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1、 南 京 理 工 大 学毕业设计说明书(论文)作作 者者:学学 号：号：学学院院(系系):自动化学院专专 业业:电气工程及其自动化题题 目目:电动汽车充电负荷特性研究指导者：指导者： 评阅者：评阅者： 年 月张俊芳副教授教授徐志良毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）中中文文摘摘要要本文基于中国电动汽车发展的相关政策与发展趋势，查阅相关调研结果，分析了不同类型的电动汽车在进行不同充电行为时对应的充电方式及充电时段。建立了单个电动汽车日充电负荷特性模型，绘制负荷曲线。根据电动汽车中私家车不同充电行为对应的充电功率，采用蒙特卡洛模方法，通过拟抽取起始荷电状态、起始充电时间计来计算电动汽车中私家车
2、的充电负荷，求取负荷特性曲线，使用 VC 语言编程模拟。通过负荷曲线对中国未来私家电动汽车充电负荷进行预测分析。分析结果表明：随着中国电动汽车的发展，充电负荷将会对电网的运行和规划产生较大的影响，充电负荷峰谷差明显，负荷调控的潜力大。关键词： 电动汽车 充电负荷 负荷特性 蒙特卡罗模拟毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）外外文文摘摘要要TitleTitle Study on Electric Vehicles Charging Load Characteristics AbstractAbstractBased on the policy and the development of el
3、ectric vehicles in China, referring to the field survey, the charging modes and charging time of different kinds of electric vehicles charging behaviors in China are analyzed. The charging model of the single electric vehicle are built to get the daily charging load curve. According to the charging
4、power under different charging behavior of private electric vehicles, The Monte Carlo simulation method is applied to simulate and calculate the charging load in order to get the charging characteristic cure by determining the starting state of charge (SOC) and the initial charging point. VC program
5、ming language is used for the simulation .Based on the study, the future private electric vehicle charging load in China is forecasted. The results indicate that the charging of electric vehicles will have significant impacts on the planning and operation of the power system. The huge difference bet
6、ween charging peak and off-peak provides a substantial potential to coordinate the charging of electric vehicles. Keywords electric vehicles charging load load characteristics Monte Carlo simulation method本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 I 页 共 I 页目 次 1 引言11.1 研究背景1 1.2 研究现状和意义 21.3 本文主要工 4 2 不同类型的电动汽车不同充电
7、特性分析5 2.1 公交车 5 2.2 出租车 6 2.3 公务车 7 2.4 私家车 8 3 单个电动汽车充电负荷模型建立9 3.1 电池特性 9 3.2 私人电动汽车行驶与充电特性 9 4 大量电动汽车日充电负荷特性模拟 114.1 电动汽车发展趋势 114.2 蒙特卡罗模拟法模型建立 124.3 VC 语言编程15 5 结果分析 19 5.1 充电负荷数据 23 5.2 充电负荷曲线 25结论 27 致谢 28 参考文献29 附录 A 程序31本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 1 页 共 43 页1 1 引言引言1.11.1 研究背景研究背景能源与环境问题是全球问题，
