电动汽车换电模式研究综述

换电模式由于其众多优点目前已发展成为电动汽车的重要能源供给模式。当前全国大部分省市都开展了电动汽车换电网络的规划和建设,但学术界有关换电模式的理论研究还较为滞后,远远不能满足该领域发展的需要。鉴于此,文章概述了换电模式在国内外的发展现状,分析了集中充电以及充换电2种换电模式的结构及特点。介绍了换电网络的基本框架、运营模式以及换电网络管理系统。针对换电网络的规划与运行进行了详细分析,从电池数量、充电站的选址定容2个方面对换电网络的规划问题进行了研究;并分析了换电网络在实际运行阶段该如何进行电池调配以及充电管理。最后总结了换电模式发展所面临的瓶颈,并对今后的研究方向进行了展望。     

电动汽车充换电设施接入电网典型模式

结合电动汽车发展及其充换电设施的建设情况,分析了电动汽车接入对配电网的影响,并从电压等级选择、用户等级确定、接入点选择、供电电源配置、设备选型和电能质量要求等方面,提出了电动汽车充换电设施接入电网的技术原则,最后给出了电动汽车充换电设施接入的典型模式,为指导规划设计、规范运行管理,保障充换电设施及时可靠、合理有序地接入提供重要依据。     

电动汽车充、换电模式经济性研究

基于技术经济学,根据分时电价构建了电动汽车充电和换电两种模式电站的成本—收益模型,采用净现值和内部收益率作为经济衡量指标,并以某地区为例,对两种模式的经济效益进行对比分析,得出现阶段在相同售电量的情形下,电动汽车充电电站的经济性高于换电电站.但随着电动汽车动力电池成本的不断下降,以及换电模式对电力辅助服务市场的逐步参与...     

换电模式下电动汽车电池充电负荷建模与有序充电研究

为了建立换电模式下电动汽车电池充电负荷及优化模型,对2种电动汽车换电模式即充换电模式和集中充电统一配送模式的结构、运营流程进行了分析。在满足用户换电需求的约束下,基于分时电价机制,提出考虑2种换电方式的以总充电费用最小为目标的第1阶段优化模型。第2阶段优化以第1阶段求取的最小充电费用为总充电费用的上限,以日负荷曲线波动最小为目标。以中国2020年充电负荷为例进行计算,对不同类型电动汽车采用不同的换电方式,并将换电模式与充电模式的充电负荷进行比较。计算结果表明,换电模式下无序充电情景峰荷较充电模式时增加较小,有序充电情景电网峰荷将不会增加,所提出的换电模式下有序充电模型能够有效减少充电费用及日负荷曲线波动。     

电动汽车整车充电模式与集中充电+换电模式的比较

对国内电动汽车发展期内整车充电模式与集中充电+换电模式进行比较,分别从用户使用、电池维护、车辆运行、电网影响、商业运营、站点建设7个角度进行研究分析,提出在现有条件下,电动汽车的电能供应方式宜以集中充电+换电模式为佳。     

电动汽车换电商业模式探讨

电动汽车商业模式研究和创新是破解电动汽车产业化难题的有效途径,充换电业务作为电网企业价值链的延伸,电网企业参与会对电动汽车产业的发展带来极大的促进作用。基于"魏朱六要素商业模式"的模型理论,从定位、业务系统、关键资源能力、盈利模式、现金流结构及企业价值6个方面分析了电网企业主导下的电动汽车换电合作运营模式,选择了业务系统和盈利模式2个要素进行了深入研究,并探讨了电网企业向电动汽车私人用户提供换电服务的业务办理流程。     

考虑储备阈值的电动汽车换电需求分析

电动汽车换电规律对研究换电站电池储备决策、电池充电策略、充电负荷对电网的影响等问题具有重要意义。对此,通过电动汽车的运行统计规律来模拟其电能消耗过程,并以电池剩余电量作为产生换电需求的判断依据,从而给出相应的电动汽车换电统计规律。在此基础上,依据不同的储备闽值给出不同情景集的划分,并对各情景集下的电动汽车换电需求进行了深入的比较分析,对目前这一问题的研究具有一定的借鉴意义。     

