促进电动汽车和清洁能源发展的充换电站-风-光-储协调规划

在电动汽车和清洁能源快速发展的背景下,提出一种路网、电网相结合的充/换电站-风-光-储三阶段规划方法。根据车流量和土地价格,并充分考虑服务质量,以土地成本、换电设施成本和换电距离成本三者之和最小为目标函数,对电池更换站进行规划;在换电站规划基础之上,综合考虑土地成本、电池成本及其运输距离成本之和最优,确定集中充电站的数量及位置;根据充电站的数量及分布并着重考虑其充电模式,计及风光不确定性和时序特性,应用随机场景预测风光出力,以风-光-储的投资成本和运行成本为综合优化目标,同时考虑二阶锥松弛潮流约束、安全约束等,对风-光-储定容选址。通过算例分析换电站的服务能力、土地价格和电池充电模式对规划的影响,验证了文中规划方法的有效性。     

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过高,充电成本过高的问题,研究基于边缘计算的电动汽车换电电池冗余度建模分析。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,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%。     

基于换电规则优化与车辆–电池组匹配的电动公交车充换电站充电优化策略

考虑电动公交车换电模式下的换电规则具有灵活性、车辆与电池组的分离,以及公交车运行中规律性与不确定性并存的特点,提出一种基于换电规则优化、电池组与车辆匹配的充换电站日前优化–实时滚动修正两阶段充电优化策略。首先,建立换电规则模型与基于换电规则的车辆换电需求和电池组充电需求模型;建立匹配指标,提出基于熵权法的车辆换电需求与电池组充电需求匹配策略。在此基础上,日前优化策略以充电费用、充电负荷波动最小为目标,对换电规则与充电功率进行联合优化;实时滚动修正策略进行日前充电功率方案修正与异常情况处理。最后,对所提出的策略进行仿真验证,结果表明:所提出的优化策略能够有效降低充换电站的充电费用,平抑充电负荷波动,应对电动公交车实际运行不确定性与异常情况,为电动公交车充换电站的安全经济运行提供有力支撑。     

基于电池租赁模式的电动汽车换电站电池容量优化

深入分析了电动汽车换电站运行特性,建立了换电站电池状态转移模型;针对电动汽车日耗量特性,建立了电动汽车换电需求模型,并采用基于Kantorovich距离的场景削减技术对换电需求场景进行有效削减。在此基础上,以换电站电池投资等年值、电池年运行维护成本及换电站充放电费用最小化为目标,综合考虑换电站充放电能力、电动汽车换电需求等约束,建立了基于分时电价机制的换电站电池容量优化模型。利用某换电站进行算例仿真,并分析了电池投资价格、电价峰谷差对容量优化配置的影响。结果表明,降低电池价格或增大电价峰谷差,均使得换电站电池最优配置容量增加。     

考虑需求响应与碳排放的光储充电站容量配置

针对在光储充电站容量规划中未充分考虑电动汽车充电需求的时间转移特性而导致电动汽车对光伏直接利用率较低的问题,提出了一种考虑需求响应与碳排放的光储设备容量配置方法.首先,基于充电补贴价格与响应时长两方面因素,建立了电动汽车需求响应模型.然后,结合光伏出力特性,提出了以光储充电站新能源消纳为目标的电动汽车充电补贴及储能充、放电联合运行策略.其次,以光储充电站年投资运行成本和碳排放量最小为目标,建立了考虑需求响应运行策略的光储充电站容量配置优化模型,提出了基于遗传算法的光储容量配置求解方法.最后,通过算例仿真,验证了所提模型和方法的有效性与实用性.     

电动汽车换电电池冗余度及充电规模研究

电动汽车蓄电池成本占整车成本约三分之一,因此规模化应用之后,针对电动汽车换电站不同时段的蓄电池储备量及充电设备规模的优化研究对提高换电站建设运营的经济性及促进电动汽车的发展具有重大意义。提出了换电站蓄电池冗余度的概念,建立了基于一定用户换电需求和换电站充电管理策略下,换电站充电设备规模和蓄电池冗余度需求模型。应用蒙特卡洛(Monte Carlo)方法进行仿真计算,得出换电站不同充电设备规模下的储备蓄电池冗余度。算例分析表明,所提方法在充电设备规模增长初期可以大幅减少电池冗余度,达到相应规模之后还能提升可用于优化控制充电的蓄电池的数量和电量裕度。     

快换式电动公交充电站经济运行优化策略

备用电池数量、充电时长是影响换电站换电能力的主要因素。基于车辆进站流量分析,提出了描述换电需求和电池充电产量的函数,进一步分析了两者之间的关系,提出了针对电价峰段的充电控制方法。以北京奥运电动公交充电站为例阐述了经济运行优化策略的应用步骤,并编写了计算机仿真程序进行验证。结果表明:所提经济运行优化策略在满足任意时刻换电需求的条件下可显著降低电价峰段用电量,较大幅度地减少换电站的电费支出。同时,该策略所包含的算法及边界条件非常清晰,容易嵌入充电管理系统实现换电站的经济运行优化控制。     

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。     

内嵌运行优化与动力电池梯次利用的光储充换电站多阶段规划

针对目前电动公交车充换电站规划过程中未充分考虑建设方案的过渡过程、运行策略与规划的交互影响、退役动力电池的充分利用等问题,提出了一种内嵌多时间尺度运行优化与动力电池梯次利用的光储充换电站多阶段规划方法。充分考虑不同的时间尺度,构建包含动力电池与储能单元多阶段容量配置、阶段内设备使用方案确定与日内优化运行的3层优化框架;分别针对容量配置和日内运行构建优化数学模型,并制定动力电池正常使用、预备退役、梯次利用直到淘汰的具体使用策略;基于充换电站规划与运行的相互作用关系,提出一种嵌套优化的求解方法,分别采用变种群规模的遗传算法和CPLEX求解器求解上、下层优化模型。通过算例仿真分析验证了所提模型和方法的合理性与有效性。     

