电动汽车充换电站换电池的有序充电优化

大规模的电动汽车充电负荷具有大功率、波动性和不确定性的特点,将给电网带来峰值增高、电压波动等不利影响。为了降低电动汽车充电负荷对电网的不利影响,建立了电动汽车充换电站换电池的充电优化模型。通过对换电池在充电过程中充电时间、充电功率和电池电量的实测数据进行拟合,得到了电动汽车换电池的充电特性。以此为基础,建立了电动汽车充换电站的换电池有序充电模型,该模型在满足充电机数量、电动汽车对换电池的需求、充换电站容量和变电站容量约束的前提下,最小化所属变电站负荷曲线的离差平方和,并应用遗传算法实现了有序充电模型的快速求解。以山东省某电动汽车充换电站为算例,证明了该模型的快速性、正确性和有效性。     

电动公交车充电站规划和充电策略研究

针对电动公交车的运营特点对公交车专用充电站进行了规划。基于“集中充电,统一配送”的充电模式搭建集中充电站规划的两阶段模型,采用Affinity Propagation聚类(简称AP聚类)确定站址和服务区域,考虑电池和电能购置费用,制定充电策略以实现集中充电站容量的优化配置,最后以综合成本最小为目标选取建设规模及具体方案,利用Lingo软件求解。采用算例对所提模型进行说明,验证其有效性和可行性。     

电动汽车充换电站监控系统设计与应用研究

介绍了电动汽车充电站和电池更换站(以下简称充换电站)监控系统的特点和功能,诸如监控系统的充电监控单元、电池更换监控单元、配电监控单元、视频及环境监控单元和运营管理系统。提出了监控系统分层体系架构设计方案,并将该方案应用于具体工程实例。     

考虑库存电池的光储换电站优化充电策略

库存电池数量对电动汽车换电站的运行有重要的影响,但已有针对换电模式的研究忽略了这一因素,导致优化结果的可行性难以得到保证。为此,提出了将库存电池纳入光储换电站模型的优化充电策略,对库存电池数量进行规划并研究基于库存电池的优化运行问题。首先,建立光储换电站的数学模型;然后,将库存电池按照调度周期初始状态分为库存耗尽电池(DB)、满容量电池(FB),结合二者与换电行为之间的时间耦合性,提出基于库存电池充换电约束的充电模型;最后,在总成本中计入充电成本和库存电池购置成本,建立优化充电策略的混合整数线性规划模型。算例结果表明：库存DB数量的递增会减少充电策略对换电时间的依赖性并降低所需库存FB数量的最小值,但追求充电成本最小化会导致库存电池的成本过高;基于模型所得最优库存电池数量在充分利用分时电价的基础上控制了电池数量,同时实现了储能的最大化利用。     

电动汽车换电站设计模型的建立与优化

在全球能源问题越来越严峻的情况下,电动汽车的发展已经上升为国家战略,电动汽车换电设施是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施。紧密结合唐山北郊电动汽车换电站项目建设,研究换电站系统的工程设计计算模型和方法,对影响工程规模和运行经济性的主要参数:换电需求量、换电设计能力、换电工位数量、充电工位数量等进行工程建模优化分析计算;在理论分析计算的基础上,形成换电站的充换电系统标准建设方案,为本地区后续换电站的建设提供参考依据。     

一种基于单元数量控制的电动汽车充换电站电池充放电策略

电动汽车充换电站兼顾电力系统电源与负荷的双重属性,因而,充分挖掘其柔性、灵活的供需电特性,对其做出合理的充换电决策,具有十分重要的现实意义。传统的充放电控制策略以连续的充电电量为决策变量,然而,受电池荷电状态与数量限制,此类模型的最优解往往难以与现实对应。由此,基于日前分时电价,本文提出双向能量交换下以电池充放台数为决策变量的充换电站充放电二阶段优化控制方法,方法第一阶段以充换电站运行的最小支出费用为目标,在其基础上,第二阶段以站内满充电池数量最大为目标寻求最优充换电策略。以实际山东焦庄充换电站为例,比较了无序充电与本文有序充放电的充电负荷及费用支出,分析了本文提出的以电池充放台数为决策变量和传统方法以连续充电电量为决策变量的优化结果的区别,验证了本文提出方法的有效性。     

基于遗传算法的电动公交车换电站选址模型

电动汽车的使用有助于减少交通领域的温室气体排放。随着电动汽车的推广,需同步建设相应的充电设施。针对电动公交运营系统的充电需求,设计了一种选址模型用于优化换电站的选址,使得服务电动公交车的换电站的总成本最低。选址模型中考虑了实际的公交线路运营状况、换电站的建造成本和电网运行,并采用遗传算法作为选址模型的优化工具。通过算例分析,选址模型能有效地获得最优或局部最优的换电站选址位置。     

基于排队论的充电站服务半径及规模两阶段优化方法

综合考虑配电网承受能力和用户充电的便利性,提出了充电站服务半径和规模两阶段优化方法。基于用户充电便利性初步确定充电站服务半径;在分析电动汽车充电行为的基础上,建立了充电服务系统的排队模型,用考虑土地成本及电网谐波治理费用等因素的综合成本最小目标函数来优化充电机数量;根据配电网允许的最大接入功率,最终确定目标充电站的服务半径和规模。对假设算例的分析求解,验证了该方法的有效性和准确性。     

