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。     

电动汽车换电站有序充电调度策略研究

大规模电动汽车无序充电行为会对电网经济运行造成影响,迫切要求实现有序充电技术。根据电动汽车换电站特点,提出了以换电站充电功率为控制对象的有序充电调度策略,建立不同目标函数的调度策略数学模型,并采用粒子群算法求解,得到次日优化充电计划。基于某地区负荷曲线进行算例仿真,验证了算法的有效性,比较了不同优化目标的调度策略对负荷曲线的影响,分析了优化目标函数值随换电站容量的变化趋势。结果表明,提出的换电站有序充电调度策略能够有效地减小电网峰谷差,提高负荷率,起到平稳负荷波动的作用。     

基于改进布谷鸟算法的电动汽车换电站有序充电策略研究

换电模式以其换电速度快和充电管理方便等特点,目前已发展成为电动汽车的一种较重要能源供给模式,在该模式下制定合理的充换电决策具有重要意义。该文研究了换电站换电池有序充电控制策略问题,深入分析了换电站运行特性,并在此基础上建立了换电站换电池有序充电模型。与传统有序充电模型中以功率为控制量不同,该文提出的模型以每时段各状态的电池充电投入数量为控制变量,综合考虑换电站所属变电站容量要求,换电站满意度要求等约束,最小化负荷曲线的离差平方和。其次,该文提出一种改进的布谷鸟算法用以解决整数规划问题,并应用该算法实现了有序充电模型的快速求解。最后,算例仿真结果表明了模型的正确性和算法的有效性。     

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。     

改进Elman神经网络的综合气象短期负荷预测

大规模电动汽车无序充电行为会对电网经济运行造成影响,迫切要求实现有序充电技术。根据电动汽车换电站特点,提出了以换电站充电功率为控制对象的有序充电调度策略,建立不同目标函数的调度策略数学模型,并采用粒子群算法求解,得到次日优化充电计划。基于某地区负荷曲线进行算例仿真,验证了算法的有效性,比较了不同优化目标的调度策略对负荷曲线的影响,分析了优化目标函数值随换电站容量的变化趋势。结果表明,提出的换电站有序充电调度策略能够有效地减小电网峰谷差,提高负荷率,起到平稳负荷波动的作用。     

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。     

电动公交充换电站的优化运行研究

公交车充换电站的优化运行涉及公交运营、电池更换和电池充电等多个方面。考虑公交车的运行规律和耗电特性等因素,定量分析了车辆的日换电需求,并基于均衡使用电池和有利于电池充电的原则,推导了电池优化更换的顺序。以充电成本最小为首要目标,综合考虑平滑充电负荷曲线,分别建立了两阶段和双目标优化充电模型。对优化充电的起始时间、备用电池数量等因素对优化结果的影响进行了分析。算例仿真结果表明,该方法可有效降低充电成本和充电负荷对电网的影响。     

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。     

共享电动汽车混合充换电站选址优化

在未来城市中更换电池这种便捷、高效的方式将成为共享电动汽车补充电能的主要方式.为了建立效率高、成本低、电网友好型的混合充换电站,首先根据共享电动汽车的租赁规律以及功率、时间等充电数据,利用蒙特卡洛模拟方法预测共享电动汽车的充电负荷;然后,以共享电动汽车充换电站对用户捕获程度最大、配电系统网络损耗最小和配电系统电压偏移最小为目标,建立共享电动汽车混合充换电站最优规划的多目标模型;最后,采用改进带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对多目标模型进行求解,得到Pareto最优解集.以25节点交通网络和IEEE 33节点配电系统为例,验证了所建模型的可行性,可为共享电动汽车混合充换电站的建设提供可行性经验.     

