换电模式下电动汽车供能网络的全寿命周期成本规划

研究了电动汽车换电网络最优规划问题。基于"集中充电,统一配送"的思想,引入全寿命周期成本(LCC)理论对含有集中型充换电站和换电站的整体供能网络进行建模,同时考虑了网络在全寿命周期内的平滑过渡问题。结合泰森多边形和量子差分算法(QDEA)对模型进行求解,得到整个供能网络的最优布局方案,包括集中型充换电站和换电站的数量、容量和坐标。最后,以实例验证了此方法在获得最优规划方案时的正确性和有效性。     

计及互联调控的新能源汽车一体化供能站规划

为了解决插电式电动汽车、换电型电动汽车和氢燃料电池汽车大规模接入背景下的综合能源站规划问题,首先提出一种包含三种主流新能源汽车供能设备的一体化供能站概念模型;其次,提出氢能转运、换电电池转运、服务费调控三种互联调控模型,以增强各站间的联系;然后,以全周期综合费用为优化目标,提出计及互联调控的新能源汽车一体化供能站规划模型;最后,基于IEEE 33节点配电网和某市部分城区交通网的联合系统进行仿真验证。结果表明所提模型优化了设备配置,改善了系统运行状态,延缓了配电网的升级改造。     

区域分布式供能系统经济性概率分析

文章针对区域多能互补系统协调供应问题开展了不同供能方案的对比分析。首先,提出了燃气机组冷热电联供(combined cooling heating and power,CCHP)系统和环境源热泵系统2种分布式供能方案,制定了相应的运行策略,分析了不同供能方案的安全性和环保性;其次,建立了概率全寿命周期成本(life cycle cost,LCC)模型,给出了燃气机组冷热电联供系统、环境源热泵系统和传统供能系统3种供能方案的经济性计算方法;最后,以北方某市的商业区域为例,评估3种供能方案经济性,并通过灵敏度分析得到了天然气价和电价对不同供能方案经济性的影响。结果表明随着天然气价和电价的变化,经济性最好的方案发生变化,因此实际工程中应结合规划区域的具体内容和当地能源价格,合理选择供能方式。     

考虑可靠性约束的综合能源微网供能能力评估

针对综合能源微网涉及多种能源相互耦合、各能源负荷供应能力难以量化评估的问题,提出了综合能源微网可行供能区间及可靠供能区间评估方法。首先,以综合能源微网为研究对象,结合能源集线器模型构建了典型微网系统模型,并提出综合能源微网供能能力概念。其次,构建综合能源微网可行供能区间模型,并进一步考虑供能可靠性约束,构建综合能源微网可靠供能区间模型。再次,基于NSGA-2多目标优化算法提出综合能源微网可靠供能区间模型的求解方法及流程。最后,通过算例验证了所提模型和方法的有效性和实用性。     

考虑㶲损失的三联供系统容量配置与运行模式研究

节能减排一直是世界各国持续关注的热点问题,综合能源三联供系统因其具有更高的一次能源利用率而被广泛应用。针对综合能源三联供系统的容量配置和运行模式规划问题,提出考虑(火用)损失的综合性能指标作为优化的目标函数,从高效、低碳、经济三个方面进行综合优化。以燃气轮机的容量和运行模式为设计变量,建立综合能源三联供系统容量配置与运行模式研究模型。将此方法应用到某宾馆建筑的联供系统进行分析,研究结果为：燃气轮机的最佳容量为200 kW,热电结合是最优的运行模式。在该模式下综合能源三联供系统较传统供能系统(火用)损失率降低3.5%,年综合碳排量减少593.7 t,年经济成本节约29.8万元。该方法能够全面、客观地分析某容量、某种运行模式下的系统性能,为解决联供系统的运行规划问题提供参考。     

基于负荷比例的综合供能系统最优运行模式的评估方法

综合供能系统可同时为用户提供冷热电3种负荷需求,其有联供和分供2种供能方式。首先基于全寿命周期理论,构建了包含能源生命周期内温室气体处理费用和系统运行成本的综合评估指标,通过比较综合供能系统的分供运行、联供运行下以热定电模式和以电定热模式在综合指标上的表现,得到基于冷热电负荷比例上的综合供能系统最优运行模式评估方法。最后将此评估方法评价算例系统在冬、春秋、夏3种典型日下分供运行、联供运行下以热定电和以电定热3种模式的优劣,得出其最优运行模式不再是单一的运行模式,而是由负荷比例决定的混合运行模式。经验证,所提方法可以方便有效地评估及优化综合供能系统的运行模式。     

面向工业园区的供水-供能耦合系统鲁棒规划方法

随着可再生能源的持续开发利用和高效能源转换技术的不断涌现,电、天然气、热等能源系统之间的相互依赖性不断增强,使得供能系统呈现多能耦合发展趋势。水是能源生产和转化过程中最必需的物质之一,而供水系统中水泵的运行依赖于电能驱动,使得供能系统和供水系统存在双向耦合关系。以工业园区为对象,综合考虑其水资源及多种能源需求,针对工业园区供水-供能耦合系统规划开展研究,采用典型场景建立了基于多场景的水-能耦合协同规划模型。同时,考虑园区中分布式光伏发电出力的不确定性,提出了供水-供能耦合系统的鲁棒规划方法,保障了供能、供水的可靠性。采用列和约束生成算法求解建立的鲁棒规划模型,仿真结果验证了所提出模型和方法的有效性和合理性。该联合规划可有效提升供水-供能联合系统的灵活性,并降低能源和资源系统的规划投资及运行成本。     

