电动汽车运行规律及负荷预测综述

电动汽车运行规律及负荷预测综述摘要：电动汽车作为新能源开发的突出代表,已经成为取代传统动力汽车、引领汽车行业新时代的重要发展方向。大量电动汽车的广泛应用必然会对电网产生影响，因此很有必要研究电动汽车运行规律及负荷预测。电动汽车充电在时间和空间上都存在着不确定性，大量的电动汽车接入电网可能会导致电网的高峰时段负荷明显上升，系统运行效率降低。因此，从影响电动汽车入网充电负荷因素出发，对电动汽车的有序充电进行有序的调度，充分发挥电动汽车对电网负荷削峰填谷等作用。电力系统负荷预测关系到电力系统的调度运行和生产计划，准确的负荷预测有助于提高系统的安全性和稳定性，能减少发电成本。关键词：电动汽车；电力系统；运行规律；负荷预测；有序充电；1引言能源问题，是当今世界一直广泛受到关注的问题。为了节约能源、减少温室气体的排放，世界汽车工业发展的重心正在发生转移，发展具有环保、节能等特点的新能源汽车已成为世界共识。电动汽车便是技术最为成熟、普遍看好的发展方向之一。电动汽车的大量运用，是应付一次能源枯竭、全球气候变暖、环境污染等问题的有效途径，相比于传统汽车具有不可比拟的优越性。但是，电动汽车的接入，当电动汽车大量接入电网后，它会成为电力系统的一种新型的大容量负荷，给电力系统的安全与经济运行带来了新的挑战。电动汽车的普及程度、电池类型、充电时间、充电方式及其充电特性的不同会使电动汽车对电网的影响发生变化。【1】2电动汽车充电负荷1主要影响电动汽车充电负荷的因素1）普及程度电动汽车的普及程度不同，对电网的影响大小也存在差异。单辆电动汽车接入对电网的影响较小，可以近似为一个微小扰动，但是，当大量电动汽车接入电网时，它的影响就不可忽视了。电动汽车的普及程度受到多方面的影响，其中影响较大的是电动汽车的技术水平，同时，政府的政策，如补贴等也产生了一定的影响。【2】2）电池类型铅酸蓄电池它以氧化铅为正极板，以海绵铅为负极板，硫酸水溶液作为电解液。充放电过程依靠极板上活性物质和电解液发生化学反应来实现。【3】铅蓄电池是目前在汽车领域应用得最为广泛的电池，主要作为内燃机汽车内部各种电器和电子设备的电源。【4】镍氢电池相比于铅蓄电池，它具有较高的比能量和比功率等优点，但是，它的制造需要大量使用镍和钴等稀有金属，使其成本大大增加。锂离子电池在目前的市场上，锂离子电池的性能是最好的，同质量的锂离子电池的能量是铅酸电池的4—6倍，是镍氢电池的2—3倍。锂离子电池具有循环使用的潜力，可解决对原材料的需求问题。【5】国内外越来越多的厂家选择锂离子电池作为电动汽车的动力电池，它在技术方面的研究也在不断地取得突破。对于锂离子电池来说，现在最大的挑战是继续扩大电池容量，同时保证安全和循环次数不受影响，并降低成本。3电动汽车充电对电网的影响对于现有或规划的发电（供电）容量是否能够满足电动汽车充电英气负荷增长，国外做了很多相关的研究。电动汽车充电是将电网中的电能转换为车载电池的化学能，为电动汽车提供动力，电动汽车对电网有正面影响和负面影响。正面影响是在用电低谷时对动力电池充电，可以减少电网的峰谷差，提高配电系统设施的实际利用率；负面影响是电动汽车电池充电电机属于非线性装置，会对供电系统产生谐波污染，导致功率因数下降，对供电系统的电能质量带来不利影响，在用电高峰充电时，会加重供电系统的负担。【6】除此之外,主要还有以下几点影响：1）大量的而电动汽车充电可能带来新一轮的负荷增长，这对用电负荷峰谷差日益加大的电力系统而言，增加了巨大的发、输、配电压力。2）大量电动汽车充电影响电网峰谷平衡电力负荷高峰集中在白天，晚上是用电低谷，而电动汽车大都在白天使用、夜间充电，这种运行方式有利于电网的峰谷平衡，改善电网负荷特性。3）由于电动汽车充电行为的随机性，大量接入，会给电力系统的运行与控制带来显著的不确定性。车辆充电场所、时间不固定，导致系统的运行情况随时可能发生改变，甚至影响系统的安全稳定运行。【6】【7】4负荷预测电力负荷预测是指定发电计划和电力系统发展规划的基础。负荷预测根据用于不同目标可分为超短期、短期、中期、和长期预测。【8】电力负荷预测是电力系统规划的重要组成部分，也是电力系统经济运行的基础，其对电力系统规划和运行都极其重要。【9】【10】它是以电力负荷为对象进行的一系列预测工作。从预测对象来看，电力负荷预测包括对未来电力需求量（功率）的预测和对未来用电量（能量）的预测以及对负荷曲线的预测。其主要工作是预测未来电力负荷的时间分布和空间分布，为电力系统规划和运行提供可靠的决策依据。（1）电力负荷预测的影响因素在电力负荷预测中，很多因素不同程度地影响着电力荷的预测值。有些因素因自然而变化，比如气象。有些因按地区条件产生差异，如工农业发展速度;有些因素是无法估计的重大事件，如严重灾害等，并且各个因素对负荷的影响可能是不一样的，而且同一因素的不同水平对负荷的影也是不同的。【11】1.