Exploring the Influence of Residential Electric Vehicle Charging on Distribution System Hosting Capacity -- A Case-Study in Arizona
作者: Mohammad Golgol, Anamitra Pal, Vijay Vittal, Christine Fini, Ernest Palomino, Kyle Girardi
分类: eess.SY
发布日期: 2024-11-15 (更新: 2025-12-17)
期刊: IEEE Open Access Journal of Power and Energy, 2025
DOI: 10.1109/OAJPE.2025.3645250
💡 一句话要点
提出电动汽车充电协调算法与评估框架，提升配电系统容纳能力并优化升级策略
🎯 匹配领域: 支柱四：生成式动作 (Generative Motion)
关键词: 电动汽车充电 配电系统 容纳能力 充电协调 变压器评估
📋 核心要点
- 现有配电系统面临电动汽车大规模无序充电带来的过载风险，且升级成本高昂，精确评估电动汽车影响具有挑战性。
- 提出一种协调住宅电动汽车充电的算法，并构建全面评估框架，以评估馈线中所有变压器的负载情况。
- 在实际馈线上验证，该方法有效管理大量电动汽车充电，避免变压器过载，并识别需要优先升级的位置。
📝 摘要（中文）
随着高容量电动汽车（EV）快速充电器的普及，住宅电动汽车充电需求的增长可能超过配电系统的技术极限，对配电网构成重大风险。由于升级现有基础设施以提高电动汽车容纳能力成本高昂且耗时，解决此问题至关重要。此外，电动汽车充电参数的不确定性使得电力公司难以准确评估电动汽车对特定位置的影响。为了解决这些知识差距，本研究（a）提出了一种协调住宅电动汽车充电的算法，以及（b）提出了一个评估馈线内所有变压器的综合框架。该方法应用于一个包含120个不同容量变压器的真实馈线。结果表明，该方法有效地管理了大量电动汽车，而不会使任何变压器过载，同时还确定了未来升级必须优先考虑的位置。该框架可以为电力公司在进行配电系统评估以支持不断增长的电动汽车普及率时提供有价值的参考。
🔬 方法详解
问题定义：论文旨在解决电动汽车大规模接入配电网后，由于充电负荷增加可能导致的变压器过载问题。现有方法难以准确评估电动汽车充电对配电网的影响，且缺乏有效的充电协调机制，导致配电网升级改造需求难以精确预测，造成资源浪费。
核心思路：论文的核心思路是通过协调住宅电动汽车的充电行为，优化充电时序，从而降低配电网的峰值负荷，避免变压器过载。同时，建立一个全面的评估框架，用于评估配电网中各个变压器的负载情况，识别需要优先升级的薄弱环节。
技术框架：该研究的技术框架主要包含两个部分：一是电动汽车充电协调算法，二是配电网变压器评估框架。电动汽车充电协调算法负责优化电动汽车的充电时序，降低峰值负荷。配电网变压器评估框架则负责评估各个变压器的负载情况，识别需要优先升级的变压器。整个流程首先通过充电协调算法得到优化的充电计划，然后将该计划作为输入，利用评估框架评估各个变压器的负载情况，最终输出需要优先升级的变压器列表。
关键创新：论文的关键创新在于提出了一个综合性的框架，将电动汽车充电协调算法与配电网变压器评估框架相结合，实现了对电动汽车充电影响的全面评估和优化。与现有方法相比，该框架不仅考虑了电动汽车充电对配电网的影响，还考虑了配电网自身的结构和负载情况，从而能够更准确地评估电动汽车充电对配电网的影响，并制定更有效的升级改造策略。
关键设计：关于电动汽车充电协调算法的具体设计细节未知，摘要中没有明确说明。配电网变压器评估框架的关键设计在于如何准确评估各个变压器的负载情况，可能涉及到对配电网模型的建立、潮流计算以及负载预测等技术。
🖼️ 关键图片
📊 实验亮点
该研究在包含120个变压器的真实馈线上进行了验证，结果表明所提出的方法能够有效地管理大量电动汽车的充电行为，避免变压器过载，并准确识别需要优先升级的变压器位置。具体性能数据和对比基线在摘要中未提及，因此提升幅度未知。
🎯 应用场景
该研究成果可应用于电力公司配电网规划和运行管理，帮助电力公司评估电动汽车大规模接入对配电网的影响，制定合理的充电基础设施建设规划和配电网升级改造策略。该框架能够有效降低配电网的运行风险，提高配电网的可靠性和经济性，促进电动汽车的推广应用。
📄 摘要（原文）
The installation of high-capacity fast chargers for electric vehicles (EVs) is posing a significant risk to the distribution grid as the increased demand from widespread residential EV charging could exceed the technical limits of the distribution system. Addressing this issue is critical, given that current infrastructure upgrades to enhance EV hosting capacity are both costly and time-consuming. Moreover, the inherent uncertainties associated with EV charging parameters make it challenging for power utilities to accurately assess the impact of EVs added to specific locations. To address these knowledge gaps, this study (a) introduces an algorithm to coordinate residential EV charging, and (b) proposes a comprehensive framework that evaluates all transformers within a feeder. The proposed method is applied to a real-world feeder, which includes 120 transformers of varying capacities. The results demonstrate that this approach effectively manages a substantial number of EVs without overloading any of the transformers, while also pinpointing locations that must be prioritized for future upgrades. This framework can serve as a valuable reference for utilities when conducting distribution system evaluations for supporting the growing EV penetration.