摘要
如今，传统汽车的排放大大加剧了日益严重的环境问题，电动汽车因其“节能”和“环保”的特性，能够克服传统汽车带来的环境问题，所以，近几年，中国的电动汽车得到了广泛的发展和应用。电动汽车的发展离不开配套的充电基础设施的发展，其间具有相辅相成的作用。另外，中国能源局已经出台政策鼓励储能参与电力辅助服务市场并给予相应奖励，这将为电动汽车充电站聚合参与调峰调频提供思路。因此，考虑调峰调频收益的电动汽车充电站扩展规划研究很有必要。本文分析了不同电动汽车的出行特点以及电动汽车车主是否选择充电的影响因素，提出了基于调峰调频的电动汽车充电需求时空分布预测模型，并且分析评估了老城区新建电动汽车充电站的投资效益问题，构建了基于调峰调频收益的电动汽车充电站扩展选址定容模型。具体如下： (1)提出了一种考虑调峰调频的电动汽车充电需求时空分布预测模型。分析了不同电动汽车用户的出行特点，并基于其出行特点对电动汽车的充电时长和初始荷电状态等进行了建模分析。并基于路网拓扑矩阵和电动汽车OD（Origin-Desttination，OD）出行概率矩阵，采用Dijstra算法和蒙特卡洛模拟方法，建立了考虑调峰调频的电动汽车充电需求的预测模型。最后采用珠海市香洲区24节点算例进行求解，得到了考虑调峰调频的电动汽车充电需求预测结果，并对考虑调峰调频和不考虑调峰调频的电动汽车充电需求预测结果进行了对比，验证了考虑调峰调频收益时对电动汽车充电需求的充电选择行为有一定影响。 (2)提出了一种老城区新建单个电动汽车充电站的规划效益评估模型。模型中包括新建电动汽车充电站的年固定建设成本，年运行维修费用，电动汽车车主去充电途中的耗时成本、充电站内的排队时间成本以及年总售电收益，在此基础上，通过粒子群算法建立了满足日充电需求的老城区单个充电站最优选址模型。并搭建珠海市香洲区算例进行仿真分析，对不同选址下新建单个充电站的规划效益进行对比，得到了最优选址方案。 (3)首次提出了一种计及调峰调频收益的电动汽车充电站扩展选址定容模型。为平抑因电动汽车无序充电行为引起的负荷波动，考虑了V2G（Vehicle-to-grid，V2G）技术下电动汽车有序调度策略。在有序调度策略的基础上，基于分时电价，提出了以电网峰谷时段充放电经济效益最大为目标的电动汽车调峰实现方法。并基于考虑调峰调频的电动汽车充电需求时空分布，构建了基于调峰调频的电动汽车充电站扩展选址定容模型，其中考虑了电动汽车参与调峰调频辅助服务额外增加的电池老化成本以及电动汽车参与调峰调频补偿收益，并通过自适应惯性权重粒子群算法求解。以珠海市香洲区为例进行仿真分析，得到了最终年扩展规划的位置及容量，并详细分析了主要控制参数对整个模型的影响。该模型可以为多个充电站的扩展规划提供具体解决方案。 本文提出的模型与方法能推动电动汽车的快速发展，能促进能源、环境问题的解决，有助于实现“碳达峰、碳中和”的目标，并且电动汽车参与调峰调频辅助服务，能够给电网带来挑战，能够给电网的安全运行带来机遇。
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