本文是一篇电力论文，电力系统中，发电厂将天然的一次能源转变成电能，向远方的电力用户送电，为了减小输电线路上的电能损耗及线路阻抗压降，需要将电压升高；为了满足电力用户安全的需要，又要将电压降低，并分配给各个用户，这就需要能升高和降低电压，并能分配电能的变电所。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇电力论文，供大家参考。
1. 绪论
1.1 课题背景及研究的目的与意义
现如今随着社会的不断发展与进步，不可再生能源逐渐枯竭、部分地区环境严重污染、全球气候变暖等问题日益严重。可再生能源与电动汽车的大面积大规模接入为其提供了有效的解决途径【1】。然而，目前太阳能、风能等大量接入电网，由于这些可再生能源的波动性、不连续性、不确定性等特点会引起我们大电网发电的波动，从而迫切的需要电动汽车电池能量储存系统等其他能源进行补偿，以平滑不可再生能源带给电网的波动与冲击。并且 5 月 21 日国家电网公司在“2009 特高压输电技术国际会议”上提出了名为“坚强智能电网”的相关策略与筹划。它结合了我们当代电网所具有的绿色环保、自愈兼容、集成优化、经济灵活等优点。体现了通信、计算机、自动化等技术的高度融合，极大的提升了现代电网的智能化自动化水平，促使了我们电网与用户之间的相互的发展与互动。电动汽车 V2G 技术在此大背景下的发展显得尤为的重要。研究表明，电动汽车在多数的时间内处于停车状态相当于一种闲置资源【2,3】。根据我国科技部的规划，到 2015 年为止我国电动汽车的数目近 300 万辆，并且将在 2020 年达到近 2000 万辆。以此推算，往后电动汽车的数量和比例都会大幅度增加。并且按照相关规划，国家电网公司现如今已在我们全国的范围内对高速公路服务区进行服务电动汽车计划，已经达到了 1521 个快速充电站，同比与前一年的 1224 个充电站增长率为 24%，在我国的东部地区电动汽车充电站的普及率已经相当之高。与此同时，我国范围内的多个城市已经开始出台大规模大范围的充换电站的建设与规划。在此前提下，将闲置的电动汽车接入电网之中，使它们在低谷电价时进行充电、高峰电价时向电网放电以减少用电负荷的峰谷差，从而达到调峰调频等作用（V2G）。在 V2G 技术的应用下，电网可再生能源接纳受限、运行裕度不足、效率低下，电动汽车充放电不经济不灵活的问题得到了不同程度的改善。当然，电动汽车随着世界潮流的脚步在我国高速发展与进步，产品的丰富度与价格体系也需要贴近人民的生活，当其产出达到了一定规模后，随着电池成本的下降应使电动汽车的性价比提高，刺激消费动力。
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1.2 V2G 技术的研究现状
1.2.1 V2G 技术的发展现况
V2G 的概念在 1995 年被相关学者提出，随后国内外学者开始研究应用 V2G 技术来解决可再生能源并网所带来的问题。2005 年，美国特拉华大学的威廉教授带领其团队对V2G 容量及其限额和带给用户与电网的收益进行了研究分析【4】。表明了 V2G 技术的应用可以平抑电网波动、节省发电成本并且提高用户收益。威廉教授及其团队还对发展及其运营策略进行探讨，研究表明，V2G 技术的应用初期投入成本较高，但往后会显著下降，可以广泛的针对可再生能源的接入提供相应的电力储备。在此之后，有学者对电动汽车参与电网的 V2G 技术的应用的经济效应性进行研究【5】，该文章研究分析了电动汽车 V2G技术对电网的服务能力以及在可再生能源并网后对 V2G 的影响进行了探讨。结果表明，从长远角度出发，V2G 技术所带来的经济效益还是具有发展前景的。我国对 V2G 技术的研究起步相对较晚，国内学者主要针对 V2G 技术所带来的经济效益和其所适合的运营模式进行研究。有学者从电动汽车集中充电对电网所造成的影响、电动汽车充放电策略的优化、其负荷特性分析等介绍了大规模电动汽车与电网相结合的研究现状，针对车网互联模式的难点进行了研究分析【6】。