立足交流电源侧辨识的电动汽车充电负荷模型

电动汽车（EV）充电负荷建模是电力系统分析和配电网设计中的一个关键问题。由于电动汽车充电行为具有高度的人为不确定性，因此研究和建立准确的充电负荷模型对于评估其对电网的影响至关重要。传统的电动汽车充电负荷模型往往基于直流侧电池的充电行为建立，但这种模型与从交流电源侧观测到的模型存在不一致性，并且常常缺乏对不同负荷成分，如功率、阻抗、电流成分占比的详细描述。这种差异在应用模型进行配电网络分析时，往往会导致计算偏差，进而影响配电网电压和功率传输能力的评估。 为了克服这一问题，本文提出了一个基于交流电源侧辨识的电动汽车充电负荷模型。该模型通过对电动汽车动力电池充电行为进行仿真，提取了充电机或充电站交流电源侧的相关信息，对充电负荷中的功率、阻抗、电流成分进行了辨识。这些辨识出的充电负荷成分随后被用于分析它们随着充电电流、电源电压以及电池的荷电状态（State of Charge, SOC）等参数变化的关系。 研究的成果不仅为充电负荷的功率型成分提供了更准确的描述，同时也增加了对充电负荷中阻抗型、电流型成分的理解。在将这些辨识结果应用到简单系统和配电网中时，还与传统的功率型负荷模型进行了对比，分析了它们对交流节点电压和配电网络功率输送能力的不同影响。 关键词“电力系统”、“配电网络”、“电动汽车”、“充电负荷”、“辨识”、“电压”揭示了本研究的主要关注点。其中，“辨识”涉及到对充电负荷特性的识别过程，“电压”则突出了模型对于评估电压稳定性和配电网络性能的重要性。 文章还提到了研究电动汽车充电负荷模型的两个主要方向。第一个方向是立足直流侧建立动力电池的电路模型，这些模型主要用于电池本身的研究，比如电池的寿命和失效时间。然而，这类模型由于无法直接反映交流侧的负荷特性，同时未考虑充电机(站)和控制环节的影响，因此难以直接应用于配电网络级的分析和研究。第二个方向是从群体效应的角度考察充电负荷功率的时空分布规律，这类模型主要关注负荷的有功功率特性，而忽略从节点角度全面衡量负荷的有功功率和无功功率，以及不同负荷成分（功率型、阻抗型、电流型）的占比情况。 研究还指出，为了深入理解电动汽车充电负荷对电网的全面影响，需要建立一个更加全面的模型来更准确地反映充电负荷对电网的实际影响。本研究通过辨识电动汽车充电负荷的功率、阻抗和电流成分，朝着这一目标迈进了一步。在此基础上，通过对这些成分随充电电流、电源电压和电池荷电状态变化关系的研究，建立的模型将能够为电网运营和规划提供更为精确的负荷预测和管理策略。 作者葛菁和于继来分别来自哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，他们的研究方向主要集中在电力系统优化调度与运营方面，这也体现了本研究的实用性和工程应用背景。本研究得到了国家自然科学基金国际（地区）合作与交流项目的支持，表明该研究的国际合作和研究的前沿性。 本研究对于理解和优化配电网中的电动汽车充电负荷模型提出了新的视角和方法，为未来电力系统与电动汽车的友好集成和交互提供了科学依据和技术支持。