本文假设 22:00 到 06:00 的电价低于其他时段。 完全放电的电池充满电需要 4 h，为了保证其充满， 充电开始时刻应在 22:00 到 02:00 之间。认为充电 开始时刻在 22:00 到 02:00 的范围内服从均匀分布。
第 36 卷 第 11 期 2012 年 11 月
文章编号：1000-3673（2012）11-0030-06
电网技术 Power System Technology
中图分类号：TM 91；U469
文献标志码：A
Vol. 36 No. 11 Nov. 2012
学科代码：470·4054
插电式混合电动汽车充电对配电网的影响
文献[4]建立了一个用于分析 PHEV 对配电网影
第 36 卷 第 11 期
电网技术
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响分析的模型，该模型假设所有的 PHEV 在同一时 间，以同样速率充电，没有考虑 PHEV 充电时间， 充电方式的复杂性。文献[5]对电动汽车充电负荷特 性作了初步分析，充电方式只涉及到未经优化的即 插即充方式和固定在 24:00 充电的方式。文献[6]考 虑了充电开始时刻和日行驶里程 2 个影响电动汽车 充电的随机因素，建立了电动汽车充电功率需求的 概率模型，但没有考虑电池充电曲线的变化。文
(1)
式中： D 3.2， D 0.88 。 由 E mD 得充电前已消耗电能的概率密度函
数，即
fE (e)
1 m
f
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
D

e m

(2)
1.2 3 种不同充电方式下充电开始时刻的分析
PHEV 所采取的充电方式不同，充电开始时刻
不一样。本文将对自由充电、负荷低谷充电和优化
ABSTRACT: The rapid development of plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) will greatly affect on distribution network. A charging model is established to analyze the affect of PHEV charging on distribution network and a coordinated charging strategy to mitigate the affect of PHEV charging on distribution network is proposed. The probability distribution of two key random factors influencing PHEV charging is analyzed and taking random factors into account a probabilistic model of PHEV charging load, whose charging power varies with charging curve, is built. There are different affections on distribution network while PHEV is charged by free charging mode or load valley charging mode, for this reason, a coordinated charging strategy, in which random factors are taken into account and the minimized load variance is taken as objective function, is put forward. Taking IEEE 40-bus radial distribution system as the case and through the simulation based on Matlab, the affects of the charging of different number of PHEV on load curve, network loss and nodal voltage deviation of distribution network under three kind of charging modes are analyzed. Analysis results show that adopting the proposed coordinated charging strategy the network loss and nodal voltage deviation can be reduced and the affects on PHEV charging on distribution network can be effectively mitigated.
0.005
1
2
3
4
lnE
图 1 日行驶距离的概率密度曲线 Fig. 1 Probability density profile of
driving distance in a day
日行驶距离的概率密度表达式[6]为
fD(d )
1 d D
2
exp

(ln
d 2
D
2 D
)2

宫鑫 1，林涛 1，苏秉华 2
（1．武汉大学 电气工程学院，湖北省 武汉市 430072； 2．北京理工大学珠海学院 信息学院，广东省 珠海市 519085）
Impact of Plug-in Hybrid Electric Vehicle Charging on Power Distribution Network
关键词：插电式混合电动汽车；负荷模型；优化充电；配 电网
0 引言
近年来，随着石油资源的紧张和环境问题的凸 显，高效、节能和低噪声的插电式混合电动汽车 (plug-in hybrid electric vehicle，PHEV)的大规模使用 已经成为一种发展趋势。
一辆 PHEV 充满电后可行驶 32 km 至 97km， 而驾驶者每天的平均行驶距离为 53km[1]，因此 PHEV 足以满足一般使用者的需求。使用者可以在 1 周中 4~5d 用全电动模式驾车上班，周末用内燃机 为主的混合动力模式作长途旅游。此外，PHEV 具 有接受外部公用电网对车载电池组充电的能力，车 主在家里就可以对电池组充电。目前，世界各大汽 车厂商都宣布推出了 PEHV 的计划，PHEV 的应用 规模将越来越大[2]。然而，PHEV 的大规模使用将 会使用电负荷和用电量急剧增长，这必将对配电网 产生重要影响。而且，考虑到 PHEV 充电行为的随 机性，大量 PHEV 接入会给电力系统的运行与控制 带来显著的不确定性[3]。因此，研究各种电动汽车 大规模接入对未来配电网的影响，包括对负荷曲 线、潮流模式(网络损耗、阻塞水平和电压曲线)和 电能质量的影响成为当前的研究热点。
本文研究影响 PHEV 充电的 2 个关键随机因素 充电开始时刻和充电前已耗电能的概率分布，提出 一个计及以上因素，且充电功率按照充电曲线变化 的 PHEV 充电负荷模型，研究 PHEV 采用自由充电 方式和负荷低谷充电方式时对配电网有不同程度 的影响。为改善这些影响，提出以负荷方差最小化 为目标的优化充电策略。以 IEEE40 节点辐射型配 电网系统为例，分析采用自由充电、负荷低谷充电 和优化充电方式时，不同数量的 PHEV 充电对配电 网负荷曲线、网络线损及节点电压偏移的影响。
考虑随机因素，以负荷方差最小化为目标的优化充电策略。 以 IEEE40 节点辐射型配电网系统为例，通过 Matlab 仿真， 分析了采用 3 种充电方式时，不同数量的 PHEV 充电对配 电网负荷曲线、网络线损及节点电压偏移的影响。结果表明， 采用优化充电方式减小了网络线损和节点电压偏移，有效改 善了 PHEV 充电对配电网的影响。
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式中： S 17.6 ； S 3.4 。 2）负荷低谷充电。由图 2 可知，自由充电方
式下，电池充电大多发生在晚上 18:00 左右，而此 时正是用电负荷高峰期，这样就会引起更大的负荷 峰值，加大峰谷差。为了避免这一情况出现，可对 用户采取分时电价的鼓励政策，大多数 PHEV 就会 在负荷低谷时段充电。
图 2 到家时刻的概率密度曲线
Probability density profile of time arriving home
从图 2 看出，充电开始时刻服从正态分布，概 率密度函数为
fS
(
s
)


S
1
2
exp

(
s
S
2
2 S
)2

(3)
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宫鑫等：插电式混合电动汽车充电对配电网的影响
充电 3 种充电方式进行分析。
1）自由充电。这种充电方式是指车主一回到
家就充电，因此充电开始时刻就是车主到家的时
刻。根据统计数据，1 d 内车主到家时刻的概率密 度[6,12]如图 2 所示。
0.12
概率密度
0.08
0.04
1.1 充电前已消耗电能的概率密度函数 所有的 PHEV 在充电前电池的电能不可能全部
耗完，因此把充电前 PHEV 已消耗的电能作为一个 随机变量。同样，所有的 PHEV 不可能同时接入配 电网充电。在任意时刻，不同的充电器所需功率可 以是充电曲线上任一点的值。由于很难确定每个 PHEV 何时开始充电[11-12]，所以把充电开始时刻也 作为一个随机变量。
Fig. 2
0.00 2
6 10 14 18 22 t/h
KEY WORDS: plug-in hybrid electric vehicle (PHEV); load model; coordinated charging; distribution network