基于模块分割式电池的换电站充电策略优化

换电模式因具有方便统一管理和利于快捷出行的特点,成为电动汽车不可或缺的一种能源供给模式,充分发挥换电模式的优势进行有序充电对换电站的发展具有重要的意义。在采用K最邻近算法对考虑变量间存在耦合关系的出行数据进行拟合的基础上,建立以电池间的状态转移关系为主要约束条件,以换电站的运营净利润为优化目标的模块分割式换电站有序充电模型,最后采用CPLEX求解器对该混合整数规划问题进行求解,并结合不同的电价策略加以分析。算例结果表明,在不同的电价策略下,相较于整车式换电站,模块分割式换电站在提高运营净利润方面具有明显的优势,且合理的电价策略能更加充分地发挥换电站的削峰填谷作用。     

电动汽车充换电站运营优化探究

针对电动汽车充换电站目前运营状况,通过实例分析得知充换电站的综合使用率不高、市场化程度低、充电价格不定导致产生的经济效益不理想。     

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。     

考虑驾驶人行为习惯及出行链的电动汽车充电站站址规划

电动汽车充电站作为电动汽车重要配套基础设施,直接影响电动汽车行驶的便利性和经济性,站址规划是否合理成为电动汽车能否普及的关键因素之一。为了提高充电站的覆盖率和服务率,文中基于出行链思想对出行者空间行为特性进行分析,建立了电动汽车空间充电需求模型,以充电需求为衡量站址合理性的指标之一进行站址优化,然后基于Voronoi思想,利用免疫算法建立充电站站址选择模型,从而得到充电站合理布局规划结果,扩大了电动汽车可充电范围,提高了充电站的服务率。     

电动汽车充电站最优分布和规模研究

为未来电动汽车充电站建设提供研究思路和理论支持,文中运用动态交通网络思想建立了基于硬时间窗约束下的充电站布局及最佳规模确定的多目标优化模型,该模型将充电者充电成本和充电站投资者成本最小化作为优化目标。提出了求解该模型的两阶段启发式算法。在此基础上,通过一个算例验证了所提模型的准确性和有效性。     

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。     

基于排队理论的充电站最优配置

在分析电动汽车充电行为的基础上,利用MATLAB建立了充电服务系统的排队模型,仿真的目的在于寻求顾客与充电站暇务设置之间的平衡点,保证充电站具有最佳的服务效率和最合理的配置。根据统计规律得出相关参数,最后综合考虑充电站的投资费用、充电装置的闲置率及顾客的满意度等因素,进而得出充电站为满足一定的服务水平应该设置的充电装置个数。研究结果表明,通过合理配置充电设施数量,可以提高充电坫的服务效率以及设备的综合利用率,从而进一步验证了模型的有效性。     

充电站内电动汽车有序充电策略

以充电站运营收益最大化为目标,以配电变压器容量及最大限度满足用户充电需求为约束条件,建立了充电站内电动汽车有序充电的数学模型。根据用户充电规律,采用蒙特卡洛模拟法模拟用户充电需求,对电动汽车在有序充电和无序充电2种情形下充电站运行的经济效益及配电变压器负载情况进行了仿真计算和分析。研究结果表明,通过动态响应电网分时电价,有序充电控制方法可显著提高电动汽车充电站的经济效益,并具备很高的计算效率。同时,由于相对便宜电价的激励,夜间采用有序充电方式也可能使大量的电动汽车集中充电而导致另外一个用电高峰的出现。     

电动汽车公共充电站布局的最优规划

电动汽车未来大规模发展需要众多公共充电站服务,公共充电站应根据电动汽车分布进行合理布局。给出电动汽车分布的预测方法,采用基于排队论的充电机配置方法,提出公共充电站布局最优规划的数学模型。采用与充电站布局有相似数学特点的Voronoi图划分充电站服务区域,服务区内电动汽车考虑快充随机性,采用排队论M/M/s模型,以电动汽车排队等候时间为标准确定充电站规模。为解决Voronoi图全局寻优的困难,与具备全局随机寻优能力的改进粒子群优化算法结合,提出了最优规划的联合求解流程。算例分析验证了规划方法和算法的有效性和实用性。     

国内外电动汽车充电设施发展状况研究

电动汽车是未来我国发展前景广阔的一种交通工具,电动汽车充电站为电动汽车运行提供能源补给,是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施。比较了电动汽车几种充电方式的特点,介绍了国内外电动汽车充电设施的发展状况,对未来我国电动汽车充电的商业模式及发展前景进行了初步研究,提出积极推动电动汽车充电设施建设应是电网企业义不容辞的责任。     

车联网环境下电动汽车主动充电引导模型

为了适应电动汽车数量和充电需求的急剧增长,从电动汽车用户视角出发,提出了一种在车联网环境下基于改进A*路径规划算法与排队论的电动汽车主动充电引导模型。首先,融入红绿灯等待时间和不走回头路条件,改进A*路径规划算法,利用实际路网状态信息更新路网时空状态矩阵,实时优化电动汽车行驶路径,获取电动汽车充电行驶时间。其次,利用深度置信网络预测充电站电动汽车短时到达量,基于排队论M/G/k模型预测电动汽车充电等待时间。最后,以最小化电动汽车充电行驶时间和充电等待时间为目标,搭建电动汽车主动充电引导模型。以中国南京市中心区域为算例,验证了所提主动充电引导模型的有效性,所提算法能够提高充电桩的利用率并减少电动汽车用户综合充电时间。