电动汽车充换电网络优化调度通用模型研究

针对基于电池租赁的换电模式下充换电网络的运营调度问题,首先建立了充换电网络中3种类型服务站的通用模型,用以表征服务站的行为与状态之间相互影响与制约的关系;然后对电动汽车用户的换电行为进行研究,建立换电服务的排队模型以计算服务站的实际服务能力,并据此对采用统计学方法获得的初始换电曲线进行修正;最后,基于分时电价建立充换电网络的运营调度模型,在满足用户换电池需求的前提下,通过联合优化电池组的充电方案、调配方案以及物流方案,使得充换电网络的日运营总费用最小。算例分析表明:物流车辆运费越低,集中型充电站对充换电站的满电池组支持作用体现得越明显,日运营总费用越小;此外电池配比率是影响充换电网络运营调度的关键因素,配比率越高,日运营总费用越小。     

影响充裕度指标的元件排序方法

通过仿真计算找出影响发输电系统可靠性的主要因素对电力系统设计与运行均有重要意义。文中根据切负荷量的大小,将蒙特卡洛法可靠性计算的输入事件样本集合划分为2个子集,提出了2个反映子集差异程度的指标。一个指标可直接计算,另一个采用简单的假设检验法计算。所提出的指标既可用于评估可靠性事件对充裕度指标的影响程度,还可用于对影响充裕度指标的重要元件进行排序,从而找出系统的薄弱环节。算例表明,所提出的方法和指标是有效的。     

电动汽车充换电站的成本效益模型及敏感性分析

电动汽车充换电站(battery charging and swapping station,BCSS)是中国电动汽车应用的重要基础设施之一,得到了广泛关注和示范推广。BCSS的成本收益模型对BCSS商业化推广是至关重要的,文中探讨了电动汽车BCSS的组成结构和运营模式,选择以电池租赁运营模式的BCSS为研究对象,考虑了其投资成本、运营和维护费用、人工薪酬等成本及充换电服务等收益,建立了基于净现值动态评价指标的电动汽车BCSS成本效益模型。最后以中国某大型电动汽车充换示范电站为实例,分析了该电站在全寿命周期内的成本收益模型,并进行了敏感性分析,得出了影响BCSS收益的关键因素依次为充换电服务价格、电池租赁费用、购电价格等。该模型及分析结果为电动汽车BCSS商业化运行提供了成本收益评估和决策依据。     

考虑电动汽车换电站与电网互动的机组组合问题研究

大规模电动汽车换电站接入电网后,其充放电行为将给系统优化运行带来新的挑战。将电动汽车换电站引入传统机组组合问题中,提出考虑换电站与电网互动的机组组合(unit commitment,UC)新模型。在深入研究电动汽车电池更换物理过程的基础上,以常规机组的发电成本、启动成本和考虑换电站充放电净负荷的方差为目标函数,考虑了换电站的充放电效率、电量平衡和满足日换电需求的最小储能等约束,形成机组组合问题优化新模型。通过换电站充、放电过程优化,降低机组出力的调整频率,提高电网安全运行的经济性。最后,在10机电力系统模型上进行算例仿真分析,验证所提模型的有效性和正确性。     

基于多机器人协同操作的电动汽车快速换电系统

论述了电动汽车快速换电系统结构和其控制方法,设计了基于多台六自由度、多传感器的直角坐标机器人和三自由度堆垛机、中转台和电池充电架的多机器人协同换电系统硬件结构。同时,设计了换电系统中的主控单元,提出了适用于多机器人协同操作的电池更换系统的工作流程,实现了电池更换的快速、全自动运行。所述方法已在山东省电动汽车充换电站中得到了应用。     

