充换电站电动公交车自动有序充电系统设计

对于服务于电动公交车的充换电站,单位时间内可供更换的动力电池越多,整站服务能力就越强。运用动态规划的充电控制策略和动力电池的状态评价体系,借助共享配电数据,关注站内负荷变化,调节充电功率消耗,达到站内自动有序充电的控制目标,实现可供更换动力电池数量最大化。同时,根据工位需求情况、可换电池组数等信息,通过充电机与其电气连接的充电架,设计对放置于电池架的动力电池自动充电功能,制定合适的自动有序充电计划。最后,跟踪电池全寿命周期信息,结合一段时间换电效率判断充电监控设计效果,提高整站自动化水平和运行效率。     

北京最大电动公交车充换电站投运

<正>9月16日,北京市服务能力最强的公交车充换电站——四惠纯电动公交车充换电站正式投运。作为四惠交通枢纽配套设施,该站主要服务循环于长安街沿线及四惠周边地区的电动公交车,日服务能力可达160辆,每年可累计减少二氧化碳排放1.08万t左右。四惠充换电站位于四惠公交枢纽东侧,换电车间共设有440台15 kW充电机,总容量为6 600 kW,能同时为640块电池充电,设有2条换电通道和4套全自动电池更换设备,可同时为4辆电动公交车提供换电服务,整车综合更换时间     

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。     

基于双层优化的电动公交车有序充电策略

随着城市公交车电动化率越来越高,对电网安全稳定运行造成的影响也越来越大,因此对电动公交车的运营规律进行分析并制定合理的充电计划具有十分重要的意义。通过对电动公交车快速充电站运营规律的研究,提出了一种双层优化有序充电控制策略模型,并采用离散二进制粒子群算法进行优化求解。上层模型基于分时电价,从运营商的角度出发,以电动公交车的充电成本最低为目标;下层模型考虑到仅依赖分时电价可能会造成新的负荷高峰,因此从配电网的角度出发,基于上层模型的优化结果并以充电负荷方差最小为目标。最后,通过算例验证了所提模型能够有效减少电动公交车的充电成本,降低车辆充电对配电网所造成的影响。     

计及电动公交车-电池联合调度的公交换电站有序充电策略

伴随电动公交的规模化发展,换电模式下公交车更换下的电池充电计划的有序调控,可以作为用户侧的需求响应资源,减少大规模电动公交充电负荷接入对配电网供电能力的压力。建立公交车状态转换时序分析模型,以日为仿真周期,模拟分析电动公交线路每辆车在行驶状态、等待发车状态及换电状态间的多场景转换流程,生成全天换电需求产生的次数和对应的时间分布;以满足电动公交车的调度计划为约束,以减小系统峰谷差为控制目标,建立电动公交有序充电优化调控模型,并采用蒙特卡洛模拟法求解模型。最后以某公交线路电气化为例,仿真分析采用有序充电模型下公交线路充电负荷的优化调控效果,并分析发车间隔时间和电池配置规模对公交线路充电负荷有序调控潜力的影响。     

北京市纯电动公交车充换电服务网络发展探讨

北京市纯电动公交车的大范围推广是首都"服务经济,总部经济,知识经济,绿色经济"发展的必然要求。研究了北京市现状电动公交的运营形式,对未来纯公交车的发展规模进行预判,提出了能够满足纯电动公交车保有量需求的充换电服务网络设想,并给出了可行有效的网络设施配置方案;对于首都减少石油依赖,保障能源安全,实现经济社会可持续发展具有重要意义。     

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。     

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。     

一种电动公交车充换电站动力电池全自动更换技术方案

针对目前服务于电动公交车的大型充换电站提出一种全自动更换动力电池的技术方案。方案站在系统的角度,整合充换电站各类设备信息资源,联动视频监控信息,实现对电动公交车的全自动换电。系统利用物联网技术在换电车辆、动力电池、充电机自动感知和物物相连的基础上,通过车辆自动导引、电池自动匹配、换电系统控制,进而实现整站全自动换电。同时,结合充换电站实际运行的深入分析研究,制定出一套规范化的操作流程和控制策略。结果表明,该技术方案在兼顾安全和效率的前提下,可以有效提高整个充换电站的服务能力。     