还有文献针对充电站的规划问题进行研究，考虑在 V2G 技术下，对不同运行模式下的充电站定义配给不同权系数，以配电网中各个设备的投资、运行、维护等费用支出多少来建立配电网优化模型【7】。从以上研究中可以分析总结出，在可再生能源大量接入电网的前提下，V2G 技术可以有效的平衡电网的波动，提高稳定性。并且 V2G 技术为电网和电动汽车用户都带来了相对可观的收入，有利于推进 V2G 技术的整体发展，并且对未来智能电网的研究与发展趋势具有很大的推进作用。在 V2G 技术的发展过程中，很多学者对其充电系统的结构和应用进行了初步的探索。西门子集团提出了由 VSI 技术所组成的双向充电系统【8】。
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2.V2G 充电站模型与电池技术
2.1 V2G 充电站的设计
在我们电力系统当中，由双向充电机为有充电需求的电动汽车进行充电，与此同时，也可在 V2G 模式下反向向电网放电。如图 2-1 所示的传统电动汽车双向充电系统的主要缺点有：（1）变压器空载损耗大、体积大、智能化水平低。（2）对双向充电机的要求高。（3）动态无功补偿响应速度慢。如下图 2-2 所示，将工频变压器以及与其相关的功能模块和双向充电机及匹配相应控制功能模块处理合并，统一由有源前端控制器（AFEC）来完成。功能实现相当于一个大型的 AC/DC 变换装置，内部的电气隔离由高频变压器实现，双向 AC/DC 和双向 DC/DC 转换器指的是在模式的改变下输入和输出的电压极性不发生变化，根据实际的需要，可控制为通过状态自动调节能量方向的一种变换器。通过双向 AC/DC 和双向 DC/DC 变换器的变换，可将升压达到逆变器的效果，反之将利用双向充电系统实现功率的反馈。
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2.2 电池的实时运行特性与管理
电池管理系统（BMS）会根据负载要求，单体电池电流、电压、温度的测量值，电池 SOC、容量以及阻抗的估计值，来决定电池的充放电率。SOC 是最关键的考察指标，过度充放电会加速锂电池的老化，还会导致电池容量的减少和寿命的缩短。对电动汽车而言频繁的充放电是很普遍的，所以为了保证对于电动汽车的突然提速与减速过程中输出转矩处于合理数值内，与提高电网对所反馈的能量的接收率，其荷电荷数需保证在中等范围之内。目前，大部分电池管理系统（BMS）依靠电池电压调节作为控制 SOC 的一种手段。这对于锂离子电池来说更困难，因为它们的单体电池电压在中间范围内只有轻微的变化。因此人们提出和研究了改进方法来提供 SOC 的估计精度。典型的方法包括使用 SOC-电压特性曲线的逆映射，阻抗测量和更先进的扩展卡尔曼滤波（EKF）【28】。本节将介绍一种使用变增益极点配置设计的自适应 SOC 观察方法【29】。下式给出了线性状态方程和非线性输出方程的状态空间模型所描述的电池模型。
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3. V2G 模式下电动汽车行为特性研究........19
3.1 电动汽车行为特性研究........19
3.1.1 电动汽车行驶里程及停车需求特性分析..............19
3.1.2 V2G 模式下电池可用容量分析........21
3.2 电动汽车 V2G 服务效益类型分析............22
3.3 本章小结..........23
4. V2G 模式下电动汽车充放电对电网日负荷曲线的影响.........25
4.1 电动汽车充放电行为建模....25
4.1.1 蒙特卡洛方法介绍......25
4.1.2 电动汽车充放电行为建模.....26
4.2 三种类型模型下对电网日负荷曲线的影响.........28
4.3 本章小结..........36
5. V2G 技术参与电网调峰策略研究............37
5.1 电动汽车参与电网调峰服务的需求分析.............37