基于模糊聚类-马尔可夫链的换电站负荷预测模型

换电站减少了电动汽车的补能时间,具有可观的调控潜力,准确的负荷预测模型是其参与电网辅助服务的关键。针对用户换电需求的随机性,建立基于模糊聚类-马尔可夫链的换电站负荷预测模型。首先,利用泊松分布预测各时刻电动汽车换电需求数量,并建立换电需求约束;其次,利用自适应模糊C均值聚类算法依据荷电状态对换电站中电池集群进行自适应分区,避免人为分区的主观性;最后,采用马尔可夫链建立充电、放电、等待多状态下换电站电池集群模型。对需求预测方法与负荷预测模型进行了仿真验证,并与蒙特卡洛模拟法进行对比,结果表明,泊松分布准确预测了电动汽车需求数量,提出的负荷预测模型获取了充放电状态下换电站的功率,同时减小了负荷预测的波动性。     

考虑用户满意度的电动汽车时空双尺度有序充电引导策略

规模化电动汽车的充电行为在时间和空间上具有随机性和不确定性,针对该特性,以多网融合的车联网平台系统为基础,构建有序充电引导模型架构。为了体现接入系统的用户充电时间选择的多样性,根据用户意愿将电动汽车在时间层分为接受系统调度集群和不接受系统调度集群,建立不同尺度下的用户满意度函数来充分调动电动汽车用户参与性,在此基础上提出有序充电引导调度策略。在时间层,通过引导车辆的充电时间调节负荷曲线;在空间层,规划各车辆的充电站选择。以包含4座充电站的IEEE-33节点配网为例,利用优化软件LINGO11对模型进行仿真。算例结果表明,所提引导策略具有好的控制效果,并且在保证用户满意度时,能改善电网负荷、充电站状况。     

考虑三相负荷平衡的电动汽车有序充电策略

电动汽车负荷的大规模接入可能导致配电网出现三相不平衡问题,威胁电网安全经济运行。当前提出的大部分有序充电方法均针对等效的单相系统进行建模,忽略了三相不平衡问题的处理。文中提出一种考虑三相负荷平衡的电动汽车有序充电策略。算法外层运用三相前推回代法迭代修正节点电压,内层则通过求解一个电动汽车有序充电三相模型获得优化充电功率。通过调控电动汽车的充电功率及时段,可实现降低配电网网损以及三相之间负荷平衡的控制目标。仿真结果表明,所提出的有序充电策略可以有效避免电动汽车负荷大规模接入导致的三相不平衡现象,同时降低配电网网损、平抑负荷波动,保障电网安全经济运行。     

考虑充电需求与随机事件的光伏充电站实时运行策略

电动汽车光伏充电站是将充电设施与光伏发电系统进行结合的有效形式,能有效地减少电动汽车的间接碳排放,降低充电行为对配电网的影响。针对电动汽车光伏充电站,提出了一种实时运行策略。该策略将电动汽车按充电行为分为刚性充电和柔性充电两类,以满足电动汽车充电需求、提高光伏就地消纳和降低充电行为对配电网的影响为原则。该策略包含4个部分:电动汽车交互分类,电动汽车充电可行域,动态事件触发机制和电动汽车实时功率分配算法。此外,该策略是基于非预测机制,避免了因预测算法精度问题而引入的不确定误差。通过仿真实验结果综合分析可知,该策略能有效发挥光伏充电站的优势并且实现预期目标,对于光伏充电站的推广具有一定的价值和意义。     

考虑充电站吸引力的EV充电负荷时空分布模拟

电动汽车(electric vehicle, EV)充电负荷时空分布的随机性给电力系统的规划与运行带来了挑战.针对该问题,文章提出考虑充电站吸引力与交通耗时指数的EV充电负荷时空分布模拟方法.首先建立充电站吸引力模型,用以描述用户选择充电站的规律;其次对传统起点-终点(origin destination, OD)矩阵...     

电动汽车智能充电策略研究

大量电动汽车无序充电会给电网的稳定运行带来一定的负面影响,需要智能充电策略尽可能减小电动汽车充电对于系统运行的不利影响,同时使得电动汽车用户的充电成本尽可能低。根据电动汽车负荷模型,提出了一种新的目标函数优化数学模型,用Matlab对电动汽车智能充电策略进行编程计算,制定智能充电策略。通过分层分区管理中的中央自主管理层对电动汽车充电行为进行管理,解决电网侧和电动汽车用户之间可能出现的问题。算例表明,智能充电能减少电动汽车无序充电给电网带来的影响。     

