部的能源信息管理机构制定了 对电网造成产生的影响最大。 13个区域2020年和2030年PHEV在电力需求、 3)电动汽车的充电时间。充电时间场景的 供应、电源结构、电价以及相应的排放情况 设置需要根据电动汽车使用者的用车习惯、 等方面的潜在影响。该研究基于美国能源部 上下班时间以及引导政策等来进行。在研究 橡树岭实验室的竞争性调度模型，对每个区 中，可以从电网运营者角度进行设置，也可 域的2020年和2030年7种不同的场景进行分 以从电动汽车使用者方便性方面进行设置。 析，表明每个区域都需要进行额外的电源建 不同的充电时间对电网的影响非常大，如果 设或者应用需求响应来应对来自电动汽车 在峰荷时间进行充电将加重电网负担，而如 的电力需求。研究表明，美国现有电网最多 果在非峰荷时间进行充电将减小充电对电 可以承受73%的电动汽车负荷。 网的冲击。由于同时充电是指混合电动汽车 美国国家可再生能源实验室根据不同 (plug-in electric vehicle,PHEV)拥有者在定 插入式电动汽车发展场景研究了电动汽车
有：1、需求量大：引发新一轮负荷增长， 大量充电设施建设对电网升级改造提出更 多要求，需要新增装机容量，增加电网 建设投资。2、峰上加峰：电网峰谷差 率不断加大，规模化电动汽车充电将 进一步加大电网的峰谷差率，造成发 电成本高、电网运行效率低。3、随机 性强：受多种因素的影响，电动汽车充电需 求在时间和空间上具有随机性、分散性特点， 增加电网运营管理的难度。 1、电动汽车充电对电网的影响因素 电动汽车充电对电网的影响因素主要是电 动汽车的普及程度、电动汽车的类型、电动 汽车的充电时间、电动汽车的充电方式以及 电动汽车的充电特性。需要指出的是，当电 动汽车接入电网的方式仅限于通过充电站 (桩)时，电动汽车对电网的影响就笼统地反 映在充电站(桩)对电网的影响。 1）电动汽车的普及程度。电动汽车的普及 程度不同对电网的影响大小也不同。电动汽 车数量较少，对电网的影响非常小，而当数 量较大时，其对电网的影响将不容忽视。国 外根据电动汽车普及程度分阶段研究电动 汽车对电网的影响。电动汽车的普及程度受 很多方面的影响，其中影响较大的是电动汽 车技术的发展水平。当技术很成熟而且价格 较低时，电动汽车的拥有量较高，此时其对 电网的影响也较大。 2）电动汽车的类型。本文指的电动汽车的 类型主要是不同用途的汽车，如轿车、运输 车等。不同类型电动汽车的充电电路和充电 时间是不一样的。通过分析得到：大型多用 途汽车容量较大，充电所需时间也较长，其 对电网造成产生的影响最大。 3）电动汽车的充电时间。充电时间场景的 设置需要根据电动汽车使用者的用车习惯、 上下班时间以及引导政策等来进行。在研究 中，可以从电网运营者角度进行设置，也可 以从电动汽车使用者方便性方面进行设置。 不同的充电时间对电网的影响非常大，如果 在峰荷时间进行充电将加重电网负担，而如 果在非峰荷时间进行充电将减小充电对电 网的冲击。由于同时充电是指混合电动汽车 (plug-in electric vehicle，PHEV)拥有者在定 的时间给汽车充电，所以对电网的影响最大， 而连续充电指在1d 中PHEV 以一个随机比 例接入电网进行充电，这样对负荷的需求就 比较平稳，对电网的影响也较小。 4）电动汽车的充电方式。目前，电动汽车 充电方式主要分充电模式和更换电池模式， 这2 种充电方式的一个共同特点是利用专 用插座从电网获得电能。充电模式可分为普 通充电和快速充电。普通充电又叫慢速充电， 它每次充电所需的时间较长；快速充电是利 用大电流给电动汽车充电，这种充电方式不 仅会给电网带来较大的冲击，而且会减少电 池使用寿命。