计及电动汽车主动充电管理的配电网与充电站协同规划

在满足电动汽车的充电需求,进行充电设施规划的同时,需要考虑配电网的建设和扩容问题。本文建立了应用于已有部分配电网架建成,需根据规划期内各负荷点的电能需求,对配电网络的扩展建设方案和充电设施的容量进行协同规划的模型。考虑了基于充电价格的主动充电管理模式,结合消费者心理学原理描述电动汽车用户对电价的响应,通过增加充电负荷转移成本、降低规划期内的建设成本,使规划总成本减少。通过18节点配电网系统,对所提方法进行了仿真验证。     

基于前景理论量化充电效用的浮动充电服务费优化

通过价格手段对电动汽车的充电行为进行引导,有助于削弱大量电动汽车接入对电力系统产生的不良影响。文章提出一种针对充电浮动服务费的优化模型,引导电动汽车用户更合理地充电。首先考虑用户偏好进行用户分类,并在此基础上建立基于前景理论的用户充电效用模型;其次采用转移概率矩阵建立电动汽车用户的价格响应模型;然后综合考虑电网、充电站和用户的利益,建立浮动服务费的多目标优化模型;最后采用非均匀变异操作对基于自适应网格归档的多目标粒子群算法进行改进并对所建模型进行了求解。以某典型城区为例,对比分析了不同基线负荷下浮动服务费优化结果,不同服务费机制下的用户价格响应结果以及不同用户构成下的用户响应行为,验证了本文所述机制和模型的正确性和有效性。结果表明,文章所提浮动服务费机制及其优化模型可以在分时电价的基础上进一步对电动汽车充电行为进行引导,并起到削峰填谷和保证多方利益的作用。     

考虑需求响应和电动汽车负荷路-电耦合特性的配电网可靠性评估

随着电动汽车的普及,大量的无序充电行为给配电网可靠性带来负面影响。文章建立了考虑需求响应和路-电耦合特性的配电网可靠性评估模型,准确预测电动汽车时空分布负荷并对其进行调度,改善可靠性指标。提出了路-电耦合模式结构及时空负荷预测框架;建立了路网模型、用户模型、考虑需求响应的充电负荷补充模型,得到电动汽车负荷时空分布;基于双向层级结构、启发式削减策略对电动汽车接入的配电网可靠性进行评估。以某区域路-电耦合网为例,分析了该区域电动私家车充电负荷时空分布情况并对考虑需求响应、路-电耦合特性的配电网可靠性进行了评估。各种场景下的仿真结果验证了文章模型的有效性以及需求响应对可靠性指标的优化作用、路-电耦合特性对可靠性指标的恶化影响。     

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。     

计及充电负荷价格响应的配电网扩容规划方法

随着电动汽车EV(electric vehicle)保有量攀升,配电网扩容已成为应对高比例EV充电负荷接入的一种有效手段.考虑EV用户对充电价格的敏感性,提出一种计及充电负荷价格响应的配电网扩容规划方法.该方法是一个双层协同优化模型,其中上层考虑EV用户对补偿价格的响应,建立配电网扩容规划模型,以年总投资运行成本最小为目标,优化线路型号及充电补偿价格;下层建立基于补偿价格的EV充放电行为优化模型,以充电成本最小为目标优化EV充放电功率.算例结果表明,所提方法通过补偿价格可有效引导EV的充电负荷,减少配电网年总投资运行成本.     

考虑时空分布的电动汽车充电负荷预测方法

提出了一种基于电动汽车驾驶、停放特性的考虑时空分布的电动汽车充电负荷预测方法。采用停车生成率模型预测停车需求,结合不同类型汽车、不同停放目的地的停车特性,建立电动汽车停车需求时空分布模型。从电动汽车日行驶里程、日停放需求时空分布特性入手,分析充电需求。采用蒙特卡洛模拟方法,仿真大规模电动汽车不同时间、不同空间的停放、驾驶以及充电行为,预测电动汽车充电负荷的时空分布特性。以深圳市为例,预测结果表明:电动汽车用户充电行为选择以及公共停车场充电设施配建比例不同,充电负荷也将有不同的分布;居民区、工作单位配建充电设施可满足大部分电动汽车的充电需求;同一城市不同区域建设用地类型不同,充电负荷具有明显差异。     

