交直流一体电动汽车充电站模拟试验平台设计

基于对现有电动汽车充电站拓扑结构以及慢充、快充、电池快速更换三种电能补给方式的分析,本文设计了一种交流与直流母线供电系统共存,兼顾三种电能补给方式的电动汽车充换电站试验平台,包括谐波治理、直流母线供电、交流母线供电、锂离子蓄电池等部分。平台可以对交、直流供电系统的电能利用效率进行比较,并且能够作为一个储能系统展开相关研究。     

移动救援充电车充电系统设计

随着电动汽车运营数量的不断增加,电动汽车故障救援工作的重要性日渐突出,针对中国目前充电设施数量不足、分布不平衡、缺乏移动充电救援设施的实际情况,介绍一种基于直流母线结构的移动充电车充电系统设计方案并验证方案的可行性。充电系统包括取力发电机、直流母线前级电源、交直流一体化充电机和大容量储能电池4个部分。此车载充电系统具有灵活性、安全性和环保性的特点,并能满足各种类型待救援电动汽车的充电需求。     

电动汽车充换储一体站的建模

电动汽车充换储一体站是集充电站、换电站和梯级储能电站于一体的电动汽车（electric vehicle ，EV）集中型综合供储能电站，可以发挥充电站和换电站的可调度潜力，并能够减小功率波动。提出了一种新型电动汽车充换储一体站模型，该模型综合考虑了电动汽车快充站、换电站和梯级储能电站。首先，基于快充用户的行驶行为特点，建立了电动汽车快充站模型；其次，根据城市道路速度流量实用模型，建立了电动汽车换电站模型；最后，结合梯级储能模型，构建了集成的电动汽车充换储一体站模型。以某地区公交线路实际道路情况为仿真算例，验证了提出的一体站模型能够满足电动汽车充电负荷的需求，且具有降低运维成本和抑制功率波动的优势。     

面向智慧城市的快充负荷充电服务费制定策略

相比电动汽车(electricvehicle,EV)慢充用户,大规模、随机快充负荷的接入将会带来更加严重的电网安全运行问题。从整体社会经济效益最大化的角度出发,仅单纯从电网侧增加基础设施建设并非最佳解决之道,有必要从用户角度研究有效的调度策略对电动汽车的快充行为进行引导。为此,基于未来智慧城市的场景下,提出了基于节点关键度的配网供电电压偏差指标(voltage deviation index based on node importance,VDINI)的概念,指出动态调整快充站充电服务费的手段,分析电动汽车用户对于快充站选择行为的影响因素,建立电动汽车用户基于自身效益的充电位置决策模型,从而说明通过调整各充电服务费的来对快充行为进行引导的可行性。在此基础上,根据需要满足的各种约束条件,制定各快充站快充服务费的求解流程,在保证充电站效益不变的同时,将电动汽车合理地引导至各个快充站,均衡区域内的充电负荷,实现空间上的有序快充,改善了配网的电能质量。算例仿真验证了所提充电服务费制定方法的合理性以及快充负荷引导策略的优越性。     

计及源-储-荷功率特性的飞轮储能系统容量配置方法

在电动汽车直流快充站的应用场景下,以限制电网功率爬坡率并补偿母线电压跌落为目标,提出计及源-储-荷功率特性的飞轮储能系统容量配置方法。首先,根据源-储-荷的功率关系得到飞轮机械角速度增量与母线电压跌落幅值之比近似为时间的函数;根据快充站内电网侧变流器的功率特性,推导得到电网最大功率爬坡率与母线电压最大跌落幅度之间近似呈正比关系。然后,针对额定功率不同的快速充电负荷,在满足直流母线电压等级与永磁同步电机电磁约束条件的基础上,重点探讨飞轮转子转动惯量与初始机械角速度的设定,并且分析了飞轮侧储能变流器的容量约束条件。最后,在MATLAB/Simulink中搭建系统的仿真模型,验证所提飞轮储能系统容量配置方法的正确性。     

城市电动汽车快充站网络建设管理探讨

分析当前城市电动汽车充电设施存在的主要问题,介绍基于流程的城市快充站网络建设管理理念和过程,提出城市电动汽车快充站网络建设管理改进方向,为城市电动汽车充电设施建设提供参考。     

