基于智能电网的动态经济调度研究

智能电网中大规模电动汽车(plug-in hybrid electricvehicle,PHEV)和可再生能源(renewable energy resource,RES)发电的接入,使得电网由传统的自上而下的集中控制转变为分布式控制,潮流也从单一流动转变为双向流动,直接影响传统发电机组的功率输出。电动汽车能够向电网提供辅助服务(vehicle to grid,V2G),改变了传统经济调度单一的发电商利益模式。车主充电行为的随机性和可再生能源发电的间歇性也加大了对电网调节能力的要求。为此文章构建了基于智能电网的动态经济调度模型,该模型包含电动汽车和可再生能源发电,以发电成本(含电动汽车入网服务成本)和车主充电成本最低、环境污染最小和等效负荷率最高为优化目标,在满足用电需求的前提下,动态调节电动汽车充放电时间和功率,匹配负荷和可再生能源发电波动。最后以10机组系统为例对该模型进行了分析,证明了所提模型的合理性和有效性。     

基于二阶锥规划的含DG与EV配电网分布式发电有功协调方法

分布式电源出力的不确定性与电动汽车充电的随机性给配电网运行效益带来一定的影响。本文根据分布式发电功率和电动汽车充电功率的不确定性,提出了分布式电源出力状态概率模型和电动汽车充电功率状态概率模型,在此基础上形成系统多状态运行空间,建立了含DG和EV配电网分布式发电有功协调模型。以期望的运行成本与期望的停电损失最小为优化目标。利用二阶锥规划,将目标函数和约束条件函数中的非线性形式通过旋转锥转换为线性形式,而新变量间则用特殊结构的锥集表示,从而简化了优化模型。以IEEE14节点的配电系统为例,对所研究的模型与算法进行了验证与分析,获得了较好的效果。     

电动汽车与分布式电源的微网经济调度

微网的运行可以很好地利用分布式能源,并实现需求侧管理的效益最大化,但是分布式电源的波动性使得微网的运行风险增加,同时也需要一定的储能投资。电动汽车电池作为一种储能装置可以为微网系统运行提供辅助服务。建立了分布式发电和电动汽车经济调度的多目标优化模型,以微网系统运行成本最低、系统等效负荷波动最小以及电动汽车车主的充电成本最少为目标,求得电动汽车的充放电功率,很好地配合了系统负荷以及分布式电源的出力波动,优化了系统的运行。     

面向电动汽车集群实时充放电优化的分群调度机制

大规模电动汽车无序充电会加剧电网的峰谷差,并影响电能质量和变压器寿命。文章从群体的角度考虑分布式控制框架下电动汽车实时充放电优化的互动调度策略,根据接入电动汽车不同的充电需求,提出以充电结束时刻为分群特征的实时调度方法,并采用双层优化模型求解集群整体和单辆电动汽车的最优充放电功率问题。上层以日负荷波动和调度惩罚最小化为目标,建立考虑电动汽车充放电的大规模集群实时互动调度模型。下层考虑电动汽车车主的充放电成本,求解单辆电动汽车充放电功率的最优跟踪问题。以典型的区域配电网负荷数据为例,通过仿真验证了分布式控制下的实时充电优化策略可以保证电网的可靠运行,同时兼顾各方利益。     

考虑多方主体利益的大规模电动汽车分布式实时协同优化

针对大规模电动汽车(electricvehicle,EV)接入电网后的实时充电分布式优化问题,应用价格响应与激励响应手段,提出一种计及EV集群充电预测信息,兼顾电网、EV负荷聚合体与车主三方利益的多目标实时分布式优化模型,提出充电满意度模型刻画车主利益,并将全目标分解为各个设备可独立求解的子问题,并采用交替方向乘子法进行分布式求解,并利用预测信息实现算法地快速收敛。不同目标下的仿真结果表明了模型可以有效地平抑负荷波动、降低运行成本、提升用电满意度,并从优化结果、计算时间、用户隐私、信息传递量等方面分析验证了提出的分布式优化模型比集中式的优化模型更适用于大规模EV实时充电优化调度。     

