换电模式下电动汽车换电充裕度模型及仿真研究

在电动汽车规模化应用之后,电动汽车换电站内在不同时段应该储备多少蓄电池方能满足电动汽车的换电需求,是一个需要解决的问题。给出了电动汽车换电充裕度的概念,建立了基于一定假设条件的车主用车习惯和充电管理策略的数学模型,分析了换电需求发生时刻的条件,由此得到不同时段的换电需求,即对应的储备电池的数量。应用Monte Carlo方法进行了仿真计算,得到了换电站内不同时段满足换电充裕度要求应该储备的蓄电池数量,并指出上述模型及方法可以进一步用于计算电动汽车入网技术(vehicleto grid,V2G)的蓄电池数量及研究充电时间、蓄电池容量、充电控制策略等因素对换电充裕度的影响。     

基于边缘计算的电动汽车换电电池冗余度建模分析

针对电动汽车换电站电池冗余度和充电成本过高的问题,基于边缘计算建立了电动汽车换电电池冗余度分析模型。结合边缘计算与云计算技术,建立电动汽车换电电池冗余度分析的边缘计算平台,利用边缘节点A采集电动汽车用电信息,并将采集数据上传至云平台。云平台利用电动汽车换电电池充电优化控制模型,分析边缘节点B关联电动汽车换电电池冗余度;利用自适应遗传算法求解模型,实现电动汽车换电电池的充电优化。实验结果表明,该模型可有效分析电动汽车换电电池冗余度,将该模型应用于电动汽车换电站,换电站月充电费用降低幅度大于13%。     

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。     

不同模式下电动汽车充电负荷及充电设施需求数量计算

电动汽车充电设施技术路线的选择可从多种角度出发。基于现有充电设施特性和用户需求分析,对常规充电、快速充电、电池更换3种模式下的充电负荷进行了建模。应用蒙特卡罗仿真方法计算了3种模式下一定规模电动汽车在一日内的充电负荷曲线。根据一日中最大在线充电汽车数量得出快速充电设施的数量需求,根据换电站内充满电和正在充电电池数量的计算,得出换电站电池配置数量需求。计算结果表明,由于充电相对集中,一定规模电动汽车采用慢速充电时其电力需求最大。相比于慢速充电,快速充电和电池更换模式一定程度上提高了设施的利用率,但为了保证换电服务,换电站需配置足够数量的电池。     

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。     

电动公交车换电站—电池充电站优化规划

充电设施的规划与建设是解决电动汽车发展瓶颈的重要问题。电动汽车在公共交通领域发展迅速,并广泛采用换电模式。文中充分考虑了电动公交汽车换电电量需求和充换电行为,提出了一种换电站—电池充电站建设模式,并给出了相应的优化规划方法。该方法首先使用近邻传播聚类算法对换电需求点进行空间聚类,以确定电池充电站的站址和规模,并利用化石燃料与电能的热值关系,将当前柴油公交车日消耗能量折算成电能以确定换电电量需求。然后,利用排队论方法对电池充电站内的工作情形进行建模,提出以拒绝服务率为主要约束,以综合建设成本最小为目标的优化模型。最后,以某城市实际统计数据为例给出了该市公交汽车换电站、电池充电站以及其充电设备、换电设备、电池的规划方案,为电动公交车充、换电站的实际规划提供参考。     

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。     

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。     

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。