考虑B2G的电动汽车换电站优化运行及电池容量配置研究

摘要

随着能源短缺与生态环境问题日益凸显，电动汽车因其在节能减排方面的巨大优势逐渐受到世界各国政府和相关企业的高度关注。在电动汽车产业化初期，基于电池租赁模式运营的换电站将是其重要的能量供给场所，因此，深入探究换电站领域相关问题对电动汽车的稳健发展具有重要现实意义。本文在分析电动汽车换电站运行特性的基础上，对基于电力市场的换电站优化运行、换电站配置电池容量、换电站参与电网整体优化运行等方面展开研究。
　　本文以美国交通部对私家车的调研数据为蓝本，分析电动汽车在工作日与周末行驶行为的差异性，建立了考虑电动汽车行驶行为周特性的换电需求模型，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；基于此，建立了考虑分时电价机制的换电站优化运行模型。以某换电站为例，对所提模型和方法的有效性进行分析验证。针对电池的荷电状态和充放电行为特性对换电站内电池进行分类，分析了不同类型电池之间的状态转移关系，提出了电池状态转移图及其计算方法；在此基础上，将电池投资成本、运行维护成本、电池充电费用以及对电网放电收益引入目标函数，建立了基于电池租赁模式的电动汽车换电站电池容量优化模型，能够更全面地反映电动汽车换电需求和B2G进程对电池容量的需求。针对某换电站进行电池容量的优化配置，并对电池投资价格、电价峰谷差等因素作了影响分析。针对换电站的灵活充放电特性和系统不同负荷时段的电力需求特点，提出了换电站的分时段运行模式模型，以较好地协调系统发电机组、电力负荷、换电站三者之间的功率分配关系。结合目前我国碳交易市场的发展现状，建立了低碳经济下含电动汽车换电站的电力系统机组组合模型，将由碳排放额度交易所产生的CO2排放费用引入目标函数，通过系统发电机组运行工况以及换电站运行模式的协调优化，实现电力系统在经济和环境上的综合效益最佳。以10机测试系统为例，分析论证所提模型和方法的有效性，并对换电站运行模式、CDM交易价格进行灵敏度分析。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 选题背景及其意义

1.2 电动汽车能量补给基础设施发展现状

1.3 电动汽车换电站研究现状

1.4 本文的主要研究内容

2 基于分时电价的电动汽车换电站优化运行

2.1 引言

2.2 电动汽车换电站结构及运行方式

2.3 电动汽车换电需求模型

2.4 基于分时电价的电动汽车换电站优化运行模型

2.5 算例分析

2.6 本章小结

3 基于电池租赁模式的电动汽车换电站电池容量优化

3.1 引言

3.2 电动汽车换电站运行模型

3.3 基于电池租赁模式的电动汽车换电站电池容量优化模型

3.4 求解流程

3.5 算例分析

3.6 本章小结

4 低碳经济下含电动汽车换电站的电力系统机组组合

4.1 引言

4.2 电动汽车换电站运行模式分析

4.3 低碳经济下含电动汽车换电站的电力系统机组组合模型

4.4 算例分析

4.5 本章小结

5 结论

5.1 全文总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表论文

附录2 攻读硕士学位期间参加科研情况

附录3 10机测试系统发电机组参数和负荷参数