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。     

可移动式矿用电动卡车换电站的设计和应用

随着社会的进步和科技的发展,矿用电动车近些年发展迅速,但仍受续航里程和充电时间制约,电池交换式换电站是解决这一问题的有效方案。基于为某露天煤矿再电气化配置的矿用电动卡车配套建设换电站项目,提出可移动式矿用电动卡车换电站设计方案并顺利实施。介绍换电站主要系统,结合矿用电动卡车换电流程对各系统进行模块化设计,通过对结构和基础进行优化设计,使各模块便于拆装和整体搬运,使换电站具备可移动的条件,可以有效控制矿用电动卡车往返换电站过程中时间和能量损耗的增加,同时缩短建设周期。     

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。     

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。     

电动汽车及其充换电站商业运营的探讨

分析了电动汽车及其充换电站的关键技术(储能技术、充换电技术及协调控制策略),详细阐述了商业运营平台典型设计的具体内容并就电动汽车产业的发展方向和路线提出了建议。     

考虑换电储备的电动汽车光伏换电站动态功率分配方法

功率分配方式是电动汽车光伏换电站实际运行中的关键问题。本文首先给出光伏换电站的系统结构及其基本组成单元的功能模型。为评价光伏换电站的运行性能,构建体现换电服务可用性和可再生能源就地消纳利用情况的运行性能评价指标。在此基础上,提出了考虑换电储备的光伏换电站动态功率分配方法:一方面,引入短期换电需求预测的结果,建立换电服务模型;另一方面,根据每时段站内可用的动力电池总量及光伏输出功率,建立功率分配模型。通过对实际光伏换电站运行算例的仿真求解,从系统功率平衡、运行性能指标分析等方面验证了所建模型的合理性和正确性。仿真结果证实了该方法在保障换电服务可用性的前提下有效提高了光伏就地消纳利用比例。本文所提方法将为我国示范城市换电站的优化运行提供理论依据和技术支撑。     

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。     

预装式纯电动客车充换电站集成化设计

近几年,随着世界能源的不断减少和短缺,特别是汽车的大量使用,导致石油储量匮乏。世界各国都在大力发展和推广清洁能源交通工具纯电动汽车,如何实现纯电动汽车长期服役,并实现其安全快速高效充换电服务,配套设施充换电站建设是首当其冲要发展的项目。现有充换电站是先土建盖好“房子”,然后在里面调试组装供配电设施、充换电设施、监控设施及辅助设施等。提出了一种新型预装式充换电站系统,即用预装式箱体代替原有充换电站房屋,只在现场建设简易大棚。充换电及监控产品、照明暖通、给排水及消防环保设备通过配线和电缆连接在箱体内预装,实现集成化设计,从而达到节约人物财力、减少占地面积和快速建站的目标。     

电动汽车充换电站运营优化探究

针对电动汽车充换电站目前运营状况,通过实例分析得知充换电站的综合使用率不高、市场化程度低、充电价格不定导致产生的经济效益不理想。     

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。     

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。     

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。     

考虑集中型充电站定址分容的电网规划研究

采用基于里程计费的换电池模式和建立规模庞大的集中型充电站是电动汽车产业具有竞争力的发展模式。集中型充电站作为功率巨大的负荷对电力系统运行影响较为显著,但是其规划问题当前缺乏相应的理论指导。简要介绍了"集中充电、统一配送"的运营模式,针对集中型充电站接入的电网规划问题,综合考虑电力网络和交通网络因素,建立了集中型充电站的定址分容模型,通过方案比较验证了模型的有效性,并从新建线路传输容量和待选站址地价2方面对模型进行了灵敏度分析,结果表明二者均为影响集中型充电站定址分容的关键因素。     

国内首座光储式电动汽车充换电实验站的建设

针对国家电网公司倡导的“换电为主,插充为辅”的电动汽车充电模式,黑龙江省电力科学研究院开展了将电动汽车充换电站与光伏发电系统结合的相关研究,并建成和投运了国内首座光储式电动汽车充换电实验站.同时,也介绍了构建实验站各系统组成及工作原理,如光伏发电系统、蓄电池储能系统、电动汽车充换电站和站用负荷等.阐述了构建该实验站的意义.     

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。     

考虑充放电策略的换电站与风电-碳捕集虚拟电厂的低碳经济调度

风电-碳捕集虚拟电厂与换电站均具有一定程度的低碳性能,有助于电力系统低碳化。考虑系统源荷两侧低碳配合问题,提出一种考虑充放电策略的换电站与风电-碳捕集虚拟电厂协调低碳调度方法。在源侧引入了采用综合灵活运行方式的碳捕集电厂与风电场聚合,形成风电-碳捕集虚拟电厂,在荷侧考虑了具备“源荷”双重角色的换电站,并制定充放电策略,分析二者各自在低碳运行方面的不足之处,研究二者的低碳互补问题,并建立了以系统综合成本最优为目标函数的低碳经济调度模型。最后,采用改进的IEEE 30节点系统进行仿真验证,算例结果表明所提调度模型能在提高全网风电消纳能力的同时,实现系统低碳经济运行。     

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。     

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。