摘 要

随着世界能源的紧缺，新能源汽车的发展越来越急切了，而其中电动汽车则是新能源汽车中最突出的一种之一，电动汽车具有经济性好、排放低和产物清洁的优点，可以预见的是电动汽车一定会取代传统的汽车，因此进行《电动汽车充电对电网负荷的影响》研究具有一定的理论意义和实际工程应用价值。本文主要研究工作如下：

（1）研究了电动汽车的分类和充电方式，对于每种充电方式进行了详细地分析，探究了每种充电方式的优缺点，以及常见的实现手段；

（2）构建了电动汽车每种充电方式的负荷模型，研究电动汽车在蒙特卡洛算法下的负荷模型，同时针对单辆电动汽车的充电负荷模型和多辆电动汽车充电负荷模型分别进行讨论；

（3）针对电动汽车充电对电网所产生的影响进行了分析，同时研究了可能会对电动汽车充电负荷产生影响的因素，并提出了解决方案。

关键词：电动汽车；电网负荷；充电方式；电网；蒙特卡洛算法

Abstract

With the shortage of energy in the world, the development of new energy vehicles is becoming more and more urgent,Among them, the electric vehicle is one of the most prominent of the new energy vehicles, this paper mainly discusses:

1. the main types of electric vehicles and charging methods are studied, and each charging mode is analyzed in detail. The advantages and disadvantages of each charging mode are explored

(2)Build the load model of electric vehicle charging each way, the load model in Monte Carlo algorithm research of electric vehicles, electric vehicle charging according to the load model of single vehicle and electric vehicle charging load model is discussed respectively

(3)The impact of electric vehicle charging on the power grid is analyzed, and the possible factors affecting the electric vehicle charging load are discussed

Key Words: Electric Vehicle; Power Grid Load; Charging Mode; Power Grid; Monte Carlo Algorithm

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究的目的与意义 1

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

1.4 本章小结

第2章 电动汽车的概况 3

2.1 电动汽车的种类 3

2.1.1 纯电动汽车 3

2.1.2 混合动力电动汽车 3

2.1.3 燃料电池电动汽车 3

2.2 本章小结 4

第3章 电动汽车充电方式 5

3.1 常规充电方式 5

3.1.1 常规充电概率模型 5

3.1.1.1 每日行程公里数的概率分布 5

3.1.1.2 剩余电量及充电时间的概率分布 6

3.1.1.3 常规充电的开始充电时刻的概率分布 6

3.2 快速充电方式 7

3.2.1 快速充电的主要方法 7

3.2.2 快速充电的现在以及发展 8

3.3 换电模式充电方式 8

3.3.1 充换电模式 8

3.4 本章小结 8

第4章 电动汽车充电负荷的模型 9

4.1 基于蒙特卡洛算法的负荷模型 10

4.1.1 常规充电的负荷模型 11

4.1.2 快速充电的负荷模型 11

4.2 电动汽车充电负荷模型 14

4.2.1 单个电动汽车的充电负荷 14

4.2.2 多个电动汽车的充电负荷 15

4.3 本章小结 15

第5章 对电网的负荷影响 16

5.1 对于不同充电情况下负荷对电网的影响 16

5.2 电动汽车对电网的影响 17

5.2.1 电动汽车对输电网的影响 17

5.2.2 电动汽车对配电网的影响 17

5.3 影响电动汽车充电负荷的因素 18

5.3.1 用户行为 18

5.3.2 动力电池 18

5.3.3 电动汽车的发展规模 18

5.3.4 充电方式 19

结 论 20

参考文献 21

致 谢 22

第1章 绪论

1.1 研究的目的与意义

1881年，第一艘电动汽车被发明出来，自此预示着一个新的时代的到来。现在的世纪是一个能源时代，能源问题一直在被提及，无数的新能源被提出以及进一步的开发。作为人们日常生活中必不可少的一部分，新能源汽车的开发一直都处于很高的优先级。从最开始的蒸汽机到近代的内燃机，从现在的电动机到未来的新能源机械，可以看出机械的发展一直在致力于能源的发展与效率的优化。电动汽车作为新能源的一种在环保性和经济性上有着传统汽车无可比拟的优势，但是与之相对的，电能产生的巨大负荷也会对电网产生巨大的影响。如果电动汽车充电与用电的高峰期重合的话，更是会造成安全隐患，所以本文旨在分析电动汽车充电过程中影响因素，优化充电模式。

1.2 国内外研究现状

国外，在世界各国的引导之下，人们对于新能源汽车的研发产生了不小的成果。文献[1]中讨论了在接入的不同电压并且电网的聚集密度不一样的时候下，对于不同类型的电动汽车，在充电时候在城市区域的低压配电网上所造成的电压的影响。而其中汽车的类型会对电动汽车的负荷造成影响。因为对于不同类别的充电电动枪汽车，在使用者手中会有着不一样的运用时间和充电方式。其中文献[2]中就提到电动汽车充电不同种类的行为，将对其所消耗电能产生影响，如果电动汽车在不同的情况下充电，如不同的地方，而并非只是在家中充电，其电能消耗会产生明显的升高。此外，对于充电方式上的改进也有不小的突破。除了常规充电与快速充电以外，还研发了换电模式，即所谓的机械充电，更有进一步的无线充电，但是无线充电一直有着效率低，损耗大的问题，且一直没有解决，所以日常生活中一般不会采用。此外，国外的不少研究也针对了通过Bass模型^[3]对电网负荷进行预测。

目前，国内研发的新能源汽车的方向主要为纯电动汽车。因为我国是人口大国，所以对于能源的需求较大，所以我国的研究很多集中在效率以及经济性上，除此之外，电动汽车的研究不少集中在谐波上。对于电网而言，谐波的影响也很重要。其中文献[4]，谈论在充电站中，谐波电流所占总电流的比例以及总的电流的功率因素，除此之外，还研究了充电电流总的谐波相关的畸变率，这是在以汽车的 总数目作为非恒定值的情况下讨论的。除了这些，我国在充电模式上的研究也有不少突破，比如，电动汽车的充电负荷对于城市电网的影响的大小，同时分为无序充电的情况下和有序充电的情况下以及在有政府用电价格政策的调控下等各种情况，此外，为了电动汽车充电的经济性，又开展了智能充电的研究，对电动汽车在公共场合和居民区进行不同的充电时间以及方式的智能规划，以及分批分次充电等方式。文献[5]中主要针对于，在渗透率的值从低到稿的变化的过程中，在未来的中国的各地区的各个时间节点的电动汽车的发展的数量。

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容

此文主要研究的是在两种充电模式下的电动汽车的充电负荷模型，分为几种情况讨论，同时在蒙特卡洛算法的基础上对于电动汽车的充电负荷模型进行建模，同时还对单个车辆以及多个车辆的充电负荷进行分开讨论，最后研究了对于电动汽车充电时对电网所造成的影响以及产生这些影响的因素。

1.3.2 技术路线

本文主要研究建立在模型上，根据电学计算公式以及数据构建概率模型和充电模型，得出各种充电模式下，电动汽车的充电方式服从的分布，从而可以控制变量，对于不同种类的电动汽车的充电方式可以进行分析与讨论，最终根据这些数据以及模型的出影响电网负荷的因素，从而解决问题

1.4 本章小结

绪论中主要讨论了一些国内外电动汽车的发展状况，可以看出国内的研究方向主要是以减少负荷，提高充电效率，提高经济性为主，因为我国的人口众多，所以研究更偏向于效率和经济性，而国外的研究方向主要偏向于基础理论上的分析与发展，如无线充电之类的新技术的开发。