基于出行链随机模拟的电动汽车充电需求分析

电动汽车充电需求的分析是研究充电对电网影响,充电设施规划布局等的基础,分析电动汽车充电需求首先需要较准确地描述用户行驶规律。为此提出一种基于出行链随机模拟的充电需求分析方法,首先结合出行链的概念,对出行链中各特征量(出行时刻、行驶时间、行驶里程、出行目的)的概率分布进行分析拟合;通过蒙特卡罗模拟法抽取样本,形成完整的出行链,实现用户出行行为的模拟;进而计算各功能区域的充电需求。以美国家庭出行调查(national household travel survey,NHTS)为基础数据,进行了方法应用及案例分析。结果表明,该方法可较准确地模拟用户的出行规律,反映充电需求的时空分布特点;而且不同的充电情景将导致不同的分布形式,从而影响系统的功率总需求。     

基于时空分布负荷预测的电动汽车充电优化

本文提出了一种综合考虑电动汽车出行特点,充电地域差别及用户充电习惯的电动汽车时空分布负荷预测模型。考虑多次充电场景,模拟实时充电行为,利用马尔可夫链确定各出行目的地的转移概率并提出了一种基于蒙特卡洛模拟的双层充电负荷预测模型对充电负荷的时空分布进行模拟预测。根据时空预测初步结果,以夜间充电为例,对在夜间入网充电车辆的无序充电行为进行了充电优化。近一步,考虑不同荷电状态(SOC) 阈值对电网优化充电的影响。结果表明,本文提出的预测模型对电动汽车负荷的时空分布预测具有一定的参考价值,夜间充电负荷的优化方法实现了充电负荷的实时优化,对电动汽车入网的负荷优化具有一定的指导意义。     

基于出行链的电动汽车充电负荷预测模型

提出了一种基于电动汽车行驶出行链的考虑充电频率的电动汽车充电负荷预测方法。由居民出行调研统计数据将家用车辆出行目的分为五大类,构建简单和复杂出行链,分别采用三参数威布尔函数和对数正态概率分布函数拟合每段行程的结束时间和行驶距离,建立车辆一天行驶的时空分布模型;考虑温度、交通路况等因素对电动汽车耗电量的影响,采用模糊算法计算得到每公里实时耗电量结果。用蒙特卡洛仿真方法对不同渗透率、夏冬季、工作日和周末等不同情景电动汽车充电负荷进行计算,结果表明,电动汽车充电负荷具有季节性、假日性,电动汽车无序充电将使电网最大负荷发生一定增长,并随其渗透率逐步加大。     

基于马尔可夫决策过程的电动汽车充电行为分析

针对电动汽车充电行为不确定性问题,建立了基于出行链理论的电动汽车出行及电池电量变化模型,提出了引入马尔可夫决策过程（Markov decision processes, MDP）的电动汽车用户充电行为分析方法。该方法将用户充电行为作为马尔可夫决策集,根据车辆在各区域间的转移概率构造状态转移矩阵,设置用户满意度指标作为决策过程报酬函数,通过求解有限阶段总报酬准则得到电动汽车用户在每个决策点处的最优充电决策。算例部分根据抽取电动汽车特征量数据进行马尔可夫决策过程仿真,得出充电负荷的时间与空间分布情况,通过与传统蒙特卡洛方法进行对比表明该文所提方法可以较好地模拟用户整个出行过程中的充电行为,反映充电需求的时空分布特点;同时,分析了不同区域、不同停车时长情况下电动汽车的不同充电行为,能够为电动汽车充电桩的规划建设提供参考。     

考虑用户有限理性的电动汽车时空行为特性

电动汽车的时空行为包括时空转移行为和时空充电行为。如何对电动汽车时空行为进行精确建模已成为大规模电动汽车与电网进行有效互动的关键。该文引入活动分析法将出行行为理解为活动的派生行为,建立用户一天中不同活动-出行链间的时空转移关系;基于累计前景理论描述了用户在活动-出行链中的出行方式、出行路径、出发时刻选择上的有限理性心理;在此基础上考虑交通网络的动态特性和电动汽车的充电特性,研究了电动汽车在每条活动-出行链上的时空分布特性和充电特性;并在典型网络(Nguyen-Dupius网络)中对不同用户心理、电动汽车占比、充电站服务能力约束下的电动汽车时空转移和充电特性进行算例分析。计算结果表明所提方法能够更加合理地刻画用户选择心理及描述电动汽车用户时空行为,且发现电动汽车占比和充电站服务能力均对其有较大影响。     