更换电池模式是将空电池留在 充电站利用小电流进行长时间充电。表1 为 2 种充电方式的比较。不同的充电方式可以 应用于不同类型的汽车，如更换电池模式适 合在公交公司、出租车公司使用，而对于私 家车，可以选择在夜间电价便宜时对汽车慢 速充电。 5）电动汽车的充电特性。充电汽车接入电 网时的电力需要由充电的电压和电流决定。 不同类型汽车的充电特性不同，对电网的影 响也不同。考虑了小型轿车、中型轿车、中 型多用途汽车、大型多用途汽车4 种类型电 动汽车的充电特性，通过分析得到大型多用 途汽车对电网的影响最大。 2、电动汽车充电对电网的影响 1）电动汽车充电对输电网络的影响 针对现有或规划的发电（供电）容量是 否能够满足电动汽车充电引起的负荷增长， 国外做了很多相关的研究。北美可靠性委员 会（North American Reliability Council） 和美国能源部的能源信息管理机构制定了 13个区域2020年和2030年PHEV在电力需求、 供应、电源结构、电价以及相应的排放情况 等方面的潜在影响。该研究基于美国能源部 橡树岭实验室的竞争性调度模型，对每个区 域的2020年和2030年7种不同的场景进行分 析，表明每个区域都需要进行额外的电源建 设或者应用需求响应来应对来自电动汽车 的电力需求。研究表明，美国现有电网最多 可以承受73%的电动汽车负荷。 美国国家可再生能源实验室根据不同 插入式电动汽车发展场景研究了电动汽车
负荷对6个区域电网的影响，在每一种场景 解决电动汽车有序充放电的基本思想 假设电力公司完全控制了电动汽车的充电 有以下几点： 行为，且每天40%的汽车能源来自电力，通 1) 充电时可以看作为用电负 过模型分析表明在不进行额外电力设施建 荷。目前车载充电机功率一 设的情况下，这6个区域的电网可以支撑区 般为3KW左右，未来可能增 域内50%的汽车为充电汽车，由此将引起 长到10-20KW。 5%-10%的电能需求增加。 2) 停驶时具备储电能力。随着 2)电动汽车对配电网的影响 电池技术的成熟。在特定条 电动汽车充电不仅会影响配电网的负荷 件下可向电网送电，可看作 平衡，而且会给配电网带来其它问题。电动 为发电机或电源。 汽车的聚集性充电可能会导致局部地区的 电动汽车保有量很大。规模 负荷紧张：电动汽车充电时间的叠加或负荷 化电动汽车对电网而言将 高峰时段的充电行为将会加重配电网负担。 是重要可用资源。 3)电动汽车的谐波污染 电动汽车的投入使用，必然要增加相应 电动汽车充电控制的基本方式有以 的充电设备，而充电机对电动汽车充电时， 下三种： 由于直流电流在交流三相之间不断地换相 1)时间控制：电动汽车在给定时间、 而产生谐波。 通常电费或负荷处于低谷阶段开 谐波污染的影响主要有以下4点： 始充电。对负荷曲线有所改善， 1、使测量仪表不准确：传统的测量仪 但由于控制方式单一、方法简单， 表，如电流表、电压表、功率表和能耗 仍然存在负荷尖峰。 表等，都是以固定频率50-60Hz校准标 2)智能控制：电动汽车与电网进行 定的，对频率的变化反应不灵敏。谐波 实时通信，充电受电网控制，可 电流和谐波电压会使测定的电流、电压、 在电网运行时进行充电，还可根 功率和能耗不准确。 据电网的需要为电网提供部分辅 2、易损坏大容量电容器：为改善电路 助服务。 的功率因数，在供电系统中装有大容量 3) 电价引导：基于开放的电力市场 的电容器，这些电容器可能会被过量的 环境，通过电价信号引导电动汽 谐波电流损坏。 车充电，智能充电装置可根据电 3、加重的负荷使电力导线过热：当3倍 价信号为用户指定最经济的充电 的谐波电流流过三相四线电力系统的零 方案。 