基于支持向量机的纯电动公交车充／换电站日负荷预测

讨论了基于相似日选取的支持向量机电动汽车日负荷预测方法。通过对北京现有纯电动公交车充/换电站充电负荷的大量调研,分析了公交车充电站充电负荷的数据特征,采用关联分析方法提取了影响电动公交站充电负荷的因素,基于相关因素应用灰色关联理论构建相似日的小样本集合,而后建立多输入单输出的支持向量机预测模型。针对支持向量机预测模型,提出了两阶段确定模型参数的方法,首先直接确定不敏感损失参数ε,再通过遗传算法寻找最优核参数p和正则化参数C,以提高参数ε选取范围设置较大时的预测精度。实例测试结果表明,日负荷预测的均方根误差为10.85%,能基本满足有序控制的要求;与其他预测方法相比,改进方法具有较高的预测精度和稳定性。     

“车-电-路-站”互联下电动出租车换电需求预测及换电站充电优化策略

换电模式作为快速电能补充的主要方式之一,具有换电速度快、电池可控性强等优点,可以为亟需电能补充的电动汽车提供服务。从电池规格统一的角度来看,电动出租车与换电模式的兼容性较强,因此研究换电模式下电动出租车需求预测及换电站充电优化策略具有重要的意义。首先,建立了基于换电模式的“车-电-路-站”互联系统,在此基础上根据电动出租车的出行行为及站内换电行为对换电需求进行预测;然后,分析了换电站的“用户链-电池链”交互运行模式,提出了高峰储能利用率的概念,分析了换电模式下快速电能补充车辆作为储能资源的可行性;最后,提出了一种考虑平抑负荷波动和提高储能利用率的两阶段日前优化策略,对典型换电模式下电动出租车电池进行充电计划安排,并对储能利用效果进行量化分析。仿真结果表明,换电需求具有波浪形变化趋势,所提方法能够有效发挥换电站内电池的可控、储能特点,起到平抑负荷波动、削峰填谷的作用。     

基于GA-PSO的电动汽车换电站时空双层充电优化策略

针对电动汽车(Electric Vehicle, EV)用户换电体验不佳、换电站备用电池组空闲、充电成本过高及配电网负荷特性恶化的问题,建立了兼顾EV用户、换电站和电网公司三方利益的时空双层充电优化模型。该模型采用双层时空解耦结构,上层模型以满足EV用户个性化需求为目标,重点解决空间尺度上换电站的选择问题。下层模型在时间尺度上采用一种两阶段优化策略,第一阶段以充电成本最小为目标重点关注电池组充电方案的制定问题,第二阶段虑及电网激励以配电网负荷波动最小和峰谷差最小为目标重点关注充电方案的优化问题。最后,采用Monte Carlo法模拟EV用户的换电需求,采用GA-PSO(遗传-粒子群算法)对提出的时空双层优化模型进行迭代求解。以某典型城区为例,仿真验证了所提模型与方法的正确性。     

基于模块分割式电池的换电站充电策略优化

换电模式因具有方便统一管理和利于快捷出行的特点,成为电动汽车不可或缺的一种能源供给模式,充分发挥换电模式的优势进行有序充电对换电站的发展具有重要的意义。在采用K最邻近算法对考虑变量间存在耦合关系的出行数据进行拟合的基础上,建立以电池间的状态转移关系为主要约束条件,以换电站的运营净利润为优化目标的模块分割式换电站有序充电模型,最后采用CPLEX求解器对该混合整数规划问题进行求解,并结合不同的电价策略加以分析。算例结果表明,在不同的电价策略下,相较于整车式换电站,模块分割式换电站在提高运营净利润方面具有明显的优势,且合理的电价策略能更加充分地发挥换电站的削峰填谷作用。     

