电动汽车动态无线充电关键技术研究进展

电动汽车动态无线充电技术在静态无线充电技术逐渐趋于成熟的情况下渐渐成为静态无线充电技术的重要补充及未来发展方向。文中对国内外学者及研究机构对动态无线充电技术的研究进展做了详细综述,对其未来发展面临的关键技术问题及瓶颈进行了详细分析,主要包括耦合机构、控制策略、电磁兼容等方面,并介绍了针对动态无线充电技术瓶颈问题的前期研究工作。     

基于WNN与FCM的电动汽车动态充电负荷预测方法

随着电动汽车动态无线充电(EV-DWC)技术的发展,针对目前EV-DWC负荷建模理论工作不全面的现状,以交通流量作为影响充电负荷的主要因素,以天气、典型日期、季节等因素为次要影响因素,根据路况建立负荷模型,通过电动汽车型号和状态的聚类不同对汽车分配不同的功率,完成动态充电负荷的建立。采用小波神经网络(WNN)对时序信息进行处理预测,再同误差反向传播神经网络(BPNN)相结合预测充电道路上的车流,短期车流预测精度为85%,用模糊C聚类(FCM)算法对电动汽车的充电类型以及该类型所对应的充电功率进行划分,将进入充电道路的电动汽车分为7种类型。根据各种充电类型分配相应的充电功率,完成日负荷建模。     

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.     

电动汽车移动负载动态无线充电技术

电动汽车相对于传统燃油汽车而言具有环境污染小等优点,但因其续航短、充电站资源紧缺、操作繁琐等而存在发展制约问题.提出了一种新的汽车动态充电技术,其在无线电能传输技术原理的基础上增加了传感器和控制器(开关继电器),可在确保电动汽车充电安全、便捷的前提下,使动态无线电能传输更加高效.     

电动汽车充电路径不确定优化调度

电动汽车充电路径优化调度中的很多参数变量都具有不确定性,传统的优化调度方法适用性较差。为解决该问题,不确定优化方法被应用到电动汽车充电路径优化调度中,由此建立了基于随机期望值的不确定优化调度模型。鉴于传统的粒子群优化算法容易陷于局部优化和收敛速度较慢,将模拟退火算法引入并组成混合智能算法进行模型求解。对比实验证明该混合智能算法能够有效减少电动汽车车主到充电站所用的行驶距离、在充电站的等待时间和充电时间。     

住宅小区充电站电动汽车有序充电方法

对充满随机性的电动汽车进行有序充电管理,是当今"绿色出行"时代亟待解决的问题.基于数据挖掘技术首先建立起电动汽车的数学模型,以北京市某小区电动汽车出行历史数据为例,利用模糊C均值聚类算法对车主的行驶行为、入网电动汽车的初始电池荷电状态进行分析,把握电动汽车负荷特性.基于马尔科夫链的思想建立由精炼后的多条典型电动汽车负荷...     

考虑分区域动态电价机制引导的电动汽车充电优化策略

为应对大规模电动汽车无序充电引起的配电网运行损耗增加问题,提出一种分区域动态电价机制引导的电动汽车(electric vehicle,EV)充电优化策略。该动态电价机制是根据不同区域内的负荷特点建立不同的动态电价,从而优化对应区域的EV充电。其中商业区建立计及充电站充电总功率的动态电价模型,居民区和办公区采用计及风光出力的动态电价模型。同时,提出充电效益系数模型以提升在居民区和办公区用户的充电时间满意度。最后,在IEEE33节点系统上进行仿真验证。结果表明,所提出的基于分区域动态电价机制的EV充电优化策略能够在保证车主利益的同时,降低网损、提高配网电压质量、促进风光消纳以及提升配网的经济性。     

考虑用户充电决策行为的电动汽车充电引导策略

快充站(fast charging station,FCS)是电动汽车(electric vehicle,EV)的重要能源供给设施。随着EV的推广应用,快充负荷也逐渐攀升,对配电网运行产生了一定影响。然而,快充负荷作为一种需求侧响应资源,可通过有序充电控制缓解EV接入给配电网运行带来的负面影响,因此文中提出考虑用户充电决策行为的EV充电引导策略。首先,考虑动态交通路况影响,利用出行链理论构建EV移动模型,进行用户出行模拟,并刻画剩余电量的时空分布。其次,考虑剩余电量、充电设施分布与充电服务价格,利用后悔理论构建用户充电决策模型,并刻画充电负荷时空分布。然后,以配电网网损最小为目标,构建充电服务价格优化模型,通过优化公共FCS的充电服务价格,引导充电负荷时空分布。最后,对不同服务价格方案进行对比,结果表明,文中方法对小容量车型的引导效果更好,且用户时间消耗等效折算系数越大,文中方法对充电负荷引导的效果越好。     