电动汽车充储放电站储能系统容量配置方法

基于排队论和成本效益分析法,提出一种电动汽车充储放电站储能系统容量配置方法。首先采用排队论构建电动汽车充电站充电服务系统排队模型,据此分析充电站n台充电桩同时提供充电服务的概率和预测充电站充电负荷趋势;其次,采用成本分析法建立充储放一体化充电站的建设成本、产生效益以及削峰负荷同直流充电机柜改造台数间的约束关系;综合二者,建立以成本回收年限为因变量,直流充电机柜改造台数为自变量的函数关系;最后,以某充电站为例,通过所提模型计算,演示了不同改造数量充电机柜的回收周期,验证了方法的可行性。     

电动汽车充放储一体化电站的标准运行规程探讨

电动汽车供能设施的配套建设是电动汽车进一步发展和推广的关键,提出同时具备充电、换电以及储能功能的充放储一体化站的设计方案,充分利用闲置电池以及退役电池的储能价值,组配为电池储能站,并通过变流装置与电网实现充/放电互动。根据一体化站的结构功能特点编制一体化站标准运行规程的7个要点,包括总则、调度中心、变流装置、电池充换系统、梯次电池储能系统、站内配电系统以及一体化站异常及事故处理;每一部分分别就装置描述、运行流程以及操作和注意事项展开讨论。     

ABB支持BP以及66快充建立BP国内首个电动汽车直流快充示范站

正近日,由BP以及66快充合作建立运营的国内首个电动汽车直流快充示范站在上海市嘉定区开业,ABB为此示范项目提供10台Terra 63Z直流快充桩,为终端用户提供安全、可靠、智能、便捷的充电服务。2018年6月,世界领先的石油和天然气企业BP宣布收购英国最大的电动汽车充电网络运营商Chargemaster。此次与66快充合作示范站,也是BP首次进入中国电动汽车充电基础设施领域。66快充     

城市快速路口充电站建模研究

提出了一种基于泊松分布到达模型(poisson arrival location model,PALM)和M/M/s排队理论的电动汽车充电负荷预测方法。首先对传统交通流动态模型进行修正后得到基于PALM的路网模型,详细分析了驶入或驶出城市快速路的车辆,并将驶出车辆分成永久性驶出与暂时性驶出两类,然后基于交通基本定律建立了快充站排队车辆到达模型,得到快充站的车辆到达率,从而基于M/M/s排队理论预测电动汽车的充电负荷时空分布。仿真算例表明,文章提出的方法可以预测快充站的电动汽车充电负荷,为快充站的选址定容提供重要的依据。     

基于负载电流补偿与转速反馈的飞轮储能系统控制策略

为缓解电动汽车快速充电对电网的冲击,研究在直流快速充电站(DC fast charging station,DC-FCS)应用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)式飞轮储能系统(flywheel energy storage system,FESS)。在传统PMSM双闭环控制的基础上提出基于负载电流补偿与转速反馈的控制策略。首先建立电动汽车直流快速充电站负荷数学模型,对其冲击特性进行分析。然后阐明所提飞轮储能系统控制策略,并设计配有PMSM-FESS的直流快速充电站控制系统。最后在Matlab/Simulink软件平台上搭建配有FESS的快速充电站系统仿真模型。仿真结果表明：所提PMSM-FESS控制策略可有效限制电网功率上升速率,补偿快速充电站母线电压跌落;即使面临多台电动汽车短时间连续接入的情形,所提控制策略仍可有效缓解直流快速充电站对电网的冲击,降低直流母线电压跌落幅度。     

Energy Management and Control of Electric Vehicle Charging Stations

Abstract

Charging infrastructure is an important component for the healthy growth of the electric vehicle industry. This article presents an energy management and control study of an electric vehicle charging station. The charging station consists of an AC/DC converter for grid interface and multiple DC/DC converters for electric vehicle battery management. For the grid-side AC/DC converter, a direct-current control mechanism is employed for reactive power, AC system bus voltage, and DC-link voltage control. For the electric vehicle-side DC/DC converters, constant current and constant voltage control mechanisms are developed for electric vehicle charging and discharging management. The article considers energy management needs for charge and discharge of multiple electric vehicles simultaneously in a dynamic price framework. A real-time simulation system is developed to evaluate how the electric vehicle charging station can meet grid-to-vehicle, vehicle-to-grid, and vehicle-to-vehicle charging and discharging requirements.     