基于马尔可夫链的电动汽车充电需求计算

充分考虑用户出行习惯的复杂性、多样性,提出了采用马尔可夫链描述电动汽车用户一天出行过程中动力电池荷电状态的变化情况。模拟实时充电行为,然后根据电动汽车的出行时间对应各出行目的地的概率,确定电动汽车一天各时段的区域分布情况,同时考虑交通耗时系数对电动汽车行驶过程的影响,从而预测不同类型日各区域电动汽车的负荷需求情况。采用蒙特卡洛模拟方法对不同渗透率、不同类型日和不同充电阈值等情景下的电动汽车充电负荷进行计算。结果表明,该方法可以较准确地模拟用户的出行规律,反映充电需求的时空分布特点;同时反映出交通状况、电池充电阈值对电动汽车充电需求存在一定的影响。     

考虑用户充电差异性的家用电动汽车充电需求分布分析方法

针对家用电动汽车充电行为的随机性问题,在出行链理论的基础上提出一种计及停车时长充裕度以及分时电价的充电需求分布分析方法。首先,基于全美家庭出行调查数据和出行链理论,研究不同时刻出行量影响下的时空特征量;然后,根据预估的电量需求对用户进行分类,运用模糊推理分析停车时长充裕度以及分时电价对用户充电意愿的影响,构建不同用户的分层充电决策模型,得到充电需求的时空分布情况。算例结果表明,停车时长充裕度以及分时电价对用户的随机性充电行为具有引导作用,可使充电需求在时空分布中发生转移,整体分布出现降峰、避峰效应。     

基于出行模拟的电动汽车充电负荷预测模型及V2G评估

提出一种交通路网约束下用户出行模拟的电动汽车充电负荷时空预测模型。首先,建立计及交通道路网络拓扑,道路—阻抗函数关系和区域功能特性的交通道路模型。其次,构建不同复杂程度的出行链模型模拟用户出行特性,运用Dijkstra算法选择耗时最短的行驶路径,进而采用蒙特卡洛方法模拟区域交通路网和出行链双重约束下,家用电动汽车充电负荷工作日1 d内的时空分布特性;然后,基于电动汽车负荷时空分布结果、综合荷电状态、停驻时间和电价3种特征因素,利用模糊算法计算电动汽车入网(V2G)可响应的功率和容量,并分析荷电状态对响应结果的影响。最后,以某区域为例,仿真获取电动汽车充电需求时空分布,进行V2G响应评估,结果验证了所提模型和方法的有效性。     

基于TOPSIS方法的居民区电动汽车有序充电策略

针对中国目前超大城市电动汽车保有量的快速增长与现有配电网制约用户充电需求的矛盾,提出了一种基于理想解法的居民区电动汽车有序充电策略,以最大限度调配现有可用的电能资源。通过分析电动汽车出行规律,建立了居民区电动汽车出行、返回、等待、充电的数学模型。在综合考虑充电时间、充电费用、等待时间、充电完成率、小区总负荷变化率等决策指标基础上,建立了基于理想解法的有序充电排序方法,并通过算例仿真进一步对比了分时电价策略下峰谷电价对用户充电行为的影响。仿真结果表明,与现有网格选取法有序充电结果相比,该方法可在保证电动汽车充电完成率和稳定居民区负荷前提下,更好地兼顾电动汽车充电的连续性、便捷性和经济性,为居民区停车场电动汽车有序充电管理提供决策依据。     

面向可靠性提升的电动汽车充电基础设施协同优化规划

为了在电动汽车规模化发展的趋势下实现充电基础设施的科学配置,提出了一种"车-路-网"耦合系统的充电基础设施协同服务优化规划方法.以充电需求分析为基础,提出了一种电动汽车集群控制策略,用于模拟电网供电不足情况下弥补可靠性损失的控制模式;基于准序贯蒙特卡罗模拟方法,考虑用户对充电功率的选择偏好,设计了站内多类型充电设施协同服务模型;针对充电基础设施规划问题,提出了一种新的面向电网运行可靠性与电动汽车出行可靠性协同提升的多目标优化规划模型,并同时考虑投资成本和用户满意度的影响.通过对"车-路-网"耦合系统在多种场景与目标下进行仿真与分析,验证了所提方法的可行性和有效性.     

充电桩群控操作管理单元的设计与实现

利用两个充电桩同时对一辆电动汽车充电的技术,设计了充电桩群控操作管理单元对多个充电桩控制管理,既可对小功率的车单充,又可对大功率的车双充。结合"互联网+"技术提出了手机APP、在线卡和离线卡三种支付方式兼容的充电方法。在软件实现上采用模块化设计,规范充电流程,数据流通过消息总线机制在各模块间传输。在双充操作上,充电桩群中任意两个充电桩都可以组合,组合后在其中任一充电桩上可以启动和终止充电,将充电中双桩设置主桩和辅桩进行管理。通过厦门多个公交站的运营情况表明,该充电桩群控操作管理单元使用是稳定可靠的。与传统的充电装置相比,使用充电桩群控操作管理单元使充电功率选择更多元化,充电站设计成本更低。     

