充电负荷

快充站(fast charging station,FCS)是电动汽车(electric vehicle,EV)的重要能源供给设施。随着EV的推广应用，快充负荷也逐渐攀升，对配电网运行产生了一定影响。然而，快充负荷作为一种需求侧响应资源，可通过有序充电控制缓解EV接入给配电网运行带来的负面影响，因此文中提出考虑用户充电决策行为的EV充电引导策略。首先，考虑动态交通路况影响，利用出行链理论构建EV移动模型，进行用户出行模拟，并刻画剩余电量的时空分布。其次，考虑剩余电量、充电设施分布与充电服务价格，利用后悔理论构建用户充电决策模型，并刻画充电负荷时空分布。然后，以配电网网损最小为目标，构建充电服务价格优化模型，通过优化公共FCS的充电服务价格，引导充电负荷时空分布。最后，对不同服务价格方案进行对比，结果表明，文中方法对小容量车型的引导效果更好，且用户时间消耗等效折算系数越大，文中方法对充电负荷引导的效果越好。

针对山地城市电动汽车充电站的规划需求，研究了山地城市道路特性，改进了充电负荷预测与充电站规划方法，主要包括：研究了山地城市道路空间特性，建立了电动汽车单车耗电模型；分析了山地城市单车耗电特性对充电负荷时空分布的影响，结合改进Floyd最短路径算法建立了群体充电负荷预测模型；考虑了充电负荷时空分布受充电站选址的影响，提出负荷预测与充电站规划迭代计算方法；以充电负荷时间维度波动更小与空间分布更均衡为目标，提出了新型山地城市充电站规划方法。通过遗传算法Matlab仿真求解表明，上述建模方法能够实现对山地城市充电站的更合理规划：一方面，显著降低电动汽车充电负荷波动；另一方面，使得各站充电负荷更加均衡。

未来电动汽车(electric vehicle, EV)以及光伏(photovoltaic, PV)在配电网中的接入比例逐渐增高，这不仅带来了复杂的不确定性问题，而且导致了配电网净负荷时空分布的不均衡，从而产生了弃光、失负荷以及潮流分布不均匀的问题。基于此，考虑电动汽车充电负荷以及光伏的不确定性，提出了一种基于柔性多状态开关(flexible multi-state switch, FMS)和动态重构的含高比例电动汽车-光伏配电网灵活运行方法。首先，基于FMS灵活功率调控和网络动态重构，构建了支撑高比例电动汽车-光伏接入的配电网灵活运行框架。其次，利用蒙特卡洛随机模拟法对各类电动汽车充电负荷以及光伏出力进行不确定性建模，建立了基于场景集以及场景缩减法的随机规划模型。然后，建立了以弃光、失负荷、FMS损耗、网损成本最小和负荷均衡度最优为目标的配电网灵活运行模型。最后，在158节点系统上通过算例验证了所提方法的有效性。

随着分布式新能源在充电站的接入，源荷的随机特性使电网基频发生波动，进一步加剧站内谐波电流越限风险。对此，提出了一种频率自适应的有源电力滤波谐波检测与跟踪策略。首先，设计了一种改进式广义积分器与延时相消相结合的混合滤波器结构，提高原有广义积分器的滤波性能和动态响应能力，并可消除直流偏置及不平衡分量的影响。其次，通过引入前馈补偿的改进锁相环消除频率波动引起的误差，实现频率自适应谐波检测。最后，基于频率波动导致的谐波跟踪误差，采用结合无限脉冲响应滤波器的快速重复控制，可依据检测频率实现动态调整。仿真和实验结果表明，所提出的控制策略在充电负荷侧可稳定地检测电网频率。且在频率波动的工况下具有较优的谐波补偿能力，在32 ms实现对谐波电流的补偿，治理后电流谐波畸变率下降到5%以下，对不同工况下的充电站具有通用性。

基于研究成果，通过分析居民区常规用电负荷及充电负荷曲线特征，进一步提出了引导用户参与有序充电的措施以及充电保障实现路径：（1）本报告提出的有序充电引导措施包含分时补能价格引导措施、需求响应激励措施、碳普惠激励措施等。（2）2023-2025年优先开展老旧和次新小区内部及周边公共充电桩建设，新建小区按需配建；保障拥有固定车位的电动车主全面安装有序充电桩；优先引导老旧和次新小区参与有序充电示范。（3）2026-2030年推动居民区充电桩全面参与有序充电调控；优先引导老旧和次新小区内部及周边公共充电桩局部改造为大功率充电桩。并以时间为轴线从政策、技术、管理、标准、商业模式等方面提出充电保障政策建议，推动有序充电在居民区逐步落地，实现私人电动乘用车规模化增长的充电保障与城市电网协调发展。