线时，导线会因过载而发热。同时，普 通的模式噪音问题（零线对地线之间的 解决本问题的基本思路是将电动汽 电压)将会发生在中性点，零线与火线 车作为电网中的移动储能装置，利用 之间的电压也会受到影响。当谐波电流 其巨大的数量，作为调节电力系统负 流过三角形连接的供电变压器是，谐波 荷峰谷差的重要装置，在峰段放电， 电流会在三角形内部循环流动，导致导 在谷段充电。为此提出了一种 线过热。 V2G(Vehicle to Grid)算法。 4、使保护装置误报警：由于谐波电流 如图，日负荷曲线见下表 和谐波电压的存在，过电流、过电压和 表1时刻及负荷数据 欠电压等保护装置会产生错误报警，甚 至跳闸。 时刻hT,T2T:T4TT6T,Ts To Tio T1T2 负荷WPP,P:P4 PsPs P7 Ps P。PnPP 时刻/hTBT4TsT16 Tn Tis Tis T Ta T2T3T4 3.解决问题的方法 负荷/wP1:P4PsP16P1PgP1gPoP1P2PP24
负荷对6个区域电网的影响，在每一种场景 假设电力公司完全控制了电动汽车的充电 行为，且每天40%的汽车能源来自电力，通 过模型分析表明在不进行额外电力设施建 设的情况下，这6个区域的电网可以支撑区 域内50%的汽车为充电汽车，由此将引起 5%--10%的电能需求增加。 2）电动汽车对配电网的影响 电动汽车充电不仅会影响配电网的负荷 平衡，而且会给配电网带来其它问题。电动 汽车的聚集性充电可能会导致局部地区的 负荷紧张；电动汽车充电时间的叠加或负荷 高峰时段的充电行为将会加重配电网负担。 3）电动汽车的谐波污染 电动汽车的投入使用，必然要增加相应 的充电设备，而充电机对电动汽车充电时， 由于直流电流在交流三相之间不断地换相 而产生谐波。 谐波污染的影响主要有以下4点: 1、 使测量仪表不准确：传统的测量仪 表，如电流表、电压表、功率表和能耗 表等，都是以固定频率50—60Hz校准标 定的，对频率的变化反应不灵敏。谐波 电流和谐波电压会使测定的电流、电压、 功率和能耗不准确。 2、易损坏大容量电容器：为改善电路 的功率因数，在供电系统中装有大容量 的电容器，这些电容器可能会被过量的 谐波电流损坏。 3、加重的负荷使电力导线过热：当3倍 的谐波电流流过三相四线电力系统的零 线时，导线会因过载而发热。同时，普 通的模式噪音问题（零线对地线之间的 电压）将会发生在中性点，零线与火线 之间的电压也会受到影响。当谐波电流 流过三角形连接的供电变压器是，谐波 电流会在三角形内部循环流动，导致导 线过热。 4、使保护装置误报警：由于谐波电流 和谐波电压的存在，过电流、过电压和 欠电压等保护装置会产生错误报警，甚 至跳闸。 3．解决问题的方法 解决电动汽车有序充放电的基本思想 有以下几点： 1） 充电时可以看作为用电负 荷。目前车载充电机功率一 般为3KW左右，未来可能增 长到10-20KW。 2） 停驶时具备储电能力。随着 电池技术的成熟。在特定条 件下可向电网送电，可看作 为发电机或电源。 3） 电动汽车保有量很大。规模 化电动汽车对电网而言将 是重要可用资源。 电动汽车充电控制的基本方式有以 下三种： 1） 时间控制：电动汽车在给定时间、 通常电费或负荷处于低谷阶段开 始充电。对负荷曲线有所改善， 但由于控制方式单一、方法简单， 仍然存在负荷尖峰。 2） 智能控制：电动汽车与电网进行 实时通信，充电受电网控制，可 在电网运行时进行充电，还可根 据电网的需要为电网提供部分辅 助服务。 3） 电价引导：基于开放的电力市场 环境，通过电价信号引导电动汽 车充电，智能充电装置可根据电 价信号为用户指定最经济的充电 方案。 解决本问题的基本思路是将电动汽 车作为电网中的移动储能装置，利用 其巨大的数量，作为调节电力系统负 荷峰谷差的重要装置，在峰段放电， 在谷段充电。为此提出了一种 V2G( Vehicle to Grid)算法。 如图，日负荷曲线见下表 表1 时刻及负荷数据