5.2 改进粒子群优化算法介绍....38
5.3 基于改进粒子群算法的 V2G 参与电网调峰控制策略研究.....41
5. V2G 技术参与电网调峰策略研究
5.1 电动汽车参与电网调峰服务的需求分析
V2G 充电站主要是针对电网高峰负荷进行调峰，其主要是根据需要调峰的区域内的电网日负载曲线决定，典型的电网日负载曲线如图 5-1 所示：从图 5-1 我们可以看出，所列区域内在 00:00-06:00 时处于用户用电的低谷时段，我们将在该时间段对电动汽车电池进行充电从而来减少电网的压力。在 09:00-12:00 是电网的日负荷呈现高峰状态，之后在 18:00-22:00 时也同样出现了晚高峰状态。在此时间段内，电动汽车应该积极的参与到电网调峰当中去，减轻电网在高峰时段的压力。同时我们可以看出，在 12:00-16:00 时处于电网用电的平缓阶段，所以不考虑在此时间段的调峰。当然，在 V2G 技术服务于电网调峰时也应当考虑 V2G 充电站收益方面的问题。V2G充电站的收益来源于两个方面：一是电动汽车用户停放时的停车费用，二是利用电动汽车参与电网调峰所赚取的峰谷电价的差额。某市在夏季的时段电价表如下图所示【43】：从图 5-2 中我们可以看出，在电网所实行的分时电价的机制下峰谷电价的差别还是挺大的，所以在 V2G 模式下我们利用电网低谷时段进行充电而在高峰时段反馈电能给电网会得到一定的收益。从图中我们还可以分析出即使电价的波动走向与峰谷期的大致一致，但是却并不是完全重合的。造成此结果的原因是电网电价表的制定是站在宏观的角度去考虑，而在某特定区域内会根据各自特点的不同而导致用电方面的不同。#p#分页标题#e#
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总结
随着社会的不断发展与人们对环境问题的日益关注，V2G 技术成为了智能电网的一个重要组成部分，不仅很好的实现了低碳环保的目标，并且与百姓的生活密切相关，作为分散的储能单元与电网进行友好的互动，所以 V2G 技术的前景与发展对于未来电网的意义重大，因而受到了国家与学者的关注与重视。制定有效的电动汽车参与 V2G 技术下的充放电策略成为了实现 V2G 调峰功能与平抑新能源接入造成电网波动的有效手段。论文主要完成的研究工作与结论如下：
(1)以 V2G 充电站作为研究对象，首先对 V2G 充电站在系统结构及充电功能方面的设计要求进行了分析，对比介绍了两种充电站结构。之后对电池的实时运行特性与管理进行研究，给出了一种自适应 SOC 观察方法，使用 MATLAB 中工具箱的电池锂离子模型进行举例说明，通过比较非适应 SOC 观测器与自适应 SOC 观测器证明了自适应 SOC 观测器的准确性。之后对于虚拟电厂的实现与控制进行研究分析，给出了三种控制模式来说明虚拟电厂控制中心与电动汽车的通信控制方式。
（2）在 V2G 模式下对电动汽车的行为特性进行研究，通过对电动汽车的行驶特性与其停车需求等数据的统计，并且在某些假设情况下对电动汽车的可用 V2G 容量进行研究分析。在此前提下对电动汽车 V2G 的服务类型进行研究，对四种不同的服务形式进行介绍：基本负荷功率、调峰服务、调频服务、备用服务。得出了调峰调频与备用服务适合于V2G，但是调峰对于电动汽车的规模与可用容量的要求较高。
（3）采用蒙特卡洛方法对电动汽车充放电行为进行建模，根据电动汽车的运行规律分为不受控充电、受控充电和受控充放电三种模式的电动汽车充放电行为。通过仿真结果我们可以看出来，不受控充电的模式下会引起电网波动增大电网压力与峰谷差；在电动汽车受控充电的模式下，基本对电网的日负荷没有产生影响；最后，在电动汽车充放电受控（V2G）的模式下，可以减轻电网的压力，缩小电网峰谷差。当然，在第三种模式下，虽说电动汽车数目越多产生效果越好，但前提是在一定范围之间的交互才有利于提高电网的负荷平衡。
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参考文献（略）
