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摘 要

21世纪下的世界发生了巨大变化，在能源以及环境方面出现的问题尤为显著，改善此种情况处于至关重要的地位。电动汽车，作为新时代全球各国针对以低碳环保、节能减排为目的的能源革新的关键一招，成为了世界各国研究探索的焦点。伴随而生的便是各类有关电动汽车的重要研究以及技术，V2G技术作为未来将电动汽车以及智能电网进行连接的重要技术，在各国飞速发展。为了研究电动汽车与电网配合运行的更好前景及有效实现方法，进行充电设施的合理配置是实现这一目标的必由之路。

本文是由NHTS的数据集对电动汽车的时空转移特性即出行链进行研究获取概率分布，通过蒙特卡洛模拟法进行电动汽车的实际运行模拟可以获得各类区域的电动汽车负荷的状况。在获取基础负荷曲线后，针对电动汽车用户的快慢充偏好比例再次进行分析可以针对同一区域的不同快慢充配置下的负荷情况进行比较以获取此地区充电设施最好的快慢充比例配置。

关键词：V2G；时空转移特性；负荷预测；快慢充偏好比例

Research on the Time-space transfer characteristics of Electric Vehicle Charging Behavior and Its Visualization

ABSTRACT

The world has undergone tremendous changes in the 21st century. The problems in energy and the environment are particularly significant, and it is of vital importance to improve this situation. Electric vehicles, as a key strategy for energy innovation aimed at low carbon, environmental protection, energy saving and emission reduction, have become the focus of research and exploration in countries around the world in the new era. Accompanied by all kinds of important research and technologies related to electric vehicles, V2G technology, as an important technology for connecting electric vehicles and smart grids in the future, is developing rapidly in various countries. In order to study the better prospects of the operation of electric vehicles with the power grid and effective implementation methods, reasonable configuration of charging facilities is the only way to achieve this goal.

This paper uses the NHTS data set to study the time-space transfer characteristics of electric vehicles, namely the travel chain, to obtain the probability distribution. The actual operation of electric vehicles is simulated by Monte Carlo simulation to obtain electric vehicle load curves in various regions. After obtaining the base load curve, analyze the electric vehicle user's preference ratio of fast and slow charging again, and compare the load curves of different fast and slow charging configurations in the same area to obtain the best fast and slow charging ratio configuration of the charging facilities in this area.

Keywords: V2G, Time-space transfer characteristics ,Toad curve, Fast and slow charging preference ratio

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章绪论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.3研究内容及意义 2

1.3.1 V2G车网互动技术 2

1.3.1电动汽车时空转移特性 2

1.3.2电动汽车快/慢充 2

第二章 电动汽车与交通网联合建模 4

2.1基于蒙特卡洛模拟法的出行链分析 4

2.1.1时间特性分析 4

2.1.2空间特性分析 9

2.2基于SUMO软件的交通网建模 12

2.3基于出行链以及不同充电模式的电动汽车充电需求分析 12

2.3.1电动汽车的充电模式及充电行为 12

2.3.2充电负荷计算方法以及仿真流程 13

第三章 以南京鼓楼区为例的算例分析 15

3.1只考虑快充下的算例分析 15

3.2考虑快慢充情况下的算例分析 16

3.3结果比较 17

第四章 总结与展望 18

4.1总结 18

4.2展望 18

致谢 19

参考文献 20

第一章 绪论

1.1研究背景

伴随着现代社会出现的能源危机以及对环境污染等问题日渐严重,低碳环保、节能减排已然是世界范围内各个国家所需要实现的主体。电动汽车,作为全球经济时期环境友好的重要交通方式之一,受到了世界范围内各个国家和地区政府的广泛重视。发展电动汽车也是我们党和国家至关重要的一项战略性举措，“新基建”战略布局加快推动了充电桩建设，促进电动汽车规模化发展，未来中国大规模的电动汽车及其可再生能源的应用与推广将会为智慧能源与交通系统之间的交互融合提供了契机。城市电网、新能源汽车用户群体以及充电网络的有机组合是能源互联网的重要基石，研究新能源汽车与交通系统的融合机理及关键评估指标体系，有助于发掘应对电动汽车规模化发展给城市电网带来的薄弱环节，以及电动汽车作为电网可调度资源消纳新能源的潜力。随着未来新能源汽车市场保有量不断上升，电动汽车的充电行为的负荷需求必然会带来新一波的负荷上升，而负荷的增长会给配网的调峰工作带来更为严峻的挑战，可能会引发电能质量下降以及电网稳定性下降等问题，加剧了电网可靠安全经济运行的压力。电动汽车的充电装置的合理配置是其得以普及的前提，充电装置总数、运营模式、地理分布等会对未来电动汽车大规模的更新换代、产出以及应用范围产生巨大影响。综上所述，通过预测充电负荷需求对电动汽车充电装置进行合理配置，是亟待解决的关键性问题，而在充电设施的布置环节，进行快慢充的合理选择更是充电环节的重中之重。

1.2国内外研究现状

自21世纪以来，经济全球化已是大势所趋，在此中，电动汽车与其相关联技术都获得飞速发展，国内外研究人员都将电动汽车的发展视为重中之重。就国外研究看来，美国仍是世界上新能源汽车发展最为快速的国家，其插电式混动汽车的技术研发领先世界各国，主要以福特，通用以及克莱斯勒三大汽车领头公司作为发展导向，共同为电动汽车产业技术单元奠定基础。而亚欧区域的电动汽车销售量以及研发同样都处于上升阶段。对于国内的研究，科研人员正聚焦于电动汽车的电机驱动技术、能量管理系统以及锂离子电池技术三大方面进行深入研究^[1]。目前中国电动汽车的电机驱动技术主要选用传动电机，属于电动汽车技术中的高质量技术；在能量管理系统方面，作为电动汽车技术的核心所在，应当具有良好的电驱动性能，当前中国电动汽车的电子制造市场(EMS)技术在此方面有着良好的效果且对于中国电动汽车发展产业而言具备通用性；而锂离子电池技术方面目前中国主要面临需要增加电池能量密度以实现更加高效安全性能的车体系统装备结构。

V2G技术最早是美国洛杉矶研究所科学家Amory Lovins提出的，在1995年这个新技术的提出为后续研究奠定重要基础。特拉华大学教授William Kempton在V2G技术方面开展更为深入的研究，是此领域的领路者。2009年，福特公司与公用事业部门在美国政府拨款资助下合作推动电动汽车与电网整合示范项目。2014年，美国西南研究院推广了第一代V2G集中管控系统。2016年，美国为刺激V2G技术发展，出台《促进电动汽车和充电基础设施指导原则》。目前，美国在此方面已处于成熟阶段，进入智能充电和电网互动的应用模式探索阶段^[2]。V2G于国内也有了快速发展，新能源市场规模的不断壮大以及电动汽车电池的更新迭代为V2G技术的发展打下了坚实的基础，V2G在国内的受众面较小，各类研究处于起步阶段。但在近几年，我国对于车网互动方面在政府规划方开展了许多工作。国务院发布的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》强调开展电动汽车电力系统储能应用技术研发，实施分布式新能源与电动汽车联合应用示范，推动电动汽车与智能电网、新能源、储能、智能驾驶等融合发展。V2G在国内的研究虽处于起步阶段，但我国在各方面对其展开研究不断推动其发展希望在未来能够将V2G技术真正应用于智能电网之中^[3,4]。

1.3研究内容及意义

1.3.1 V2G车网互动技术

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