充电电流约束条件为充电电流最大值 Pi.smin-Pi,min上标(k)表示计算循环 不能超过0.3C。 次数，k=1、2、3.;对于单值谷段：△P 电池充放电电压按电池充放电特性取最 =Pav-Pi;与△P等效的充电电流 小值360V。 I=△P/360V×80A(单位为C),以下称 1)电池当前可用容量计算： 为”充电电流”。 从S0C,到S0C=100%能够充电的 (2）)约束条件判断 总容量 电池容量约束： Sc=(100%-S0C)×80Ah× 如果△P)〈P,则△P)=Pi.smin-P 360V/1000(kWh) i.min;如果AP>=Po,则△P=Pc。 从S0C,到S0C=20%能够放电的总 电池充电电流约束：如果I侧=0.3 Sm=(S0C0-20%）×80Ah× C,则△P=8.64kW(△P=IW×360V 360V/1000(kWh) ×80A)。 从S0C,到S0C=100%能够充电的 (3)形成填谷后的新数列 总功率 在所有Tmin时刻对应功率上加△P(即P, Pc=Se/1h(kW） =pi.min+△pw),得到新数列{P,,pw, 从S0C,到S0C=20%能够放电的总 ,···,P。},时记录该时刻本次计算 功率 循环的充电电流，；重复上述过程直至满 Pm=Sm/1h(kW） 足约束条件：所有单一时刻对应的充电电 式中S0C。为初始电池容量。 流之和∑I达到0.3C:填谷总功率 2)削峰填谷算法： ∑△P达到Pc;计算谷段结束后的SOC 2.1)对日负荷曲线进行峰谷分段编号的规 值，填谷计算结束，进入削峰计算环节。 则： 2.3)削峰算法（峰段放电） (1)峰段编号 (1)放电功率和放电电流计算 从T1开始，如果min{P,P,···, 对于一个峰段数列{P,P,···,P}: Pa}>Pav,则Ti~Ti+m为一个峰段，按 设：最大值Pi.maX=maxP,P,···, 时间顺序对各峰段编号为峰1、峰2、···； Pa},对应的时刻为Tmax(可能有多个)，次 (2)谷段编号 大值Pi.smax=smax{P,Pw···,Pa}, 从T1开始，如果max{P,P,···,Pa} 对应的时刻为Tsmax(可能有多个)，则： =P,则△P,= (1)充电功率和充电电流计算 Pm° 对于一个谷段数列{P,P,···,，Pa}: (3)形成削峰后的新数列 设：最小值Pi.min=minP,P,···, 在所有Tmax时刻对应数列值上减去△P, P},对应的时为Tmin(可能有多个)，次 (即Pw,=Pi.max-△P),得到新数列 小值Pi.smin=smin(P,P,···,Pa}, {P:,p侧，···，pn},同时记录该 对应的时刻为Tsmin(可能有多个)则Tmin时 时刻本次计算循环放电电流I侧：重复上述 刻电池的充电功率为两者差值△P,= 过程直至满足约束条件：削峰总功率