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。     

电力现货市场环境下电动汽车充换电站的优化调控策略

在构建新型电力系统的战略目标下,电力现货市场不断对电动汽车充换电站等需求侧资源提出新的需求与要求。基于南方电力现货市场系列试点规则,考虑现货电能量、调频辅助服务、多阶段需求响应等交易品种,建立了电动汽车充换电站的调控模型,设计了日前-日内-实时多阶段优化调控策略。日前阶段针对换电需求、调频调用电量和各交易品种价格的不确定性构建鲁棒优化问题,并采用二阶锥规划算法进行求解;日内阶段构建基于模型预测控制的滚动优化环节,实现对需求响应日内邀约的有效响应,同时改善日前调控计划的保守性;实时阶段以调控成本最低为目标,考虑需求响应实时邀约和电价波动,求解电池功率分配策略。仿真算例表明,所提策略可充分发挥充换电站的调节潜力,提升其经济效益。     

计及电池损耗的电动公交车参与V2G的优化调度策略

考虑动力电池的损耗成本,提出一种电动公交车参与电动汽车与电网互动(V2G)的多时间尺度优化调度策略。首先,依据工程经济学原理建立动力电池的损耗模型。然后,在日前阶段的上层以公交公司的日运营成本最小为目标,采用迭代法对电池损耗成本和充电站的充放电计划进行联动优化;下层模型在上层优化结果的基础上,以配电网负荷峰谷差最小为目标,进一步优化充电站的充放电计划。日内阶段对光伏出力和配电网基础负荷功率进行滚动更新,以公交公司日运营成本最小和日前、日内计划偏差最小为目标对日前计划进行修正。最后,从公交公司和电网2个角度对无序充电、有序充电、参与V2G的3种方案进行对比分析,验证了电动公交车参与V2G时的优越性,并通过灵敏度分析表明不同V2G补偿系数下公交公司运营成本的变化趋势。     

电动汽车换电站参与电力市场辅助服务的经济效益研究

换电模式可提高电动汽车的运营效率,能够更好地实现与电网互动。以电动汽车换电站为研究对象,分析换电站的运营模式,建立能量守恒模型和经济收益模型,探索以辅助服务方式提升换电站经济收益的可行性和潜力,研究电池参数、电池配比等关键因素对收益的影响。结果表明：仅通过提升换电站电池数量,并不能有效提升收益。当动力电池的度电成本下降约10%或循环次数提升约15%时,换电站通过辅助服务模式可实现投资收益平衡,相比于降低度电价格提升动力电池的循环次数对换电站运营收益的影响更大。     

电动汽车换电站参与电力市场辅助服务的经济效益研究

换电模式可提高电动汽车的运营效率,能够更好地实现与电网互动。以电动汽车换电站为研究对象,分析换电站的运营模式,建立能量守恒模型和经济收益模型,探索以辅助服务方式提升换电站经济收益的可行性和潜力,研究电池参数、电池配比等关键因素对收益的影响。结果表明：仅通过提升换电站电池数量,并不能有效提升收益。当动力电池的度电成本下降约10%或循环次数提升约15%时,换电站通过辅助服务模式可实现投资收益平衡,相比于降低度电价格提升动力电池的循环次数对换电站运营收益的影响更大。     

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。     

基于模型预测控制含充换储一体站的配电网优化运行

提出一种综合考虑电动汽车充换储一体站与主动配电网的优化调度模型。基于快充用户行驶行为特点、城市道路速度-流量实用模型分别建立快充站和换电站模型,并结合梯级储能集成为一体站模型。在含有风机、光伏、微型燃气轮机和一体站接入的主动配电网中建立优化调度模型,并将模型转化为混合整数二阶锥模型求解。使用基于模型预测控制的多时间尺度优化调度策略实现对配电网日前调度、日内滚动调度和实时反馈校正,减少了分布式电源和负荷的预测误差对配电网运行的影响。以某市公交线路实际道路情况为例,验证了所提出的优化调度策略具有能够满足电动汽车充电负荷需求、抑制功率波动并降低配电网运行维护费用的优势。     

电动汽车换电站时序响应能力模型与充电计划制订策略

由于蓄电池具有良好的储能特性以及可控性,电动汽车换电站运营商在满足换电需求的前提下,可以响应电网企业的激励措施,达到系统运行的要求。首先,根据换电站内电池组的状态参量,建立电池组的状态矩阵;其次,将电池组进行状态分群,对其中处于可控状态的电池组实施控制;最后,运用递推的思想研究该换电站内备用电池组的可控负荷裕度带,进而指导换电站运营商根据电网企业的运行目标制订相应的充电计划,达到负荷平衡、改善区域负荷特性等目的。     

电池梯次利用储能装置在电动汽车充换电站中的应用

针对电动汽车充换电站中动力电池的梯次利用问题,设计了电池梯次利用储能站,将充换电站中即将报废的电池用于储能放电,以降低电动汽车动力电池的使用成本。介绍了电池梯次利用储能站结构、电能控制系统以及储能控制策略,可以实现电动汽车充换电站动力电池的梯次利用、对电网负荷进行峰谷调节并作为充换电站的应急和后备电源。