多源数据融合的用户充电行为分析与充电设施规划实践

作为中国新基建战略的重要组成,电动汽车充电设施在近年获得了快速发展,但面临供需不平衡的难题。因此,亟须通过真实数据分析用户需求与行为特征,构建高效的公共充电设施规划体系,服务电动汽车发展。文中以上海市为实践案例,融合营运车辆轨迹数据、充电站数据、乘用车出行统计数据、交通路况数据、兴趣点检索数据等多源真实数据集开展了实践性大数据挖掘分析,旨在为现实充电站规划提供可行架构：从宏观角度对车辆用户群体的出行-充电行为与城市时空特征的关联进行了分析;从微观角度对车辆用户个体的行为偏好进行了建模,基于决策树模型实现了用户充电需求预测,并基于Huff吸引力模型描述了用户的充电站选择行为。在此基础上,对海量用户行为进行重构与仿真,建立了城市能源-交通融合网络仿真架构,从总体供需情况与个体服务质量等多维度对现有充电设施的建设进行了评估,提出了计及多重目标的未来充电设施扩展规划架构,为电动汽车充电设施规划提供了数据支持和决策依据。     

计及电动汽车用户需求的直流微电网经济调度策略

随着电动汽车的快速发展,电动汽车参与微电网调度受到越来越多的关注,研究考虑电动汽车用户需求的能量管理问题有助于微电网的稳定经济运行。基于此,文章提出一种计及电动汽车用户需求的直流微电网经济调度策略。针对电动汽车用户对于充电时间和充电速度需求方面的问题,建立分级充电价格下的电动汽车分类模型,包括即时型、弹性型、补偿型和夜间型等4种充电类型。参与微电网调度的用户提前一天通过手机App上传预约信息,微电网调度中心综合用户预约信息和可再生能源与重要负荷的日前预测数据,以系统的运行维护成本和联络线功率波动最小为目标,考虑各单元相关约束条件,对电动汽车的充电时间合理规划。最后通过算例仿真结果验证了调度策略的经济性和有效性。     

考虑电动汽车充电偏好的V2G风电消纳优化策略

电动汽车的调度问题由于汽车种类的多样性以及车主充电行为的自主性不能简单地被视为一个群整体模型。为此基于充电需求和电动汽车出行特征,将电动汽车分为经济型、合约型和常规型三类后执行价格激励和延时充电的方法,建立以运营商收益最大和电网负荷均方差最小的多目标函数,充分考虑风电场、电网、运营商和充电汽车用户的各方利益需求,为实际系统中各类型充电汽车进行合理调度指导,最终实现大规模电动汽车有序充放电以消纳弃风功率。算例对比三种优化策略,验证了同时采取电价激励和延时措施的策略能使综合目标最优。     

电动汽车充电设施分层递进式定址定容最优规划

电动汽车充电设施作为发展电动汽车产业的重要配套基础设施,是电动汽车产业推广与普及的前提。文章采用分层递进式方法对充电设施进行定址定容规划建模求解。首先,根据交通、地理、需求等因素,采用层次分析法来确定充电设施的候选站址;然后,建立以总体建设成本最小为目标,以充电需求和线路传输容量为约束的优化模型,采用遗传算法,对候选站址进行优化,得到充电设施的建设地址和容量。最后通过一个充电设施规划算例,建立最优化模型并予以求解,验证本文所给的充电设施规划方法的合理性和可行性。     

基于效用最大化原则的电动汽车充电站负荷特性分析方法

随着电动汽车规模化的发展,其充电负荷的时空预测为充电站配网建设和和充电设施规划建设提供了数据支撑。因此,文中基于效用最大化原则提出了一种的电动汽车充电站负荷预测方法,首先基于出行链建立电动汽车的时空分布模型,然后基于效用最大化原则和时间成本法分析了电动汽车用户充电消费选择,最后运用蒙特卡罗方法对充电站负荷进行仿真预测。与相关文献仿真对比,验证了所提方法的有效性和正确性,并分析了不同渗透率下和不同充电站位置下电动汽车充电站的充电负荷特性。结果表明,随着电动汽车渗透率提高,其充电行为的集中化增大了系统峰谷差;合理布局电动汽车充电站位置,可以使各充电站充电负荷更加均匀。     

城市电动汽车充电设施需求预测与规划布局研究

随着电动汽车的普及,其配套的充电设施供给日益成为迫切需求。城市充电设施合理布局有助于推动电动汽车产业发展,有助于有效保护城市生态环境。通过分析电动汽车充电设施发展趋势与布局理念,提出城市充电设施规划模式、技术流程、需求预测和规划布局方法。将这种理念与方法应用于安徽省全椒县中心城区充电设施规划设计。规划结果表明,相应的需求预测和规划布局方法能够为完善城市电动汽车充电设施配套建设与空间布局实践提供技术支撑。     