充电电流约束条件为充电电流最大值 不能超过0. 3 C。 电池充放电电压按电池充放电特性取最 小值360V。 1） 电池当前可用容量计算： 从SOC0 到SOC = 100% 能够充电的 总容量 SBC =( 100% - SOC0 ) × 80 A h × 360 V/1 000 ( kWh) 从SOC0 到SOC = 20%能够放电的总 容量 SBD =( SOC 0 - 20% ) × 80 Ah × 360 V/1 000( kWh) 从SOC0 到SOC = 100% 能够充电的 总功率 PBC =SBC/1 h( kW ) 从SOC0 到SOC = 20%能够放电的总 功率 PBD =SBD/1 h( kW ) 式中 SOC0 为初始电池容量。 2）削峰填谷算法： 2.1）对日负荷曲线进行峰谷分段编号的规 则： (1) 峰段编号 从T1 开始, 如果min {Pi, Pi+1,···, Pi+m } >Pav, 则Ti ~ Ti+m 为一个峰段, 按 时间顺序对各峰段编号为峰1、峰2、···; (2) 谷段编号 从T1 开始, 如果max {Pi, Pi+1,···, Pi+m } = PBC, 则∆P（k） = PBC 。 电池充电电流约束:如果I (k) = 0.3 C, 则 ∆P（k） = 8. 64 kW (∆P（k） = I (k) ×360 V ×80 A )。 (3) 形成填谷后的新数列 在所有Tm in时刻对应功率上加∆P（k） (即Pi (k) =Pi. min +∆P（k） ), 得到新数列{Pi (k ) , P ( k) i+ 1,···, P (k ) i+ m }, 时记录该时刻本次计算 循环的充电电流I ( k) ;重复上述过程直至满 足约束条件: 所有单一时刻对应的充电电 流之和 I ( k) 达到0. 3 C; 填谷总功率 ∆P（k）达到PBC;计算谷段结束后的SOC 值, 填谷计算结束,进入削峰计算环节。 2.3)削峰算法（峰段放电） (1) 放电功率和放电电流计算 对于一个峰段数列{Pi, Pi+1,···, Pi+m }: 设: 最大值Pi. m ax = max{Pi, Pi+1,···, Pi+m },对应的时刻为Tmax (可能有多个),次 大值P i. smax = smax{Pi, Pi+1,···, Pi+m }, 对应的时刻为Tsmax (可能有多个) ,则: Tmax时刻电池的放电功率为两者差值∆P（k） = P i. max - P i. smax上标(k)表示循环 次数, k= 1、2、3···。对于单值峰段: ∆P （k） = P i - Pav;与∆P（k）等效的放电电流I (k) (单位为C ),以下称为放电电流。 (2) 电池容量约束条件判断 如果∆P（k） = PBD, 则∆P（k） = PBD。 (3) 形成削峰后的新数列 在所有Tmax时刻对应数列值上减去∆P（k） ( 即P ( k) i = Pi.max -∆P（k） ), 得到新数列 {P (k) i , P (k) i+1,···, P (k) i+m }, 同时记录该 时刻本次计算循环放电电流I (k) ;重复上述 过程直至满足约束条件: 削峰总功率
∑△P>=Pm;计算峰段结束后的S0C值， 大影响，而电动汽车的储能特性也将为电力 削峰计算结束。 系统的安全经济运行提供新的机遇。通过前 2.4)进入下一组填谷削峰阶段 文提供的算法，电动汽车的充放电行为将为 进入下一组填谷削峰阶段，重复以上过程 电网系统的调峰提供新的方法和容量。电动 直至所有峰谷段结束。 汽车充电对电网的影响受电动汽车商业发 3)应用实例 展模式的影响巨大，当前仍存在较大不确定 设任意时刻有3辆80Ah电动汽车参与 性：从负荷平衡的角度看，电动汽车使用和 V2G方式充放电，且S0C平均为60%。