基于有序充电的换电站电池冗余度研究

电动汽车大规模接入电网后,有序充电优化控制具有便于集中管理、抑制负荷波动、降低峰谷差和充电费用等优势,但同时也带来换电站电池冗余度增大的问题。文中针对换电模式,以抑制电网总体负荷波动为有序充电主要目标,采用自适应遗传算法,建立有序充电模式下换电站电池冗余度模型,并使用蒙特卡洛方法模拟电动汽车用户的用车需求。对比分析无序充电和有序充电模式下换电站电池冗余度仿真结果,表明该有序充电策略能够有效削减负荷波动,减小峰谷差,但也相应提升了换电站电池冗余度。     

规模化电动汽车有序充电分层控制策略研究

电动汽车作为一种特殊电力负荷大规模投入电网后,对其有序充电策略进行研究,能够降低充电负荷对电网的冲击、平抑负荷波动,降低用户充电费用。文中以电动私家车为研究对象、居民小区为应用场景,提出了一种上层根据居民小区的充电需求与负荷方差最小的优化目标确定功率指导曲线、下层同时考虑下发的指导曲线以及充电站峰谷差最小的优化目标来满足用户充电需求的有序充电优化方法。分析充电模式等因素对电动汽车(Electric Vehicle,EV)充电负荷的影响,并基于蒙特卡洛方法进行充电负荷预测的计算;提出了电动汽车有序充电的分层控制架构,并建立了能够平抑总体负荷波动、降低变电站负荷峰谷差的双层优化模型,采用粒子群算法进行计算;以某居民小区为例进行仿真计算,对比电动汽车在不同渗透率下使用该优化充电方法前后的结果。结果表明,该控制策略使充电负荷的高峰期往后推迟至基础负荷的用电低谷期,实现了负荷曲线的“削峰填谷”,且随着渗透率的增加,在降低负荷峰谷差、平抑负荷波动方面的优化效果更好;在充电费用方面,有序充电情况下充电费用减少了29.0%,降低了电动汽车用户的充电负担。     

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。     

计及多种充电模式的电动汽车充电站有序充电双层优化策略

大规模电动汽车无序接入充电站不仅会引起配电网负荷"峰上加峰",还会造成充电拥堵,延长电动汽车排队等待时间.建立了计及多种充电模式的电动汽车充电站有序充电双层优化模型.在上层模型中,以配电网负荷方差和上下层调度计划偏差综合最小为目标实现系统负荷"削峰填谷",使负荷曲线更平坦.在下层模型中,建立基于多队列多服务台的充电站排...     

考虑多方利益的居民小区电动汽车有序充电策略

随着电动汽车的普及率越来越高,电动汽车规模化接入将给电力系统的稳定运行带来风险和负担,如何进行移峰填谷、减小负荷波动成了当今电网非常关注的一个问题。对此,文中提出了一种上层优化指导曲线和下层实时负荷跟随相结合的实时优化模型。在上层总控中心,基于典型日常规负荷曲线和车辆出行预测数据,建立了以总负荷(常规负荷和EV充电负荷)峰谷差最小为目标的优化模型,得出一条电动汽车充电功率指导曲线;在下层智能控制中心,根据返回EV的状态和充电需求,计算EV充电优先级,以上层优化得到的功率指导曲线为跟随目标,来指导电动汽车的有序充电,实现负荷跟随。然后以某小区的常规负荷数据和EV用户出行的概率模型数据进行充电模拟,计算出相关的指标,与无序充电的结果进行对比。仿真结果表明,此有序充电控制策略能够有效地实现EV充电负荷的移峰填谷、降低负荷波动,同时也能够增加代理商的充电服务收益,满足用户的充电需求。     

电动汽车的有序充电管理及其对配电网的影响分析

电动汽车以无序充电方式接入配电网时与网内基础用电负荷叠加,会形成峰上加峰的现象,不利于配电网的稳定运行。针对上述问题,首先对私家车充电负荷进行建模,采用蒙特卡罗抽样模拟电动汽车无序行为下的充电负荷曲线。然后提出一种新型的多时段动态充电价格机制,引导车主有序充电,并以配电网负荷波动最小为目标函数,优化电动汽车充电行为。最后在IEEE33节点配电网中,分别分析有序和无序充电负荷并网时电动汽车充电费用、配电网电压偏移率及网损,结果表明所提策略可有效兼顾用户利益和配电网的稳定运行。     

分时充电价格下电动汽车有序充电引导策略

研究了电动汽车分时充电价格的制定方法,提出了基于分时充电价格引导及储能系统的电动汽车有序充电引导策略,在降低运营商购电成本和用户充电费用的同时,实现智能电网中充电负荷的友好接入。首先,在电网分时电价的基础上,以充电站运营商购电成本最小为目标得到目标充电负荷曲线;而后,以引导后充电负荷与目标负荷偏差最小为目标并考虑用户响应程度,运用粒子群算法寻优得到充电峰平谷时段的划分结果和分时充电价格的最优解。用文中提出的有序充电引导策略对实际充电站典型负荷进行计算,验证了控制策略的有效性和可行性。     

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。     

基于有序充电策略的换电站及分布式电源多场景协调规划方法

通过引入电动汽车换电站的有序充电策略,以系统建设运行成本、综合净负荷波动指标以及网络能量损耗最小为目标,提出统筹考虑电动汽车换电站和分布式电源的多场景协调规划方法,并给出满足电动汽车换电需求约束和备用电池存在性约束的备用电池调度方案和最少备用电池计算方法。结合风光电源出力的季节特性,针对IEEE 33节点系统,利用生物地理优化算法进行多场景规划仿真分析,验证了所提规划方法可利用换电站有序充电策略平抑配电网综合净负荷波动,起到了削峰填谷的作用,大幅降低了网络能量损耗,显著提高了风光电源的可规划容量;同时所采用的最少备用电池计算方法,可充分考虑换电站内备用电池在一天中的循环利用,在维持有序充电策略周转的前提下能有效缓解电池储备压力,大幅降低了换电站投资成本。     