综合能源系统环境下电动汽车充换电设施规划综述

综合能源系统(integrated energy system,IES)具有多能耦合互补的特性,有利于提升能源利用效率,同时电动汽车(electric vehicle,EV)有利于环境节能减排,促进能源可持续发展。首先,阐述了IES的基本架构及其规划内涵,同时对IES规划的国内外研究现状进行了叙述;进而,对IES各类供储能设备运行模型进行描述,并以此为基础,建立了各类供储能设备的容量配置模型,并对各供能系统潮流模型进行了概述;在EV充换电设施规划方面,首先讨论了各类EV负荷预测方法,从而分类讨论了EV充换电设施规划现状,并对EV充换电设施与电网协同规划、考虑碳排放的EV充换电设施规划两个方面的研究现状进行了综述;在上述研究背景下,对IES环境下的EV充换电设施规划的国内外研究现状进行了综述。最后总结了IES环境下的EV充换电设施规划发展所面临的瓶颈,并对今后的研究方向进行了展望。     

区域互联能源联供系统的优化规划

能源联供系统具有一次能源利用率高、经济性好等优势,但因其内部设备种类较多、能量流耦合较强而使得规划问题复杂度提高。对于联供系统的规划问题,首先阐明了供能站外部联络结构以及供能站内部的能源联供模式,针对目前新规划地块负荷供区划分和供能站选址困难的现状,提出了综合加权负荷矩指标并将其应用于维诺图,以解决供区划分和供能站选址的难题;综合考虑不同能源网络规划需求的差异,对冷/热/电能源在子供区内的配送网络采用了不同的规划结构;供能站内各类设备的容量与站间冷热电等能源连接网的规划在优化时相互影响,存在着复杂的耦合关系,文中建立了"站内容量—站间网络"联合规划模型,同时对供能站内各类设备容量和供能站间连接网进行优化规划。最后,在某新规划地块的算例中,仿真验证了所述供区划分和供能站选址方法的有效性,最终的联合规划结果验证了该方法的经济性和实用性。     

针对居民随机需求的冷热电联供与传统供能模式优化研究

冷热电联供系统是提高能源利用效率的有效途径之一。针对居民区冷热电随机需求不确定性,提出了基于区间2阶段随机优化模型与下方风险规避相结合的混合优化模型,用于处理多种不确定能源需求的居民区能量管理优化。该方法能够有效地反应能源需求与能源价格不确定性对决策的影响,体现决策者风险偏好,提供权衡系统成本与风险的最优决策。通过算例分析验证了所提出混合优化方法的可行性与有效性,并将居民区独立供给的传统供能模式与冷热电联供模式进行对比,对比结果表明冷热电联供系统能够有效地降低系统成本,提高资源利用效率。     

分阶段的电动汽车充电站布局研究

在目前能源危机和环境保护的双重制约下,电动汽车作为新一轮经济增长的突破口和实现交通能源转型的根本途径,已经成为世界上各主要国家的战略选择.将电动汽车充电设施规划划分为示范公益阶段和商业运营阶段,并分析各阶段的特点,基于计算几何进行需求分配,考虑用户便利性、配电网约束及配电网影响指标提出了充电站选址规划模型.并以某市区充电站规划为例,验证了所建立模型的正确性和有效性.     

电动汽车储能式直流快速充电站系统集成设计研究

随着电动汽车的不断推广,充分解决未来电动汽车长距离行驶过程中的电能补给需求,研究电动汽车快速充电站系统将会推动新能源行业的发展。研究经济合理的基于直流母线的电动汽车储能式直流快充站系统集成总体集装箱方案,提出基于直流母线的直流快充站能量管理控制策略,研制基于直流母线的模块化直流快充站直流充电设备和监控管理系统,建立接入梯次电池储能系统的直流快充站示范工程,为未来电动汽车充电设施技术发展及实践验证提供一定的参考价值。     

基于风光互补综合供电的电动汽车充电站

电动汽车的发展和普及依赖于充电配套设施的建设。分析了电动汽车的充电需求、传统充电模式的瓶颈,提出了基于风光互补综合供电的电动汽车充电站解决方案,对系统硬件结构和软件平台进行的论述,进而对系统性能进行了验证。实践证明这是一种全新的绿色能源汽车能量供给系统,解决了快速充电、电网污染、离散供电、节能减排等关键技术难题。     