基于改进蜂群算法的电动汽车微电网优化调度

可再生能源发电系统与电动汽车(EV)大规模接入电网会给现有的电力系统的安全、稳定运行带来巨大挑战。探讨了含EV和分布式电源的微电网的最优调度问题,包括风能、光伏以及燃煤机组等不同的分布式电源,同时考虑了基于V2G(Vehicle to Grid)技术的电动汽车对电网负荷的调节功能。提出了一种基于电动汽车荷电状态(State of Charge, SOC)检测的有序充放电调度策略,综合考虑了机组运行成本、弃风弃光成本以及电动汽车充放电成本,以最小化调度周期内总运行成本为目标建立了微电网优化调度模型。采用一种将蜂群算法与天牛须算法结合的改进蜂群算法对模型进行求解。通过与无序充电结果进行比较,证明了所提出的调度模型的有效性和优越性。     

计及大规模电动汽车接入的AGC功率动态分配深度交互教学优化算法

为提高区域电网自动发电控制(automatic generation control,AGC)的控制性能指标,利用接入电网的大规模电动汽车参与AGC。在满足车主充电需求的前提下,建立了电动汽车的实时上下调节容量评估模型。在此基础上,构建了电动汽车集群与传统水电、火电机组的AGC功率分层分配框架。为满足上层不同类型机组的快速经济分配,提出了一种深度交互教学(deep interactive teaching-learning,DITL)优化算法进行求解,该算法在标准教学优化算法的基础上,将单个班级扩展到多个班级,并采用小世界交互网络构建不同教师/学生之间的交互网络,从而提升算法的全局搜索及局部搜索能力。在电动汽车集群内部,则根据调节成本系数实现第二层不同局部控制中心的AGC功率分配,然后根据充电时间裕度排序实现不同电动汽车的底层AGC功率分配。海南电网仿真算例表明:该文所提的上层分配框架可有效实现电动汽车与传统水火电机组的协调,DITL算法能有效提升AGC的动态控制性能,降低系统的调节成本。     

计及客户满意度的电动汽车多代理充电定价策略

发展电动汽车已成为当今社会的迫切需求,其大规模充电将对电力系统造成深远影响。由于大量车主的充电行为具有较强的随机性与自主性,因此,电动汽车的集中控制往往难以实现有效调度。文中通过分析车主的充电偏好,建立了客户满意度(CSD)模型;在此基础上,提出了基于多代理的充电站协调定价策略,实现了基于价格信号的电动汽车分布式控制。接着,利用Java多代理开发框架(JADE)搭建了协调充电模型,完成了电动汽车、充电站、电网代理的行为与通信功能。最后,由仿真结果验证了所提策略下电动汽车的电网友好型充电机理,并分析了电网约束与车主偏好的影响。     

考虑参与电网辅助服务的电动汽车有序充电研究

分析电动汽车充电对电网产生的影响,主要研究对电网负荷平衡的影响。对电动汽车充电负荷建模,分析其用户出行等的时间概率分布,通过蒙特卡罗模拟法对电动汽车充电负荷需求进行计算,研究3 000辆电动汽车全天的充电需求时间分布。建立含光伏发电系统的区域供电系统优化模型,同时以动态电价为激励引导电动汽车进行有序充电,以参与电网辅助服务。以联络线交换功率波动乘积最小和充电成本最低为目标,并以其加权后的函数作为目标函数,结合4个约束条件,通过遗传算法求解模型,得到符合目标函数的最优充电方案。最终通过算例验证该模型能够实现平移负荷、削峰填谷的作用。     