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。     

基于时空活动模型的电动汽车充电功率计算和需求响应潜力评估

电动汽车用户行为的差异导致了电动汽车的时空分布特征不同。为了能够精准计算出电动汽车集群在某时刻、某地点的充电功率及其可提供的需求响应潜力,提出了一种基于时空活动模型的电动汽车充电功率计算和需求响应潜力评估方法。首先考虑了电动汽车的时空分布特性,分析了电动汽车的出行活动模型。然后基于实际数据得出了电动汽车充电的关键影响因素分布模型。最后采用蒙特卡洛和二项分布法计算出了单台电动汽车和电动汽车集群在工作日和非工作日的充电功率曲线,并分析了其需求响应潜力。所提方法能够在兼顾电动汽车时空分布的基础上,简便快捷地计算出电动汽车的充电功率。     

考虑交通网与配电网耦合基于数据包络分析的电动汽车充电设施多阶段规划方法

近年来,电动汽车快速增长带来了对充电设施需求的增长,但当前普遍存在着充电设施数量与电动汽车规模不匹配、布局不合理等问题,原因在于充电设施的规划未考虑规划时序和交通网的需求。为此,提出一种考虑交通网与配电网耦合的电动汽车充电设施多阶段规划方法。首先,基于用户均衡配流原则,构建交通网与配电网的耦合模型,采用蒙特卡罗抽样方法生成多场景下的车流量分布情况;然后,将规划周期分为多个阶段,以用户充电满意度、经济性和电压波动性为优化目标,建立基于数据包络分析方法的多阶段规划模型;最后,以IEEE 33节点配电网与12节点交通网组成的耦合网络作为算例,采用改进的自由搜索算法进行求解,得到各阶段的优化配置方案。仿真结果表明,所提方法得到的规划方法能够使充电设施的规模更好地匹配电动汽车数量的增长。     

基于车辆时空状态链的电动汽车充换电需求模型

随着电动汽车普及,充换电设施网络整体规划建设已成为电动汽车产业发展的重要环节。整体考虑充电需求与换电需求,提出一种基于出行时空状态链的电动汽车充换电需求模型。首先,通过分析车辆行驶与停留多状态间相互转换过程,定义车辆出行时间链与空间链的特征量,并设计车辆状态转移矩阵。然后根据多种充换电模式,以及温度对单位里程耗电量影响,构建电动汽车充换电需求模型。最后,提出基于自适应混合细菌觅食算法,计算车辆处于充电需求时,多种充电模式选取情况。算例分析表明,该模型可以准确模拟用户出行规律,体现电动汽车在行驶与停留多状态下的充换电需求时空分布特点。     

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。     

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。     

基于投资效益分析的电动汽车充电设施建设策略与应用研究

电动汽车成为解决环境污染以及能源可持续发展的重要途径。作为电动汽车的重要配套设施,充电设施的合理规划建设成为电动汽车发展的关键性制约因素。通过对某市的不同类型的充电设施利用率、建设位置、投资效益等进行分析,得到充电设施合理建设位置类型;同时,通过投资效益分析法对充电设施的经济效益进行分析发现,在相同位置建设充电设施情况下,充电站的经济效益优于零散快充桩的效益,零散快速充电桩效益优于零散慢速充电桩的效益;最后,建立数学模型并优化得到充电站内充电桩的合理、经济建设数量。通过具体数据与实际案例结合发现,分析的结果对电动汽车发展具有一定指导意义。     

电动汽车集群充放电演化博弈协同策略

针对多电动汽车参与电网需求响应互动场景下电动汽车充放电协同调度需求,提出一种电动汽车聚合商动态定价并指导电动汽车规模化入网参与电力需求响应调度的两阶段博弈模型。首先,构建电动汽车聚合商动态定价下计及电动汽车聚合商成本和电动汽车充放电价格的非合作博弈模型。其次,提出基于logit协议的电动汽车充放电调度多策略集演化博弈模型。最后,联合求解两阶段博弈的演化均衡和纳什均衡,得到各主体的最优策略。算例仿真表明,所提模型能有效实现电网负荷的削峰填谷,同时兼顾电动汽车聚合商和电动汽车用户的经济利益。