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。     

计及服务可用性的电动汽车换电站容量优化配置

动力电池换电模式由于其换电过程所需时长远小于充电过程、动力电池充电便于统一管理等优点,成为电动汽车能量补充的重要方式,推进换电站的建设有利于电动汽车的普及。针对可就地向动力电池组充电的换电站容量优化配置展开研究。首先介绍换电站的系统结构和"即换即充"的运行策略,提出服务可用性的评价指标;然后分析换电站运行状态的时序仿真模型,根据模型的输出量计算服务可用性指标;构建以设备年成本为目标函数、以换电站规模和服务可用性要求为约束的数学模型;采用微分进化(DE)算法对数学模型进行求解;最后对算例进行优化配置,随机抽取两日换电需求,计算换电站的可用性指标并分析各时段运行状态,对配置结果敏感性进行分析。     

基于加权Voronoi图和自适应PSO算法的电动汽车充换电站联合规划

充、换电站是为电动汽车提供电能补给的基础设施,合理规划充、换电站对推动电动汽车普及具有重要意义。首先,预测规划区域电动汽车保有量,根据保有量及各类型电动汽车行驶特性数据,得到电动汽车总换电需求和各路网节点换电需求;其次,以充、换电站建设运维成本、用户损耗成本和电池配送成本之和最小为目标,建立了充、换电站联合规划模型;最后,采用加权Voronoi图与自适应粒子群算法对模型进行求解。算例结果表明,在综合考虑电动汽车用户和充、换电站运营商的利益下,所提方法既能满足用户电能补给需求,又能使充、换电站年均综合成本达到最优。     

电动汽车换／充电服务模式分析与研究

电动汽车是一种发展前景广阔的绿色交通工具,电动汽车换／充电设施为电动汽车提供能量补给,是电动汽车发展的重要基础支撑,也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节。通过研究电动汽车动力电池充放电特性、换／充电服务模式等,指出适合电动汽车换／充电服务模式建设发展的方向。     

Simulalion Research on Combined Operation of Electric Vehicle Battery Swapping Station and Wind Farm

Towards the analysis of the developmental situation of wind power generation and electric vehi- cles, a novel idea for stabilizing the fluctuation of wind farms＇ output by the use of battery swapping stations of electric vehicles is put forward in this paper, to effectively alleviate the impact of grid-connected operation of wind farms on the power system while promoting the field operation of charging and battery swapping stations. A battery swapping station is treated as a capacity-variable energy storage power station, connected to the output terminal of a wind farm. A combined operation model for wind farm and battery swapping sta- tion is established based on the MATLAB/SIMULINK simulation platform and the control strategy is proposed for the operation of battery swapping stations. The simulation results show that the introduction of a battery swapping station can effectively stabilize the fluctuation of wind farm output.     

电动汽车换电站时序响应能力模型与充电计划制订策略

由于蓄电池具有良好的储能特性以及可控性,电动汽车换电站运营商在满足换电需求的前提下,可以响应电网企业的激励措施,达到系统运行的要求。首先,根据换电站内电池组的状态参量,建立电池组的状态矩阵;其次,将电池组进行状态分群,对其中处于可控状态的电池组实施控制;最后,运用递推的思想研究该换电站内备用电池组的可控负荷裕度带,进而指导换电站运营商根据电网企业的运行目标制订相应的充电计划,达到负荷平衡、改善区域负荷特性等目的。     

计及电动汽车换电站储能的负荷频率控制

将电动汽车换电站储能引入传统负荷频率控制(LFC)问题中,提出了计及换电站与电网互动(S2G)的LFC新模型。该模型将控制区域内换电站等效为大容量虚拟储能电站,采用基于滤波方法的LFC协调控制策略分配调节功率,能够避免过度调频对换电站电池寿命的影响。在换电站建模方面,提出了基于蒙特卡洛随机模拟的换电站可控容量计算方法,建立了考虑电池荷电状态(SOC)及换电站可控容量约束的S2G集中等效模型。通过两区域互联LFC系统仿真验证了模型的有效性和正确性,相关分析表明S2G辅助调频能显著抑制频率偏差和联络线功率偏差的波动,提高LFC系统的动态控制性能。