电动汽车与可再生能源的协调优化

针对电动汽车和可再生能源之间的多目标协调调度,建立了以配电网负荷波动最小、总网络损耗最小和电动汽车用户充电成本最小为目标函数的多目标协调控制模型,并采用量子粒子群多目标搜索算法进行求解,得到各个时刻电动汽车合理的入网数量。以IEEE-33节点配电系统进行仿真实验,结果表明,利用电动汽车的电池储能系统作为电网和可再生能源的缓冲,能降低可再生能源发电间歇性和电动汽车入网随机性对电网的影响,促使电网侧和用户侧的双边利益最大化。     

国内外电动汽车发展现状与趋势

随着电动汽车关键技术的不断突破和基础设施的日趋完善,世界各国纷纷加入抢占电动汽车技术和市场的行列。首先概括了全球电动汽车市场的发展现状及前景,从市场状况、技术研发、产业扶持等方面梳理了美国、欧盟、日本及我国的电动汽车发展历程,并提出我国电动汽车产业的发展瓶颈。之后从电机驱动技术、电控能量管理技术和锂离子电池技术这3个方面提出我国电动汽车技术的现状与趋势。     

Results of electric vehicle demonstration at TEPCO

Tokyo Electric Power Company (TEPCO), in cooperation with Mitsubishi Motors Corporation, has developed the “Libero” electric vehicle, offering performance and comfort comparable to those of gasoline‐powered vehicles. TEPCO carried out demonstration tests, allocating 28 vehicles to its branch offices for onsite business use in March 1993, and a considerable volume of data was collected. This paper analyzes the results of research in the areas of energy consumption and impact on the natural environment. The evidence obtained suggests that electric vehicles are capable of energy efficiency superior to that of gasoline vehicles, and have less of an impact on the environment. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 127(4): 52–63, 1999     

超级电容器在电动汽车上应用的研究进展

超级电容器具有优异的性能,已成为电动汽车用动力电源的一个理想选择。简要地介绍了超级电容器的工作原理、特点及分类,并评述了超级电容器作为电动汽车的唯一动力电源和辅助动力电源的应用情况及特点,最后展望了超级电容器在电动汽车上的应用前景。     

车辆姿态感知注意力增强的车辆重识别

由于不同道路监控视角下的车辆姿态不断变化,因此车辆重识别仍是智慧交通系统中一项具有挑战性的任务。现有的车辆重识别的方法大多数基于车辆的外观属性,但识别受光照和角度等因素影响导致识别效果较差。因此,本文设计了一种车辆姿态感知注意力增强网络以提高车辆在光照和角度等因素影响下的重识别效果。首先,将图片输入到卷积姿态网络中生成12个关键点重建车辆姿态信息,然后将输入图像车辆与目标图像车辆进行比较,提取出两辆车公共区域的特征;最后,计算车辆全局特征和局部特征之间的距离,并根据最终结果对识别结果进行排序。本文在Vehicle ID和VeRi776数据集上进行验证,实验结果表明,所提出的网络相较于其他模型top10的检测准确率提高了10%左右。     

基于视觉的车辆检测技术现状

基于视觉的车辆检测技术应用于智能车辆,能够为人们行车安全提供技术保障,有着广阔的研究和应用前景.本文首先回顾了基于视觉的智能车辆的研究历史,介绍了世界主要国家的智能车辆研究发展所取得的成就.然后,本文对当前车辆辅助驾驶系统中的基于视觉的车辆检测技术进行了总结,着重分析了基于视觉车辆检测技术存在的难点,最后结合这些技术难点给出了基于视觉车辆检测技术研究的发展方向.     

