适于电动汽车充电桩集群管理系统的WSN路由算法研究

在深入分析了电动汽车(EV)充电桩集群管理系统的数据通信需求和对比了典型通信方式的基础上,综合层次分析法和离差最大化方法确定了基于光纤通信技术和无线传感器网络(WSN)的管理系统双层组网通信架构。针对充电桩集群的应用环境提出一种基于地理位置信息的高效WSN路由机制——GLAR,在一定程度上缓解了“热区”问题,并且实现了最小跳路由。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,并在相同网络环境下对GLAR和LEACH的性能进行了仿真和对比分析。研究结果表明,GLAR算法在平均传输时延、网络吞吐量和扩展性等性能上表现优异,能够满足集群管理系统对数据通信服务性能的需求。     

基于电动汽车充电站监控管理系统的并发仿真测试

为测试电动汽车充电站监控管理系统在真实环境下的综合性能,提出1种电动汽车充电站管理实时监控系统的并发仿真测试方法。该方法通过开发仿真充电桩程序来模拟交直流充电桩,采用UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)通信协议与电动汽车充电站管理系统实现通信,进行大规模充电桩集群监控管理测试。测试结果给出了系统的实时监控响应时间、历史查询响应时间以及CPU使用率随充电桩数量增加的变化趋势,为进行系统性能综合评价提供了依据。同时,通过试验验证了该方法在充电站管理系统并发测试中应用的可行性。     

电动汽车充电桩选址定容方法

提出了一种考虑不同类型充电桩之间相互补充的规划方法,分别对住宅区内充电桩与公共充电桩进行分析。在确定住宅区内充电桩数量的基础上,从计及电动汽车分布不平衡的充电需求确定、考虑充电距离最小的公共充电桩位置规划和计及电动汽车多日一充的充电桩容量确定三方面依次对社会公共充电桩规划进行分析,从而确定了区域内整体充电桩规划流程。最后通过对涿州市高铁新城的充电桩设施进行规划,说明了该规划方法的可行性。对比目前的其他规划方法,该方法从最开始的充电需求确定到整体的规划流程都更多地考虑了充电桩使用中的实际情景,因此规划结果也能加贴合实际。     

含间歇性电源的电源规划方案综合评价

为了对含间歇性电源的电源规划方案进行全面、有效的评价,提出基于云模型多属性决策理论的电源规划方案综合评价方法。首先建立了含间歇性电源的电源规划综合评价指标体系,对规划方案的可靠性、间歇性电源接入能力、经济性、环保性进行综合评价。其次建立了权重集云模型,对指标重要性两两比较时采用重要性标度准则云模型,减少了决策者个人经验、主观因素对权重确定的影响;建立了准则集云模型,使等级边界具有模糊性和随机性。在此基础上,提出一种评价矩阵云模型建立方法,采用稳定的具有倾向性的随机数表示各指标每个等级的隶属度,并将上述所建模型应用于含间歇性电源的电源规划方案综合评价。通过算例仿真,验证了该指标体系和综合评价方法的合理性及有效性。     

基于信道预测的充电桩自适应通信组网方法

随着电动汽车保有量的不断增加,充电桩的集群控制面临着挑战,而充电桩集群控制在一定程度上取决于充电桩的通信组网性能。为满足充电桩集群控制的需求,解决零散充电桩通信组网困难的问题,提出一种基于信道预测技术的充电桩自适应通信组网方法。利用基于改进回声状态网络的信道技术预测充电桩间的信道状态信息,评估充电桩间的通信环境,选择最优的充电桩通信主节点构建充电桩通信组网。仿真结果表明,所提出的信道预测技术可以准确地预测充电桩间的信道状态信息,具有良好的单步预测和多步预测性能,可以实现充电桩的有效通信组网。     

考虑多目标约束的充电桩数量规划研究EI北大核心CSCD

当前多数对充电桩规划方法的研究缺乏对电动汽车(electric vehicle,EV)优化调度能力的考虑,大量可调度容量利用率极低。为降低充电桩闲置率并促进系统分布式光伏消纳能力,提出合理应用EV优化调度能力的充电桩数量规划模型。该模型结合设备成本、充放电损耗提出充电桩规划方法,以协助区域电网配置合适的充电桩数量。首先构建了详细的EV及储能设备充放电模型,然后以最小化系统供需不平衡及综合经济成本作为目标函数。最后通过粒子群算法依次求解出EV集群和储能设备的充放电功率,在EV集群调节能力不足或受限时,通过储能设备进行补充调节。仿真算例验证了所提规划模型的有效性。     

考虑多目标约束的充电桩数量规划研究

当前多数对充电桩规划方法的研究缺乏对电动汽车(electric vehicle,EV)优化调度能力的考虑,大量可调度容量利用率极低。为降低充电桩闲置率并促进系统分布式光伏消纳能力,提出合理应用EV优化调度能力的充电桩数量规划模型。该模型结合设备成本、充放电损耗提出充电桩规划方法,以协助区域电网配置合适的充电桩数量。首先构建了详细的EV及储能设备充放电模型,然后以最小化系统供需不平衡及综合经济成本作为目标函数。最后通过粒子群算法依次求解出EV集群和储能设备的充放电功率,在EV集群调节能力不足或受限时,通过储能设备进行补充调节。仿真算例验证了所提规划模型的有效性。     