电驱动车辆中发电机与动力电池组的匹配

为了实现电驱动车辆最佳动力性的设计目标,延长发电机和蓄电池的使用寿命,对发电机与蓄电池的匹配进行了研究。通过分析电驱动车辆动力驱动系统的结构特点及功率流控制,对所选发电机进行了负载特性试验,对蓄电池进行了充放电特性试验,在此基础上提出了发电机与动力电池组匹配的原则及计算方法,并在驱动系统的台架试验阶段验证了该方法的正确性和可行性。     

数据驱动的电动公交车精细化充电策略

随着电动汽车的急速发展和规模化普及,作为公共交通重要组成部分的公交车也逐步实现了电动化,电动公交车的行驶和充电特点对于电网的调度有利有弊.为此有必要立足于电动公交车站,研究基于数据驱动的电动公交车精细化充电策略.首先分析了公交车的充电场景,然后针对公交车的耗电、充电、排队行为进行精细化建模,接着以充电经济性最大化为目标...     

基于闭环供应链的集中性充–换电系统运营优化

为提高充电站运营的经济性和电网接纳电动汽车充电的积极性,提出集中性充–换电系统的运营优化方案。在设计供应链时,采用C型闭环供应链,明确了系统运营经济性、电网影响与运营计划间的关系;在运营优化时,基于用户行为特性、电池充电特性和计及配送周期的配送模型,以用户的换电需求、充电设施和负荷峰值等为约束,通过优化站内电池的接入充电计划,实现负荷波动的平抑和电池数量的减少;随后提出适用于电池接入优化的约束多目标整数差分进化算法。并与非控制充电、填谷充电、其他算法、不同配送计划和负荷曲线下的结果进行对比,验证了所提出模型和算法的有效性和适用性。     

考虑车辆充电调度机制的电动公交车充电站规划

针对电动公交车充电站的最佳充电容量难以确定及其充电效率低的问题,提出了一种在站址既定情况下考虑车辆充电调度机制的电动公交车充电站优化规划方法。首先,根据电动公交车的发车状态模拟电动公交车日常运行中的电能消耗,生成电动公交车的总运行负荷时序曲线;然后,基于生成的运行负荷时序曲线,构建充电需求度指标,制定电动公交车的充电调度机制;最后,在满足电动公交车充电需求的同时兼顾充电站精细化规划的要求,建立以充电能力最强、投资运行成本最小、光伏能源综合利用指标最大为优化目标的充电站多目标优化规划模型,并采用小生境多目标粒子群优化算法对该模型进行求解,以确定电动公交车充电站的充电桩数量以及光伏发电系统和配电变压器的容量。工程实例分析结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于换电服务定价策略及动态调控方法的含充换电站微电网系统双层优化调度

换电服务价格高是电动汽车换电模式普及率低的重要因素之一,为了提高换电模式使用程度,充分发挥换电模式参与系统调度时所发挥的削峰填谷作用,该文提出一种考虑用户参与度的换电服务定价策略及动态调控方法。首先,建立计及时间成本的充电服务与换电服务总费用差价模型,并依据消费者心理学原理构建服务差价-用户参与度曲线;其次,制定换电服务定价策略,并提出相应的动态调控方法;最后,建立含充换电站(battery charging and swapping station,BCSS)的微电网联合系统双层优化模型。上层根据换电服务定价策略及动态调控方法,制定出用户参与度高的换电服务电价;下层根据用户响应换电服务电价后的负荷量,以微电网联合系统总运行成本最低为目标调度机组出力,并以用户满意度作为衡量换电服务电价的指标,合理调整下一时段换电服务电价。通过算例分析,所提方法在实现系统负荷削峰的同时,降低微电网联合系统总运行成本,体现了所提定价策略及动态调控方法的有效性。     

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。