气象因素的影响，很多负荷预测数学模型都引入了气象部门提供的气象预报信息，包括温湿度、雨量等在内的气象因素都会直接影响负荷波动，尤其在居民负荷占据较高比例的地区，这种影响更大。2.节假日及特殊条件的影响，较之正常工作日，一般节假日的负荷都会明显降低，以春节为例，春节期间的负荷曲线一般会出现大幅度的下降变形，而其变化周期也大致与假日周期吻合。3.大工业用户突发事件的影响对于大工业用户装接容量占用电负荷较高的地区，大工业用户在负荷预测偏差中起到的影响作用也比较大。4.负荷特性分析和预测方法的影响目前，由于很多地区在负荷种类结构以及变化因素上的统计分析工作不够深入系统，导致在需要历史数据进行对照时无法展开工作，对于负荷特性和相关变化规律的总结也就无从谈起。5.管理与政策的影响负荷预测是一项技术含量很高的工作，然而负荷预测工作在很多地区还没有得到足够的重视，基础工作薄弱，考核标准过于宽松，与大用户的信息沟通不畅，大用户的用电缺乏计划性和有序性；预测人员缺乏良好的综合素质、较高的分析能力和丰富的运行经验，不适应高标准工作的要求。（2）电力系统负荷预测方法电力系统负荷预测包括最大负荷功率、负荷电量、负荷曲线预测。在电力系统预测中，预测的方法为：【12】1．趋势外推法。就是根据负荷的变化趋势对未来负荷情况做出预测。电力负荷虽然具有随机性和不确定性，但在一定条件下，仍存在着明显的变化趋势。这种变化趋势可为线性或非线性，周期性或非周期性等等。2.时间序列法。时间序列法是一种最为常见的短期负荷预测方法，它是针对整个观测序列呈现出的某种随机过程的特性，去建立和估计产生实际序列的随机过程的模型，然后用这些模型去进行预测。它利用了电力负荷变动的惯性特征和时间上的延续性，通过对历史数据时间序列的分析处理，确定其基本特征和变化规律，预测未来负荷。3.回归分析法。回归分析法就是根据负荷过去的历史资料，建立可以分析的数学模型，对未来的负荷进行预测。利用数理统计中的回归分析方法，通过对变量的观测数据进行分析，确定变量之间的相互关系，从而实现预测。4.灰色数学理论。灰色数学理论是把负荷序列看作一个真实的系统输出，它是众多影响因子的综合作用结果。灰色系统理论把负荷序列通过生成变换，使其变化为有规律的生成数列再建模，用于负荷预测。5.专家系统方法。专家系统是一个应用基于知识的程序设计方案建立起来的计算机系统，它拥有某个特殊领域专家的知识和经验，并能像专家那样运用这些知识，通过推理，在该领域内做出智能决策。专家系统技术用于中长期负荷预测时，能对所收集整理的常规的预测模型逐一进行评估决策，快速地做出最佳预测结果，避免了人工推理的繁琐和人为差错的出现，克服以往用单一模型进行预测的片面性缺陷，但是对其提取有关规则较为困难，另外必须对多年的数据进行调查、分析、提取，将花费大量的人力、物力和财力。6.神经网络理论。神经网络理论是利用神经网络的学习功能，让计算机学习包含在历史负荷数据中的映射关系，再利用这种映射关系预测未来负荷。由于该方法具有很强的鲁棒性、记忆能力、非线性映射能力以及强大的自学习能力，因此有很大的应用市场，但其缺点是学习收敛速度慢，可能收敛到局部最小点，并且知识表达困难，难以充分利用调度人员经验中存在的模糊知识。5结束语目前，我国电动汽车产业正在快速发展，大量的电动汽车充电将给电网带来较大的影响，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。随着电力市场的发展，负荷预测的重要性日益显现，并且对负荷预测精度的要求越来越高。确地预测电力负荷，既是为了保证无条件供应国民经济各部门及人民生活以充足的电力的需要，也是电力工业自身健康发展的需要。电力负荷预测工作既是电力规划工作的重要组成部分，也是电力规划的基础。因此，电力负荷预测是一项十分重要的工作，它对于保证电力工业的健康发展，乃至对于整个国民经济的发展均有着十分重要的意义。参考文献【1】：电动汽车充电对电网影响的综述高赐威，张亮【2】：电动汽车入网对电网负荷的影响的研究黄润【3】：铅酸蓄电池技术的发展张彦琴【4】：CaumontO,LeMoigneP,RombautC,etal.Energygaugeforlead-acidbatteriesinelectricvehicles【J】.IEEETransactionsonEnergyConversion,2000,15(3):354-360.【5】：ArmandM,TarasconJM.Buildingbetterbatteries【J】.Nature,2008,451(7179):652—657.【6】：电动汽车充电站对电网谐波的影响分析陈新琪李鹏胡文堂徐嘉龙【7】：电动汽车能源供给模式及其对电网运营的影响滕乐天何维国杜成刚【8】：过零检测技术在相应检测中应用刘静章王进旗王凤波【9】：基于DFT相位检测的误差分析和补偿陆招兰施文康【10】：基于相位差校正法的高精度电力谐波检测贲树俊，葛乃成，沈晓枉【11】：影响电力负荷预测因素的探究【12】：电力系统负荷预测方法及特点兰吉祥