基于计算几何方法的电动汽车充电站规划

综合分析了影响电动汽车充电站规划的若干因素,建立了电动汽车充电站规划的最大收益模型。根据电动汽车充电特性和出行特征,计算电动汽车充电功率需求期望值,从而得出规划区充电站的容量需求。根据电动汽车的分布特点,通过调节加权伏罗诺伊图的权重,使得服务区域划分更合理,同时保持各充电站负载率的均衡。利用粒子群优化算法的全局寻优能力,结合加权伏罗诺伊图,对充电站进行选址定容和服务区域划分的优化规划。算例分别针对不同电动汽车数量和不同分布方式的情况进行计算,结果验证了所述模型和方法的有效性和可行性。     

预装式纯电动客车充换电站集成化设计

近几年,随着世界能源的不断减少和短缺,特别是汽车的大量使用,导致石油储量匮乏。世界各国都在大力发展和推广清洁能源交通工具纯电动汽车,如何实现纯电动汽车长期服役,并实现其安全快速高效充换电服务,配套设施充换电站建设是首当其冲要发展的项目。现有充换电站是先土建盖好“房子”,然后在里面调试组装供配电设施、充换电设施、监控设施及辅助设施等。提出了一种新型预装式充换电站系统,即用预装式箱体代替原有充换电站房屋,只在现场建设简易大棚。充换电及监控产品、照明暖通、给排水及消防环保设备通过配线和电缆连接在箱体内预装,实现集成化设计,从而达到节约人物财力、减少占地面积和快速建站的目标。     

城区电动汽车充电站布局规划研究

电动汽车的大量推广必须以科学合理的充电设施规划为基础。提出一种城区电动汽车充电站布局规划方法。首先,在城区电动汽车快充需求分布预测基础上,以充电站内充电机数量、充电站与快充需求点间距离以及充电站间距离为约束,充电站社会年总成本最小为目标,建立兼顾充电站、电动汽车用户以及电网三方利益的充电站选址定容模型。然后,采用Voronoi图联合改进粒子群算法对模型进行求解。通过Voronoi图划分充电站服务区域,再利用改进粒子群算法进行全局寻优,得到规划区域内充电站选址定容最优方案。最后,以某城区为例进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

电动汽车充电站最优规划的两阶段方法

计及道路网络对电动汽车充电需求的影响,提出了充电站最优规划的两阶段方法。该方法的第一阶段基于电动汽车行驶特性,综合考虑电动汽车日剩余电量以及电动汽车动态运行状态和位置,采用随机模拟技术和最短路径法,获得道路网络上电动汽车充电需求在时间和空间上的分布;第二阶段以第一阶段获得的电动汽车充电需求为基础,以充电需求不可达率、不满足率和投资限额等为约束,充电站运行成本和投资成本综合最小为目标,建立充电站最优选址定容数学模型。针对该模型的复杂性,采用遗传算法求解混合整数非线性规划问题。通过对某区域的电动汽车充电站规划的模拟分析,表明了所提方法的有效性。     

Modeling of fast charging station equipped with energy storage

The popularization of EVs(electric vehicles) has brought an increasingly heavy burden to the development of charging facilities. To meet the demand of rapid energy supply during the driving period, it is necessary to establish a fast charging station in public area. However, EVs arrive at the charging station randomly and connect to the distribution network for fast charging, it causes the grid power to fluctuate greatly and the peak-valley loads to alternate frequently, which is harmful to the stability of distribution network. In order to reduce the power fluctuation of random charging, the energy storage is used for fast charging stations. The queuing model is determined to demonstrate the load characteristics of fast charging station, and the state space of fast charging station system is described by Markov chain. After that the power of grid and energy storage is quantified as the number of charging pile, and each type of power is configured rationally to establish the random charging model of energy storage fast charging station. Finally, the economic benefit is analyzed according to the queuing theory to verify the feasibility of the model.     

基于排队论的电动汽车充电设施优化配置

在分析电动汽车充电行为的基础上,基于排队论建立了充电设施服务系统排队模型。在此基础上,研究了充电设施服务系统在排队等候中的概率特征,并定量分析了充电设施的运行效率。以充电设施服务系统总费用最小为目标函数建立了充电设施费用最优模型。结合电动汽车充电功率需求预测结果,研究了电动汽车充电设施不同配置方式对电网负荷率的影响。研究结果表明,通过合理配置充电设施,可以提高充电设备综合利用效率,从而进一步验证了所提模型的实用性和有效性。     

基于实时出行需求和交通路况的电动汽车充电负荷预测

现有的电动汽车充电负荷预测研究中缺乏对用户出行行为和交通路况的精确描述,为此构建了时空图谱注意力网络,对基于城市兴趣点的出行需求和道路交通流量的时空分布进行学习和预测,并计及了日期类型、天气温度和交通事件的影响。通过基于出行时间指数（travel time index,TTI）的Dijkstra算法得到耗时最短的行驶路径,并建立了计及交通路况和气温影响的电动汽车能耗模型以及考虑距离远近和综合充电费用的充电站选择决策模型。基于西安市二环区域的实际出行需求和交通数据,对私家车、出租车和网约车3种用途电动汽车的充电需求进行了预测,并分析了出行需求变化对城市各网格空间内充电站快、慢充负荷的影响,为充电设施的规划提供了参考和依据。