基于GPS数据的电动出租车充电桩选址定容

随着电动出租车规模化的增长,关于电动出租车集群充电桩的选址定容问题日益凸显。该类车辆的轨迹分布在城区,并且该类车辆对公共充电桩的依赖远高于私家电动汽车。为了能够满足这类车辆充电的需求,提出了一种基于全球卫星定位系统(GPS)考虑电动出租车运行轨迹、车辆进入停车场时序性和停车场现有负荷水平的电动出租车充电桩规划方法。采用k-means算法分析得到电动出租车的常驻点并将其作为精选地址的相关依据;计及相邻预选址之间的干扰,以最小花费成本为目标函数对充电桩预选址进行精选;考虑车辆进入停车场的时序性和停车场现有负荷水平计算充电桩的可安装数目。仿真结果表明,针对电动出租车这类特殊集群有常驻点,通过计算最小成本可进行进一步优化,避免出现2个预选址距离太近的情况;在精选地址下对车辆进场时序性和负荷进行分析,可为城区规划修建充电桩提供有力的理论支撑。     

一种分布式电源并网监控通信适应性评价方法

分布式电源(DER)与配电网之间以及DER之间的通信不畅,会导致DER并网后对电网的电能质量、继电保护、孤岛问题产生不利影响,进一步影响整个电网的经济性和安全性。文中综合考虑技术性、经济性、适应性、扩展性和对DER的支撑性,设计了一种DER并网监控的解决方案,并提出了含DER的配电网通信方式适应性评价指标体系。根据DER并网监控通信需求,提出一种模糊一致的层次分析评价方法,并选择多种通信方式进行适应性评价。该评价方法结合了主客观需求,为含DER并网的配电网通信平台建设提供了可行性依据。     

电动汽车充电桩综合评价方法研究

随着规模化电动汽车充电负荷接入电网,电动汽车充电桩得到了广泛的应用,在建设充电站时,选择充电桩应考虑多个不同量纲的性能指标。提出将投影寻踪等级评价模型用于充电桩的综合评价,为充电桩的选择提供参考依据。根据电动汽车充电桩的性能指标确定评价指标,利用投影寻踪理论将多个评价指标投影为综合评价指标,采用量子粒子群优化算法(Quantum-behaved Particle Swarm Optimization,QPSO)找到最佳投影方向,根据最佳投影值及其对应的评价等级函数关系得到电动汽车充电桩的综合评价模型。实例计算证明该评估模型结构稳健性高,评估结果客观。     

基于全寿命周期理论和云物元理论的配电网规划综合效益的评估

结合配电网自身的特点,引入全寿命周期理论,从经济效益、社会效益和环境效益等三个方面构建了配电网规划综合效益评估体系。针对配电网效益评估过程中存在的不确定性,建立了基于云物元理论的配电网规划综合效益评估模型,结合云模型的不确定性推理和物元理论定性、定量分析的优点,充分考虑了配电网效益等级边界信息的模糊性和随机性。最后通过算例分析验证该效益评估模型的科学性和有效性。     

可移动式电动汽车充电桩的设计

电动汽车快速发展对充电桩提出了更高的要求。为更好地满足电动汽车充电需求,研究一类可移动式电动汽车充电桩具有重要的意义。通过分析移动式充电桩的环境要求和技术需求,设计了可移动充电桩的硬件结构和软件系统。移动充电桩结构采用了CATIA进行建模,通过有限元软件ANSYS Workbench进行仿真分析验证强度和可行性。充电桩控制系统与车辆BMS及充电模块采用CANBUS总线通信,并由ADUM1412构成CAN隔离电路避免干扰。采用北斗GPS模块ATK-1218-BD构成无线定位系统,系统设计了充电急停安全模块和充电枪的检测模块。研究结果表明,硬件结构最大变形值为3.07 mm,最大应力为134.41 MPa,充电桩重心点的垂线在结构底面范围内,结构符合强度和稳定性要求。控制系统功能完备,安全急停模块和充电枪安全模块保障了充电桩使用的安全,有一定的工程实践参考价值。     

高速路网上电动汽车充电站布点优化

电动汽车的发展需要合理规划的充电站与之匹配,高速路网上的充电站是电动汽车在城市间远距离行驶的保证。研究了电动汽车在高速路网中的充电需求分布,采用两阶段法确定充电站规划方案。考虑充电站距高速公路出入口的距离和续航里程确定候选站址;考虑充电需求,最小化建站成本、接电网成本和运维成本,确定最优建站位置和容量。在包含6个出入口、4个交叉路口的算例系统中选出90个候选站址,规划得到24座充电站。采用的方法可以满足目标,并随初始电池荷电状态期望、站间影响因数和建站数量约束变化而得到不同的规划方案。     