考虑电网运行状态的电动汽车充放储一体化充换电站充放电控制策略

电动汽车充放储一体化充换电站作为区域性有源电站,通过合理的充放电控制策略,可以为电网提供削峰填谷的作用。根据电网状态和一体化充换电站与电网之间的能量流信息,结合换电站和梯次站的储能水平,对换电站、梯次站和电网之间的能量流动进行合理调控。将换电站和梯次站内电池组分成若干部分,结合电网实时负荷水平,提出一种新型的充放电控制策略,从而在保证换电站内满电状态电池组数量的前提下,为电网提供增值服务。所提充放电控制策略考虑电池的使用寿命,合理安排电池组在一个周期内的充放电功率。实际算例的分析结果表明,一体化充换电站在保证电池组使用寿命和满足自身良好运行工况的前提下,可为电网提供削峰填谷的服务。     

基于TOPSIS方法的居民区电动汽车有序充电策略

针对中国目前超大城市电动汽车保有量的快速增长与现有配电网制约用户充电需求的矛盾,提出了一种基于理想解法的居民区电动汽车有序充电策略,以最大限度调配现有可用的电能资源。通过分析电动汽车出行规律,建立了居民区电动汽车出行、返回、等待、充电的数学模型。在综合考虑充电时间、充电费用、等待时间、充电完成率、小区总负荷变化率等决策指标基础上,建立了基于理想解法的有序充电排序方法,并通过算例仿真进一步对比了分时电价策略下峰谷电价对用户充电行为的影响。仿真结果表明,与现有网格选取法有序充电结果相比,该方法可在保证电动汽车充电完成率和稳定居民区负荷前提下,更好地兼顾电动汽车充电的连续性、便捷性和经济性,为居民区停车场电动汽车有序充电管理提供决策依据。     

计及路-网-车交互作用的电动汽车充电实时优化调度

大量电动汽车（electric vehicle, EV）无引导地自由充电会对城市交通系统和配电系统的运行带来负面影响, 而EV充电负荷的时空分布又与城市交通系统和配电系统密切相关。因此, 需在综合考虑城市交通系统、配电系统和EV交互作用的基础上, 研究EV的充电调度与控制。在此背景下, 首先提出一种计及路-网-车交互特性的电气化交通协同系统架构。接着, 建立基于出行链追踪的微观交通配流模型, 模拟EV用户的驾驶行为、位置分布、荷电状态、充电需求等实时信息。然后, 提出一种选择充电站和导航策略, 并构建兼顾配电系统安全和用户充电等待成本的双层实时优化调度模型, 以确定各充电站内EV的具体充电方案。最后, 采用包括某地区交通系统和修改的IEEE 33节点配电系统的集成算例系统, 对所发展的模型与方法进行说明。     

满足电动汽车快充需求的含储能复合型充电站充电优化策略

电动汽车(EV)快速充电站的功能正逐步向集成风光储等综合能源的复合型充电站方向发展,选择一种能够提高快速充电系统各方效益的充电优化策略有助于推广EV及新能源产业。在此背景下,通过电价激励手段,制定了提高EV与复合型充电站综合效益的充电优化策略。首先,基于EV充电时间成本与充电经济成本建立了EV综合最优路径规划模型;然后,根据EV决策结果所得不同的快充负荷及车流量,各复合型充电站通过调度站内储能,构建了复合型充电站的效益优化模型,以EV综合成本最优及复合型充电站综合效益最优为双重优化目标。以某区域18 km×18 km路网为算例对所提优化策略进行仿真,结果表明所提优化策略可有效降低EV充电综合成本,并大幅提高复合型充电站的综合效益。     

基于LSTM神经网络的电动汽车充电站需求响应特性封装及配电网优化运行

随着电动汽车的快速增长,大规模电动汽车充电具有随机性、时空耦合性的特点,对配电网运行电压造成越限风险.通过基于价格的需求响应,引导电动汽车在大时空范围有序合理地充电成为重要的技术手段.文章研究基于数据驱动的电动汽车充电站需求响应特性及其参与配电网运行优化调度问题,首先提出单体电动汽车充电模型和计及交通网络拓扑结构的电动...