分布式充换电设施因充电功率小、调度关系复杂、空间集约程度低等难题，难以满足快速增长的电动汽车补能需求，因此具有统一调度主体、调度关系清晰、具备集中通信与管控能力的集中充换电设施(centralized EV charging and battery swapping facilities, CCSF)成为构建充换电网络的关键。首先对CCSF的发展背景及典型适用场景进行介绍，总结梳理了典型EV负荷需求模拟方法，并对典型CCSF研究现状、结构组成和数学模型进行论述。然后从CCSF独立规划、计及CCSF的电网协同规划及电网与交通网协同规划三个维度分析CCSF规划研究现状。其次从有序充电策略、智能充电路径引导、计及CCSF的电网协同调度等方面总结CCSF的优化运行研究现状。最后结合CCSF研究瓶颈对未来研究工作进行展望。综上CCSF可满足EV快速补能需求，具有促进新能源消纳、提高电网承载能力、实现充电负荷有序管理、降低个体差异性影响、提升运行效率和促进系统低碳转型的优势。

针对城市EV（电动汽车）充电站规划建设中投资高、效率低的问题，提出一种考虑用户动态充电需求不确定性的充电站选址定容优化模型。首先，基于出行链理论和OD（起讫点）矩阵研究EV出行特性，结合Dijkstra算法和蒙特卡洛法建立EV的充电负荷时空分布预测模型。其次，建立以充电站经营者年化成本、EV用户年化经济损失之和最小为目标的充电站选址定容模型，采用加权Voronoi图与自适应模拟退火粒子群优化算法求解，确定充电站的最优数量、位置及服务范围。最后，在定容模型中引入不确定情境集描述用户动态充电需求的不确定性，并采用鲁棒优化理论求解充电站容量。针对北方某市部分城区的EV充电站规划问题开展算例分析，验证了模型的有效性。

随着电动公交车渗透率的增加，对其进行充电负荷建模及其调节潜力研究愈发具有现实意义。由此，提出一种基于数据模型双驱动的电动公交车多时段负荷建模和调节潜力评估方法。首先通过分析电动公交车负荷特性影响因素，按运营情况对电动公交车进行分类，进而提出时段划分依据。其次基于历史数据确定拟合函数模型，并结合电动公交车多时段充电特性确定负荷模型的各个参数，建立电动公交车多时段负荷解析模型。然后综合考虑电网侧和用户侧的需求约束，分析各时段可参与调节车辆数量变化情况，提出多时段调节潜力解析评估模型。最后结合某地电动公交车的历史实际数据进行实例验证。结果表明所提负荷建模及调节潜力评估方法具有较强的适用性和有效性，为电网削峰填谷提供了有力支撑。

随着配电网中电动汽车规模化接入,其无序充电行为引发的充电负荷增长趋势日益显著,导致配电变压器过载、配电台区网损增大以及负载不均衡等诸多问题。文章围绕配电网台区电动汽车接纳能力提升问题开展研究,针对电动汽车的无序充电行为导致配电网运行经济性差、安全运行风险高等问题,提出了基于柔性互联的多配电台区电动汽车充电设施协同优化运行方法,考虑用户参与意愿、充电费用、用户满意度、配电网安全性等,结合智能软开关(soft open point,SOP)功率互送的能力,实现了台区间的互联互供。算例分析证明,文章的方法可降低变压器过载风险,大幅增加台区运行的经济性,通过台区间的柔性互联设备实现充电负荷转移与灵活资源共享,从而大幅提升配电台区对电动汽车的接纳能力。

针对电动汽车充电负荷时空分布预测中的随机性、不确定性问题，文中提出一种结合出行链理论和实际地理信息的电动汽车充电负荷预测方法。基于路网融合及出行链理论，对电动汽车充电需求的时空特性建立模型，以此模拟用户的出行行为特性。同时，通过对目标区域的路网进行建模，按功能区进行划分，将出行链理论的用户行为特性与目标地理信息相结合，通过Floyd算法对电动汽车用户的出行路径进行规划设计，以预测电动汽车充电需求负荷。算例结果表明，所提出的模型能够基于实际地理信息，预测电动汽车充电负荷变化规律，分析不同功能区、不同行政区域下的电动汽车充电需求负荷特性。仿真结果验证了所提模型和方法的有效性。