考虑电动汽车充电负荷的配电系统场景概率潮流分析

提出了一种同时考虑分布式光伏出力和电动汽车充电负荷随机特性的配电系统场景概率潮流分析方法。首先,在考虑车主交通行为与充电模式随机特性的基础上,采用蒙特卡洛模法对充电站典型日内的充电负荷进行模拟,给出充电负荷曲线集。接着,采用K-means聚类分别对充电负荷曲线集和光伏历史出力曲线集进行聚类,给出充电负荷和光伏出力的概率场景集,并以此为基础构建潮流分析场景集。最后,采用前推回代法进行所有场景下的配电系统潮流分析。按场景概率对潮流结果进行汇总,给出概率潮流分析结果。基于IEEE 33节点配电系统的仿真计算验证了所提模型及方法的有效性。     

基于动态交通信息的电动汽车充电负荷时空分布预测

电动汽车充电负荷预测是研究电动汽车与电网互动的重要前提。针对交通路网信息对电动汽车行驶规律的影响,考虑电动汽车的交通工具特性和移动负荷特性,提出了一种基于动态交通信息的电动汽车充电负荷时空分布预测方法。该方法首先针对城市路网多交叉口特征,提出建立考虑路段阻抗和节点阻抗的动态路网模型。并根据路网规模确定了相应的交通网-配电网的交互模型。其次引入OD矩阵分析方法和实时Dijkstra动态路径搜索算法为电动汽车分配起止节点和规划行驶路径,模拟其动态行驶过程和充电行为。最后设计了电动汽车路径规划实验和典型区域实际路网充电负荷预测实验。结果表明,电动汽车充电负荷在不同功能区域分布存在差异且时间分布上不均匀,验证所提方法的有效性和可行性。     

利用实时交通信息感知的电动汽车路径选择和充电导航策略

适当选择电动汽车(EV)路径并优化充电导航,有助于提高用户出行效率及缓解大量EV同时充电对配电系统安全运行的影响。在此背景下,提出借助群智感知技术来获得实时交通路况和充电站服务信息,并在此基础上利用矩阵分解得到交通信息矩阵。之后,在考虑路径选择、到达时间、电池容量及充放电状态互斥约束的前提下,构建了分时电价机制下以用户出行总成本最小为目标的EV路径选择和充电导航优化模型。以某市中心25km×25km区域内所包含的4座快速充电站连接到IEEE 33节点配电系统为例来说明所述方法的基本特征,并针对考虑和不考虑实时交通信息情形,分析了参与群智感知的EV数量对用户出行路径及EV充放电对配电系统的影响。     

计及电池动态损耗的电动汽车有序充放电策略优化

目前电动汽车通过电动汽车入网(V2G)技术向电网放电时,计算电池总损耗模型过于简单,无法准确反映电池的损耗。为此,基于电池放电特性曲线,文中利用电池放电动态容量衰减模型,得出在不同剩余电量下释放相同电量对电池损耗有较大差异的结论。在以配电网变压器容量为约束的前提下,建立了计及电池损耗的有序用电用户充放电费用最小模型及相应的充放电策略;并采用优先顺序法将多时段优化问题转化为各时段最优问题,实现该模型的求解。仿真算例结果表明该方法不仅可以有效保障放电用户利益,同时能够提高充电站利润及无序用电用户充电成功率。     

电动汽车三相无线充电系统关键技术研究综述

电动汽车无线充电技术是推动电动汽车走向智能化和无人化的重要技术手段,高效率、高功率密度、大偏移和低成本等要求是电动汽车无线充电技术面临的挑战。三相无线充电系统由于具有功率密度高、磁场分布均匀和抗偏移能力强等优点,受到了越来越多的关注。围绕电动汽车三相无线充电系统的磁耦合机构、补偿网络和高频逆变器,归纳总结了这些关键技术的研究现状,分析讨论了亟待解决的问题及今后的发展趋势。     

计及电动汽车和光伏—储能的微网能量优化管理

随着光伏发电和电动汽车的快速发展,电网的安全和经济运行受到了更多的关注,开展关于能量管理问题的研究有助于保证电网的稳定和高效运行。文中针对并网模式下计及电动汽车和光伏—储能的微网能量管理问题,研究了根据电动汽车电池的荷电状态进行能量管理的功率计算模型,提出了兼顾光伏出力、电动汽车充放电功率、电网电价时段划分及储能能量状态的能量管理策略。在此基础上,建立了以电动汽车充放电功率为优化变量,以减少微网运行费用为目标的能量管理模型,并采用基于遗传算法与粒子群算法的混合优化算法(GAPSO)进行求解。最后以实际微网为例进行仿真,结果验证了所述方法的有效性和可行性。     