多目标优化的高渗透率电动汽车有序充电策略

电动汽车作为一种新型负载,其大量无序充电行为给电网造成了压力,影响了电网的稳定和经济性,因此提出了一种基于分时电价的电动汽车有序充电策略。以电动汽车为研究主体,分析充电模式因素对电动汽车充电负荷的影响,并引用蒙特卡洛法对预测充电负荷进行计算。在此基础上,结合分时电价建立一个以负荷峰谷差最小和用户充电费用最低为目标的多目标模型,采用改进非支配排序遗传(NSGA-II)算法对目标函数进行求解,对比不同渗透率下的优化结果。结果表明,该控制策略降低了充电成本、减小了峰谷差,实现了负荷曲线的“削峰填谷”,且随渗透率的增加,优化效果更为显著。     

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。     

Charging ahead

With the constant performance improvement and cost reduction of power electronics and motor drives, more efficient vehicles such as electric, hybrid electric, and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) are becoming a reality. The commonality between all advanced vehicles is the presence of electric propulsion powered by an electric storage system. As a result, the development of adequate energy storage systems is now more important than ever. High energy density, modularity, and affordability have made batteries the technology of choice for vehicular applications. In recent years, battery technology has made great strides in improving the energy and power density. Still, a tradeoff between power and energy must be made to best meet space and weight constraints. In this article, we shed some light on this tradeoff. We also look at how batteries can be represented with equivalent circuits. Finally, we go into some detail on battery management requirements that ensure that the batteries perform as expected.     

计及电动汽车充电预测的实时充电优化方法

电动汽车大规模接入电网后,如何优化实时充电功率,避免自由充电带来的晚高峰,实现填谷充电成为重要问题。文中首先回顾了常规实时充电优化方法和电动汽车充电预测技术。基于电动汽车尤其是汽车集群充电行为的可预测性,在常规充电优化方法中加入了未入网汽车的充电预测模型,提出计及汽车充电预测的实时充电优化模型,并通过滚动优化求解得到入网汽车的实时优化充电功率。通过分析和仿真,在不同预测精度下,所提方法都非常接近理论上的最优填谷,并且电动汽车入网充电时间越分散,所提方法对常规方法的改善越明显。     

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。     

变负载无线充电系统的恒流充电技术

基于磁耦合共振原理,设计了一套采用平板磁心结构的变负载恒流充电无线电能传输系统。利用等效电路模型分析影响传输功率、系统效率和充电电流的主要因素。根据超级电容恒流充电过程中等效负载电阻动态变化规律,采用不同阻值的功率电阻模拟其充电特性。首先,分析二次侧Buck变换器对充电电流的调节作用,得到占空比与充电电流的关系,采用PI控制算法实现变负载的恒流充电;其次,通过理论分析和仿真实现磁耦合机构参数优化设计;最后,搭建系统实验平台对系统设计方法进行验证。在传输距离为15cm且负载电阻为0.5~5?时,实现29A的恒流充电。当负载电阻为3.2?时,系统效率和传输功率分别为87.7%和2.58k W。     

不确定充电习惯对电动汽车充电负荷需求及充电负荷调节的影响

采用二项分布描述电动汽车用户充电习惯的不确定性,本文建立了含有不确定性因素的充电负荷需求计算模型。基于此计算模型,分析了不确定性充电习惯、充电起始时间延时和充电功率对电动汽车充电负荷需求的影响;然后以配电网负荷方差最小为目标函数,以充电起始时间和充电功率为控制变量,考虑电动汽车充电功率约束和电动汽车用户充电能量需求约束,建立了基于不确定充电习惯的充电负荷优化调节模型。以北京市汽车行驶数据和典型配电网负荷数据为例,验证了本文所提充电负荷优化调节方法的优越性。     

电动公共汽车充电站充电管理系统设计

设计了一种电动公共汽车充电站充电管理系统。系统主要对充电设备管理、充电交易管理、充电桩监控、BMS数据分析以及充电数据发布进行功能分析及设计。结合网络技术、视频技术和通信技术设计实现充电站的智能化、无人化管理。     

充电桩用充电模块劣化状态评估技术研究

在长期运行过程中,充电桩用充电模块的运行性能会因内部元器件状态劣化而降低。提出了一种基于元器件劣化状态的充电模块整体劣化状态评估技术。首先,构建充电模块仿真模型研究其在金属氧化物半导体场效应晶体管和铝电解电容状态劣化时的运行特性;其次,搭建充电模块劣化状态评估实验平台,测量元器件劣化参数;最后,建立评价模型评估充电模块的整体劣化状态,并得到转换效率与整体劣化状态之间的映射关系。实验结果验证了所提方法的有效性。     

考虑充电随机性的电动汽车充电站谐波分析∗

提出一种考虑充电机工作随机性的状态概率模型,采用蒙特卡罗模拟充电过程中可能的影响因素,分析计算过程中每个状态下充电站的谐波含量,并进行统计给出充电站正常运营情况下各次谐波的概率分布.该方法同样适用于其他多个非线性负荷集中上网的谐波特性分析和研究,具有普适性和通用性.谐波分析结果可指导谐波治理装置的配置和电能质量优化的策略安排.