基于LCC和量子遗传算法的电动汽车充电站优化规划

电动汽车充电站优化规划是电动汽车与智能电网灵活互动的重要研究内容之一。面向电动汽车充电站运营周期,详细分析了充电站的成本效益及全寿命周期成本（LCC）的计算方法;基于上述工作,提出利用交通路网车流量信息估算充电站容量,以充电站运营商获得的净现值收益最大为优选目标,以交通路网车流量、电网电能质量和经济性、用户充电需求为约束条件,确定充电站的选址和容量;进一步地,提出了计及LCC的充电站优化规划模型,并采用量子遗传算法求解该模型。算例仿真表明,优化规划模型及其求解方法有效。     

基于改进遗传退火算法的输配电网协调规划方法

针对目前对输配电网协调性考虑不足的问题,考虑机组间负荷优化分配因素,引入耗量成本,构建了包含输配电网协调性指标的电网评价指标体系。结合电网经济性指标和可靠性指标,通过优化算法选出综合性能最优的输配电网规划方案。在解决遗传算法"早熟"、易陷于局部最优等问题的基础上,提出了一种优化算法并将其应用于考虑输配网协调性的电网规划问题中。仿真计算结果表明,所提出的方法是可行、高效的。     

计及用户综合用能行为和政策导向的广域综合能源系统联合规划方法

针对日益加深的能源环境问题,从更大范围的宏观角度来研究综合能源系统规划具有重要意义。提出一种计及用户综合用能行为和政策导向的广域综合能源系统规划方法。首先,建立用户用能决策的效用模型。然后,分别构建综合能源系统中各类市场主体的规划收益模型。同时考虑供能改造的环境效益,建立政府对供需双侧污染排放的评估模型。在此基础上,基于不同主体间的博弈机理分析,构建面向广域综合能源系统的双层动态博弈规划模型。最后,利用迭代搜索法对模型进行求解。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。     

特高压交直流接入后电网断面潮流综合评价方法

为全面评价特高压交直流接入后电网断面的潮流状态,合理规划电网结构,提出一种基于层次分析法与扇形雷达图法的潮流综合评价方法。首先,从电网运行的安全性、经济性与潮流分布三方面选取5个独立性较强的指标参与综合评价,并对线路负载率、母线电压等指标进行了优化。其次,采用扇形雷达图法综合评估潮流指标总体水平与离散程度,可用于优选不同接入方案。最后,利用PSD-BPA进行了仿真验证,结果表明该方法有利于提高潮流评价的准确度和评价结果的合理性。     

考虑不确定性因素的综合能源系统协同规划研究

为提高新能源高比例接入的综合能源系统能源配置效率,对新能源不确定性建模和综合能源系统协同规划进行了深入研究。首先描述了风电出力和电动汽车充电负荷的不确定模型。然后提出一种基于随机模型的最大熵方法对风电出力和电动汽车充电负荷的边缘概率分布进行建模,并采用主成分分析方法提取典型运行场景集;考虑园区内供冷期、供暖期和过渡期三个场景建立综合能源系统协同规划模型,并使用YALMIP工具求解。仿真算例结果表明,所述方法能够在考虑不确定性因素的基础上得到经济效益更高的协同规划方案,有效提高综合能源系统的经济性和灵活性。     

基于合作博弈法和梯形云模型的配电网模糊综合评价

针对目前配电网中模糊综合评价法存在评价结果单一、忽略配电网指标数据的随机性和模糊性,提出了一种基于合作博弈法和梯形云模型的配电网模糊综合评价方法。该方法首先建立配电网综合评价指标体系,然后采用合作博弈法得到各指标的常权重。再利用变权公式进行常权重的修正,在模糊综合评价的基础上,利用梯形云模型代替隶属度函数,实现对配电网的综合评价。最后以某城市配电网为算例,分析评价结果,该算例表明此方法对配电网进行综合评价是可行的。     

基于移动社交网络平台的电动汽车充放电行为预测

大量电动汽车的自由充放电会给电力系统的安全与经济运行带来较大影响。另一方面,电动汽车向电力系统反向送电(V2G)技术的发展可支持电动汽车参与电力系统的调频等辅助服务,但采用不同充放电调度策略时,对V2G和电力系统的交互行为的效果会有不同的影响。移动社交网络(MSN)作为车联网的一个有益补充,在电动汽车用户进行充放电决策上具有一定的互动性,进而会影响电动汽车充放电的调度策略。考虑到MSN的影响力,研究了在分时电价约束下的电动汽车充放电行为预测方法,将每辆参与调度的电动汽车看成是MSN平台中的单一个体,受整体影响力的制约,其时空特征类似于交叉粒子群中的基本粒子,在保持电力系统安全运行与电动汽车用户利益最优的目标约束下,结合MSN的影响力因子,建立了电动汽车充放电行为的预测模型。仿真实验结果表明,该方法可以在不同的调度策略下,预测出电动汽车的充放电行为。