为减少 充电的时间特性具有削峰填谷的功能，按前 对电池使用寿命的影响，S0C下限不低于 文算法安排之后对输电网影响不大，而电动 20%,根据当天某区域预测负荷曲线（如图 汽车充电的群聚效应对配电网具备将产生 1)，计算24h平均功率和电网负荷峰、谷 较大的影响，这方面仍有待深入研究。 分段编号： 另外，我国的充电站布点和容量规划缺乏成 日负荷平均值Pav=∑P/24=78kW;负荷 熟的理论和方法。从电动汽车充电未来的发 峰、谷分段编号：谷1：1-7、峰1：8、谷2：9、 展趋势来看，短期内主要考虑配电网规划中 峰2：11-15、谷3：17、峰3：18-22、谷4： 电动汽车充电设施的布点和容量配置，而从 23-24 长期来看，随着电动汽车走入家庭以及充电 120 技术和计量技术的发展，大规模分布式的家 100 庭充电将成为研究电动汽车充电对电网影 40 响必须考虑的重要方面。 20 心得体会：本次论文主要探讨了电动汽车的 1011213141516171819 时间h 充放电对电网的影响以及有序充放电的重 分别按填谷算法和削峰算法，得到电网负 要性和实际操作性。通过这次学习我进一步 荷各峰、谷分段所对应的V2G充放电容量， 了解到了电网系统稳定的重要意义，以及对 将该V2G充放电容量作为负荷调整量，得 电网造成损害的因素如谐波，负荷突然增加 到调整后的负荷曲线（如图2）： 和他们的应对措施。通过构建电动汽车的有 120 序充放电的算法我更进一步认识到了学科 100 80 之间的相互应用和融合。同时我也学会了很 多研究问题的方法如建立简单数学模型，运 0 用软件模拟等。此次论文写作也锻炼了我在 -20 123456789101112131415161718192021222324 40 大量文献中搜索有用信息的能力，这对以后 时何h 的学习工作非常重要。最后，诚挚地感谢老 图2中显示峰谷差由55kW减小到26.2kW, 师和助教的辛勤工作和帮助。 其峰谷差的平衡效果十分显著。本实例仅以 3辆80Ah电动汽车参与V2G方式充放电，由 此可见随着车辆数量增加，峰谷差可进一 参考文献： 步缩小，电池使用环境进一步获得改善 中英文文献范例如下： (S0C下限值提高)，电网负荷平衡调节的余 [1]杨洪明，插入式混合电动汽车充放电 量更大。 行为的概率分析[J].电力科学与技术学报， 2010,25(03) [2]陈玉进，电动汽车充电设备特点及对 4.总结与体会 电网影响探讨[J刀.湖北电力，2009,33(06) [3]张文保，电动汽车电池及其充电问题 目前，我国电动汽车产业步入快速发展期，[J].电池，1997,27(03)：129-131. 大量电动汽车的充电行为将给电网带来较 [4]李武峰，电动汽车与智能电网[J].国
∆P（k） >=PBD; 计算峰段结束后的SOC 值, 削峰计算结束。 2.4）进入下一组填谷削峰阶段 进入下一组填谷削峰阶段, 重复以上过程 直至所有峰谷段结束。 3）应用实例 设任意时刻有3辆80 Ah电动汽车参与 V2G方式充放电, 且SOC平均为60%。为减少 对电池使用寿命的影响, SOC 下限不低于 20%, 根据当天某区域预测负荷曲线(如图 1) , 计算24 h平均功率和电网负荷峰、谷 分段编号: 日负荷平均值Pav = th = 78 kW;负荷 峰、谷分段编号: 谷1: 1-7、峰1: 8、谷2:9、 峰2: 11-15、谷3: 17、峰3: 18-22、谷4: 23-24 分别按填谷算法和削峰算法, 得到电网负 荷各峰、谷分段所对应的V2G 充放电容量, 将该V2G充放电容量作为负荷调整量, 得 到调整后的负荷曲线(如图2): 图2 中显示峰谷差由55 kW 减小到26.2kW, 其峰谷差的平衡效果十分显著。