Energy‐saving Technologies for Automobiles

Since entering the 21st century, we have been facing a globally urgent need for all nations, without exception, to deal with environmental concerns such as global warming and energy issues arising from the depletion of fossil fuels. As a countermeasure, next‐generation vehicles for a recycling‐based society that are energy‐efficient, compact, light, low‐cost and reliable need to spread in the society. In this study, we will explain the basic philosophy of how to approach next‐generation energy‐saving technologies for automobiles, the current status and technological issues of internal combustion engines (ICE), hybrid electric vehicles (HEVs), electric vehicles (EVs), and fuel cell vehicles (FCVs) with the latest examples. Copyright © 2008 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

一种分布式车联网路由恢复方法

针对移动自组网路由协议在用于车联网时路由恢复延迟长、效果差的问题,提出了一种独立于具体路由协议的路由恢复方法。主要用于高速公路无基站情况下车与车之间的通信。能在通信路径断开后快速恢复并保证恢复后的通信路径有较高的可靠性。仿真实验表明,算法有效地降低了路由恢复延迟和开销,提高了路由修复成功率和路径生存时间。     

电动车用金属氢化物-镍电池

介绍了世界上主要公司的电动车和混合电动车用金属氢化物 镍电池进展和性能水平以及装金属氢化物 镍电池的电动车。电动车用金属氢化物 镍电池的比能量为 5 4～ 70Wh/kg、38～ 170Wh/L ,比功率为 16 2～ 2 40W /kg、370～6 0 0W /L ,循环寿命为 6 0 0～ 2 0 0 0次 ,这些都已达到USABC的中期目标。混合电动车用金属氢化物 镍电池的比能量为44～ 6 8Wh/kg、10 0～ 16 0Wh/L ,比功率为 30 0～ 85 0W /kg、80 0～ 14 0 0W /L。功率与能量的比值为 6～ 14W /Wh ,循环寿命已超过 2 0 0 0 0次 ,这些与能源部的要求还有距离。各种装金属氢化物 镍电池的电动车和混合电动车约有 2 0辆。所以金属氢化物 镍电池可作为电动车和混合电动车的候选者。但是 ,限制金属氢化物 镍电池推广应用的缺点是价格太高和一致性差。随着电动车用锂离子蓄电池和燃料电池的发展 ,金属氢化物 镍电池在电动车中的地位将下降。     

一种混合动力车双向变换器的分析与设计

双向变换器是混合电动车(HEV)的发电机与驱动系统互联的核心部件。详细分析了HEV双向变换器的运行模式,推导了隔离变压器漏感电流的最大值及其影响因数,给出了输出电压、输出功率和输出电压纹波的解析表达式。开关频率、漏感和移相对最大谐振电流、输出功率和输出纹波电压的影响,乃至对系统的影响都十分复杂,设计时需要折中考虑这些参数。在实验室原理样机上对上述分析和设计进行了验证。     

Analysis of Energy Saving and Environmental Characteristics of Electric Vehicles in Regionally Disaggregated World Energy Model

This paper investigates the impact of an extensive introduction of electric vehicles (EV) and plug‐in hybrid vehicles (PHEV) into the global energy system by 2050. The significant growth of automobile ownership in emerging countries is likely to increase world oil demand and the associated carbon dioxide emissions. In order to address these energy, security, and environmental concerns, the deployment of clean energy vehicles, such as EV and PHEV, is expected to play a crucial role due to their high fuel efficiency. Consequently, we develop both a global energy system model and a world vehicle penetration model, which can explicitly analyze the impact of EV introduction into the seasonal daily electric load curve, with consideration of the specific electricity charging profile through 2050. The simulation results confirm that EV deployment contributes to energy conservation, because oil demand reduction outstrips the growth in electricity demand and the associated fuel input into the power generation mix. Concerning carbon dioxide abatement, the magnitude of the impact relies on the carbon intensity of the power generation mix. If the intensity is low enough to guarantee a carbon mitigation effect due to EV fuel saving, emissions reduction is well assured. It should be noted, however, that in regions with high carbon intensity in the power generation mix, carbon emissions per mileage of EVs is almost equivalent to that of efficient gasoline vehicles such as hybrid vehicles, and the figure for PHEV is slightly higher than for hybrid vehicles. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 186(4): 20–36, 2014; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.22373