国内外电动汽车充电设施发展状况研究

电动汽车是未来我国发展前景广阔的一种交通工具,电动汽车充电站为电动汽车运行提供能源补给,是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施。比较了电动汽车几种充电方式的特点,介绍了国内外电动汽车充电设施的发展状况,对未来我国电动汽车充电的商业模式及发展前景进行了初步研究,提出积极推动电动汽车充电设施建设应是电网企业义不容辞的责任。     

基于“损耗-时间”最优的超级电容器充电策略

提出一种基于充电损耗与时间综合目标函数的超级电容器最优充电策略,根据预先提取的电容器“阻-流”特性在线确定不同运行条件下的最优充电电流。对Maxwell 2.7 V/10 F超级电容器单体进行测试,以验证所提策略的可行性。在此基础上,以1 kV/6.7 kW·h的超级电容器为例,通过MATLAB仿真定量分析了充电模式、荷电状态区间以及电容器老化对最优充电性能的影响。研究结果表明：所提策略可在超级电容器不同充电模式、荷电状态区间及老化状态下有效提升系统充电效能。     

电动汽车充电系统建设应用分析研究

通过对电动汽车运行模式、充电量需求等因素的描述,分析了电动汽车的充电需求,提出电动汽车发展对充电技术快速化、通用化、智能化、电能转换高效化等的要求.比较研究了常规充电、快速充电、机械充电等类型的充电模式的优缺点.从电能外部接入角度对充电站的建设作了初步研究.     

电动汽车充电模式与充电站建设研究

电动汽车是一种发展前景广阔的绿色交通工具,是解决能源和环境问题的重要手段。电动汽车充电站为电动汽车运行提供能越补给,是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施。比较研究了3种类型充电模式的优缺点,并从电能外部接入角度对允电站的建设进行了初步研究。     

电动汽车充电设施规划方法

电动汽车作为新能源汽车的主要发展方向之一,越来越受到人们的重视.充电设施的规划建设是电动汽车推广的重要前提.电动汽车充电设施的规划不同于变电站、加油站等服务终端的规划,具有鲜明的特点.将电动汽车充电设施规划划分为示范阶段、公益阶段和商业运营阶段,并分析每个阶段的特点;提出了充电方式的选择优化模型,并基于此对各充电方式进行充电需求预测;提出了间距比、充电容量冗余度、充电电量冗余度等概念,以及充电设施规划的原则、流程和模型.案例分析表明了规划方法的适用性.     

电动汽车充电设施的设计与建设

电动汽车是一种发展前景广阔的绿色交通工具,是解决能源和环境问题的重要手段。电动汽车充电站作为电动汽车能源补给站,是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施。结合已建成投运的扬州吴州路电动汽车充电站实际情况,介绍了吴州路电动汽车充电站内的CEV1000智能充电运行管理系统的功能及组成,对未来电动汽车商业运营管理模式进行探讨。     

副边自动切换充电模式的电动汽车无线充电系统设计

在电动汽车无线充电的过程中,恒流模式需要快速、稳定地切换到恒压模式以保障电池和电动汽车的安全,这往往需要原、副边之间的通信及原边复杂控制方法的介入。文中提出了一种免去原、副边之间的通信,且不需要原边提供控制手段,仅在副边自动切换谐振补偿网络即可完成恒流充电模式向恒压充电模式的快速切换的方法,同时提出了副边谐振补偿网络参数的设计方法,保证了切换过程中电池充电电压的稳定性。以LCC-LCC向LCC-S谐振补偿网络切换为例,对所提出的设计方法进行了分析和验证。实验表明,应用所提出的方法,输出的电流和电压随着电池等效负载的改变而保持恒定,且切换过程平滑稳定,结果满足电动汽车充电的要求。     

基于Hotelling模型的充电服务费双寡头联盟定价方法

为了减少电动汽车充电负荷大规模接入对电网安全稳定运行的负面影响,针对含有多主体运营商充电站的充电市场竞争定价问题,提出了基于Hotelling模型的充电服务费双寡头联盟定价方法。首先,分析了多元充电市场中电网公司、充电站运营商和电动汽车用户各自的利益追求。其次,利用Hotelling模型刻画了充电需求受价格引导的分布特性,设计了多元活性充电市场中的充电站运营商充电服务费定价方案。最后,通过仿真算例分析,验证了所提充电服务费双寡头联盟定价方法的有效性。     

考虑充电功率的电动汽车快充站充电设施优化配置

为实现电动汽车快充站内的经济建设,同时分析充电功率在充电站规划中的影响,提出了一种电动汽车快充站充电设施优化配置方法。以电动出租车为例,分析其出行特征,并基于排队论分析各个时段内站内排队系统的运行指标,建立分时段的用户等候时间成本计算模型。以充电站投资成本和用户等候时间成本之和最小化为目标函数,建立考虑装置利用率、排队时间、配电容量和占地面积的充电设施配置优化模型,在模型中同时对充电设施的充电功率和数量进行优化,实现快充站内社会成本的最小化。通过算例验证所提方法的可行性以及优化充电功率的经济性。