本实例仅以 3辆80 Ah电动汽车参与V2G 方式充放电, 由 此可见随着车辆数量增加, 峰谷差可进一 步缩小, 电池使用环境进一步获得改善 ( SOC 下限值提高),电网负荷平衡调节的余 量更大。 4．总结与体会 目前，我国电动汽车产业步入快速发展期， 大量电动汽车的充电行为将给电网带来较 大影响，而电动汽车的储能特性也将为电力 系统的安全经济运行提供新的机遇。通过前 文提供的算法，电动汽车的充放电行为将为 电网系统的调峰提供新的方法和容量。电动 汽车充电对电网的影响受电动汽车商业发 展模式的影响巨大，当前仍存在较大不确定 性；从负荷平衡的角度看，电动汽车使用和 充电的时间特性具有削峰填谷的功能，按前 文算法安排之后对输电网影响不大，而电动 汽车充电的群聚效应对配电网具备将产生 较大的影响，这方面仍有待深入研究。 另外，我国的充电站布点和容量规划缺乏成 熟的理论和方法。从电动汽车充电未来的发 展趋势来看，短期内主要考虑配电网规划中 电动汽车充电设施的布点和容量配置，而从 长期来看，随着电动汽车走入家庭以及充电 技术和计量技术的发展，大规模分布式的家 庭充电将成为研究电动汽车充电对电网影 响必须考虑的重要方面。 心得体会：本次论文主要探讨了电动汽车的 充放电对电网的影响以及有序充放电的重 要性和实际操作性。通过这次学习我进一步 了解到了电网系统稳定的重要意义，以及对 电网造成损害的因素如谐波，负荷突然增加 和他们的应对措施。通过构建电动汽车的有 序充放电的算法我更进一步认识到了学科 之间的相互应用和融合。同时我也学会了很 多研究问题的方法如建立简单数学模型，运 用软件模拟等。此次论文写作也锻炼了我在 大量文献中搜索有用信息的能力，这对以后 的学习工作非常重要。最后，诚挚地感谢老 师和助教的辛勤工作和帮助。 参考文献： 中英文文献范例如下： [1]杨洪明，插入式混合电动汽车充放电 行为的概率分析[J].电力科学与技术学报， 2010,25（03） [2]陈玉进，电动汽车充电设备特点及对 电网影响探讨[J].湖北电力，2009,33（06） [3]张文保，电动汽车电池及其充电问题 [J]．电池，1997，27(03)：129-131． [4]李武峰，电动汽车与智能电网[J].国
家电网，2010. [8]黄少芳，电动汽车充电站谐波问题的 [5]李俄收，吴文民，电动汽车蓄电池充研究[D].北京交通大学，2008 电对电力系统的影响及对策[J刀.华东电力， [9]卢艳霞，张秀敏，蒲孝文，电动汽车 2010,38(1) 充电站谐波分析[丁].电力系统及其自动化学 [6]高赐威，张亮，电动汽车充电对电网报，2006,18(3) 影响的综述[J].电网技术，2011,35(2) [10]雷黎，刘权彬，电动汽车使用对电网 [7]张丽，王媚，杜成刚，罗伟明，张屹，负荷曲线的影响初探[J刀].电机技术，2000( 火亮，一种V2G充放电控制策略算法应用
家电网，2010. [5]李俄收，吴文民，电动汽车蓄电池充 电对电力系统的影响及对策[J].华东电力， 2010,38(1) [6]高赐威，张亮，电动汽车充电对电网 影响的综述[J].电网技术,2011,35(2) [7]张丽，王媚，杜成刚，罗伟明，张屹， 火亮，一种V2G充放电控制策略算法应用 [8]黄少芳，电动汽车充电站谐波问题的 研究[D].北京交通大学，2008 [9]卢艳霞，张秀敏，蒲孝文，电动汽车 充电站谐波分析[J].电力系统及其自动化学 报，2006,18(3) [10]雷黎，刘权彬，电动汽车使用对电网 负荷曲线的影响初探[J].电机技术，2000(