电动汽车快速充电站的储能缓冲系统控制策略

利用储能缓冲系统补偿电动汽车快速充电的脉冲功率,能够减小快速充电站接入对配电网的不利影响。研究含储能缓冲系统的快速充电站结构、不同类型蓄电池的快速充电功率特性,提出计及配电网有功变化率限值的储能缓冲系统运行方式和电流控制策略。结合快速充电站配置,推导储能缓冲系统的运行参数,进而设计储能系统元件参数。利用Matlab/Simulink搭建含储能缓冲系统的快速充电站模型,分析不同电动汽车脉冲充电功率下储能缓冲系统动态特性,验证了所提出控制策略的正确性和有效性。     

电动汽车用电驱重构型充电系统及其关键技术综述

电动汽车用电驱重构型充电(EDRC)系统是一类将电机绕组重构成滤波电感或储能电感,电驱逆变器重构成整流或直流变换装置并共用电驱控制器及传感器单元的新型充电系统拓扑结构。电动汽车用EDRC系统具有模块集成度和能源存储空间高、充电模式和控制方式多样、控制灵活、冗余性和可靠性高等优异特性,在大功率、快速充电场合具有广阔的应用前景。对电动汽车用三相交流接口结构型式EDRC系统在国内外的研究和发展现状进行了分析和总结,介绍了EDRC系统的多种拓扑结构及其特点,对系统的控制技术进行了全面综述,并分析了EDRC系统绕组通电对电机电磁性能的影响,最后对EDRC系统的未来研究与发展进行了展望。     

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.     

一种基于综合能源优化调配的充电站运营管理系统研究

为满足电动汽车多样化充电需求,设计了一种基于综合能源优化调配的充电站运营管理系统。该系统采用ActiveMQ消息总线实现站与站的互联互通,同时结合多种支付方法和WEB技术提高了系统的运维管理能力。在原有刷卡充电和扫码充电的基础上,基于车辆VIN识别技术增加了即插即充功能,丰富了充电方式。系统扩展了对光伏发电系统和储能系统的接入管理功能,实现了充光储一体化电站的能量统一调配,最大化消纳光伏发电来降低电动汽车充电成本。通过工程应用,验证了本系统不仅可以满足专用车辆的跨站充电,实现对社会车辆开放充电运营,而且可以帮助上级平台对设备进行分级管理。     

考虑电动汽车有序充电的光储充电站储能容量优化策略

针对电动汽车和光伏系统接入配电网与储能装置结合过程中的配置优化问题,提出了一种考虑电动汽车有序充电的光储充电站储能容量优化策略。首先,基于典型日光照强度曲线和光电能量转换关系计算光伏系统输出功率。其次,根据电动汽车用户出行习惯、充电行为特性、充电模式等充电负荷影响因素,建立影响电动汽车充电负荷的概率模型,利用蒙特卡洛方法预测无序充电下电动汽车充电负荷。然后,以电网出力曲线峰谷差最小为目标函数、采用粒子群算法计算电动汽车有序充电时电网出力总负荷,进而确定光储充电站储能容量最优解。最后,利用所提策略计算以电动私家车和电动出租车为主要服务对象的某居民区光储充电站内最优储能容量。结果表明,未考虑储能时电动汽车无序充电造成电网负荷峰上加峰,有序充电下电网负荷峰谷差值下降15.35%,考虑电动汽车有序充电同时配置最优储能容量时电网负荷峰谷差值下降了20.65%,实现了削峰填谷,增强了电力系统运行的稳定性。得到的结果为光储充电站的储能容量配置提供了参考。     

交直流混合微电网中电动汽车充换电系统研究

在电动汽车技术飞速发展和大力倡导节能减排形势下,如何提高电动汽车充换电效率成为研究热点之一。设计了交直流混合微电网电动汽车充换电能量管理系统和双向DC/DC变换器控制策略,并将电动汽车充换电装置与混合微电网储能装置进行有机结合,旨在提高设备利用率和降低系统成本。仿真实验与算例分析结果表明,系统不仅有削峰填谷、节能减排和降低成本效果,也对电动汽车进一步发展有一定的促进作用。