两线圈串联电动汽车动态无线充电系统研究

从经济和空间角度考虑,电动汽车EV（electric vehicle）同时装设匹配静态和动态无线充电方式的接收单元是不理想的。为此,参考EV静态无线充电标准,设计了两发射线圈同向串联EV动态无线充电系统,使其接收单元能同时满足动态和静态无线充电需求。首先,分析了收发线圈的水平偏移特性和互感电路模型,并根据分析结果确定了单发射线圈组切换以及两发射线圈串联的方式,根据两发射线圈串联的三维磁通图确定了两个发射子线圈的通电方向为同向通电;然后,对单发射线圈组切换系统以及两发射线圈串联系统进行了有限元仿真,验证了两个发射线圈串联的互补作用以及同向通电方式的优越性;最后,参考EV静态无线充电标准搭建了实验平台,并完成了静态和动态的无线充电实验。     

电动汽车快速充电网综合评估指标体系与方法

合理评估电动汽车快速充电网对其规划方案决策和运行薄弱环节改善有着重要意义,是促进电动汽车发展的重要环节之一。为此,构建了电动汽车快充网的综合评估体系。首先,结合快充网的多重属性,分析电动汽车快充网-用户-交通网-配电网之间的耦合交互关系,提出快充网运行水平、用户体验度、交通网运行影响度和配电网运行影响度四个准则,并在准则下构建相应的评价指标,形成了具有目标层、准则层和指标层的综合评估指标体系;其次,利用层次分析法和熵权法分别确定准则层和指标层权重,结合层次递推的模糊综合评价方法,量化快充网对各主体的影响并进行综合评估;最后,通过对某城市4种快充网进行综合评估,验证了所提方法的有效性。     

基于集群响应的规模化电动汽车充电优化调度

大规模电动汽车(EV)的充电需求和充电负荷分布将呈现出规律性,从群体的角度对EV进行优化调度,可以降低问题的维度,提高优化计算的效率。基于区域EV的集群响应特性,建立了以负荷峰谷差最小化为目标的EV群体充电概率分布模型。在此基础上,根据EV群体对充电电价的灵敏度,建立EV集群响应的实时电价模型,通过电价对EV的充电行为进行有序引导,从而实现电网的"移峰填谷"策略。以典型的区域配电网负荷数据为例,验证了文中EV充电优化调度方法的有效性。最后,对EV群体响应实时电价的灵敏度,以及不同灵敏度下EV群体和代理商的节省成本进行讨论。     

居民小区电动汽车充电负荷有序控制策略

针对当前居民小区电动汽车充电设施建设中遇到的配电变压器供电容量限制及物业管理方缺乏运营积极性等实际困难,研究了电动汽车充电负荷有序控制策略,主要目标包括预防配电变压器过载和实现充电收益最大化。首先提出了网格选取法,在保证变压器不过载运行的同时,灵活规划电动汽车的充电时段。进而基于峰谷分时电价构建了充电电费支出最小的目标函数,并基于遗传算法设计了求取最优网格选取结果的方法与步骤。最后,采用蒙特卡洛法进行算例仿真和分析验证。结果表明:网格选取法隐含了配电容量限制条件,简化了电动汽车的有序充电规划,更利于采用寻优算法进行求解。所求取的有序充电策略能有效实现负荷移峰填谷、降低电费支出,同时提高运营方的充电收益及参与积极性。     

基于分区需求系数的电动汽车充电设施规划

电动汽车充电设施的合理规划对于电动汽车的推广具有重要作用。为此, 提出了一种基于分区充电需求系数的电动汽车充电设施选址定容方法。首先基于对各类电动汽车充电模式分析, 提出了电动汽车负荷预测模型。接着由各类电动汽车的日能量需求及日最大接入数量, 计算出各类电动汽车充电设施的需求数量。之后, 对所需研究的规划区域进行区块划分, 确定各区块的充电需求系数, 并选出充电需求较高的区块, 再根据所得到的候选布点区块及充电桩总数来确定每个区块的充电桩数量。最后, 以杭州市充电设施规划为例来说明所提方法的基本特征。     

计及路-网-车交互作用的电动汽车充电实时优化调度

大量电动汽车（electric vehicle, EV）无引导地自由充电会对城市交通系统和配电系统的运行带来负面影响, 而EV充电负荷的时空分布又与城市交通系统和配电系统密切相关。因此, 需在综合考虑城市交通系统、配电系统和EV交互作用的基础上, 研究EV的充电调度与控制。在此背景下, 首先提出一种计及路-网-车交互特性的电气化交通协同系统架构。接着, 建立基于出行链追踪的微观交通配流模型, 模拟EV用户的驾驶行为、位置分布、荷电状态、充电需求等实时信息。然后, 提出一种选择充电站和导航策略, 并构建兼顾配电系统安全和用户充电等待成本的双层实时优化调度模型, 以确定各充电站内EV的具体充电方案。最后, 采用包括某地区交通系统和修改的IEEE 33节点配电系统的集成算例系统, 对所发展的模型与方法进行说明。