8、美国能源部预测，2020 年以后全球石油需求与常规石油供给之间将出现净缺口。汽车能源消耗是造成大气污染和全球温室气体排放的主要原因，也是造成全球石油压力的重要原因，以节能和环保为特色的电动汽车正在引起全球性的关注。近年来汽车消费的爆发式增长，使我国面临的能源消耗和温室气体排放的压力越来越大。目前我国已经是世界第二大二氧化碳排放国和第二大石油消耗国，来自石油安全与环境保护的挑战越来越严峻，按传统汽车能源动力系统发展下去，我国汽车产业的可持续发展问题堪忧。目前在世界范围内已达成共识：新能源汽车势在必行。在我国推动汽车能源动力系统转型也成为大势所趋。如今全球经济在强劲增长，石油生产国产油能力不足以及
9、国际局势动荡不安等多方面的影响下，化石能源短缺成为日益严重的问题。随着世界能源消费量的增大，二氧化碳、氮氧化物、灰尘颗粒物等环境污染物的排放量逐年增大，化石能源对环境的污染和全球气候的影响将日趋严重。汽车尾气造成的污染日益严重，能源使用与环境污染的矛盾不断尖锐化，已经成为我们不可忽视、亟待解决的问题。面对燃油汽车对石油资源的过度消耗所引发的环境与能源问题及其尾气排放造成的污染，电动汽车以其良好的环保、节能特性，成为现今国际汽车发展的潮流和热点之一1。电动汽车是指由电动机驱动的机动车辆，其中包括电池电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池电动汽车等。电动汽车不是一项新的技术，但是早期电动汽车电池的容量
10、小而且寿命短，而石油则具有高能量密度、易于储存和供应量不断增长的优势，所以在20世纪初期占主导地位的是以石油为基础的道路运输。在过去的几年中，由于电动汽车技术的进步2， 特别是磷酸铁锂电池技术取得突破，电动汽车电池使用寿命不断增加，使用成本也逐渐降低，使得电动汽车发展步伐明显加快。同时，不少国家的能源政策也偏向把提高经济效率、保障能源安全和减少环境污染作为主要目标，政府和企业联合制定了各种计划，投入了巨额资金，大力发展电动汽车产业。随着我国GDP的不断增长以及接踵而至本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 2 页 共 43 页的城市化浪潮，我国的排放模式将发生变化。根据我国主要经
11、济学家普遍认可的7%8%的GDP增长率预测，到2030年，我国15亿人口中有约2/3的人将生活在城市。随着经济和城市的发展以及家庭收入的提高，包括汽车在内的消费量也会进一步提高，进而将导致石油消耗、碳排放的上升3。电动汽车具有高效、低噪、零排放等显著优点，发展电动汽车已成为国内外的共识。中国政府出台了一系列电动汽车相关政策以扶持电动汽车的发展。自2009年开展了“十城千辆”计划，推广的车辆主要在城市的公交、出租、公务、市政等领域，目前试点城市已达25个4。通过分析中国电动汽车发展现状，结合国家以及部分省市发布的电动汽车发展规划，总结出中国电动汽车未来发展趋势大体为：2010-2015年，电动汽
12、车主要在公交车、公务车、出租车中示范运营；2016-2020年在公共交通系统、公务车中实现电动汽车规模化运营，私家车较少；2021-2030年电动私家车加速发展，其比例逐年上升。可见中国电动汽车的主要类型为公交车、出租车、公务车、私家车等。1.21.2 研究现状和意义研究现状和意义1.2.1 电动汽车研究现状电动汽车(EV)将会成为21世纪高效、清洁和可持续的交通工具，是一种电力驱动的道路交通工具。电动汽车这个概念的内涵广泛，它包括蓄纯电动汽车(BEV) 或电池电动汽车、燃料电池电动汽车(FCEV)和混合动力电动汽车(HEV)，涉及到很多学科，内容广泛复杂，其核心技术包括底盘和车身技术、驱动技
13、术和能源技术。今后50年里，全球人口将从60亿增加到100亿，汽车的数量将从7亿增加到25亿。大量电动汽车的接入对电力系统的安全与经济运行带来了新的挑战。电动汽车广泛采用后，会成为电力系统的一种新型且大容量的负荷，所以对于电动汽车负荷特性研究成为世界热门的研究项目。目前电动汽车研究已经取得了很多成果，有基于扩散理论的电动汽车充电负荷模型7，主要探究了大量电动汽车并网充电的动态物理过程，指出该过程可以描述为以电动汽车并网速率为扰动变量的大量充电负荷由低荷电状态向高荷电状态扩散的动态扩散过程。取两部分能量微元进行数学分析，提出电动汽车的扩散负荷模型。文献8对于电动汽车快速充电站的负荷特性进行了研究 ，同时对不同类型电动汽车不同充电行本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 3 页 共 43 页为对应的充电方式及充电时段进行分析。根据不同类型电动汽车不同充电行为的充电功率，提出采用蒙特卡洛模拟抽取起始荷电状态、起始充电时间的电动汽车充电负荷计算方法。该方法将不同车辆的不同充电行为按充电需求进行分类，根据充电方式、起始荷电状态、充电需求、起始充电时间计算充电时间，获得充电负荷曲线。对中国未来电动汽车充电负荷水平进行了计算和分析。电动汽车接入电网研究（采用 PSD-BPA）潮流及暂态稳定程序对电动汽车接入准系统进行仿真） ，分析电动汽车分别作为电源和
