电动汽车换电网络的运行计划及充电控制策略研究

摘要

电动汽车是智能电网环境下的重要电力负荷，换电模式是电动汽车发展具有竞争力的能源供给模式之一。当前学术界关于插充模式的研究较多，而关于换电网络的规划与运行仍缺乏相关的理论方法。因此针对换电模式在全国推广应用的现状，对换电网络的运行计划及充电控制策略进行研究具有重要意义。
　　本文介绍了换电网络的运营模式，在此基础上综合最优化、电力系统、物流学的基本理论，从终端换电需求出发，对换电模式下电池组需求规划、电池优化调度以及换电站的充电控制策略展开研究。
　　首先，分析了集中充电以及充换电2种换电模式的结构及特点，介绍了换电网络的基本框架和运营模式。概述了换电模式在国内外的发展现状，并对换电模式发展所面临的瓶颈进行了分析。从换电网络的规划与运行两方面总结了目前学术界的研究现状，为本文的后续研究奠定了基础。
　　其次，针对“集中充电、统一配送”模式下的电池数量规划问题展开研究，根据原始可用信息和规划目标要求的不同，分为远期与近期2个规划阶段，并对该问题进行建模，形成涵盖多阶段的电池数量综合规划模型。
　　然后，从终端换电需求出发，根据一定的物流配送策略求解充电站离散电量需求的时刻和数量。以集中型充电站充电成本最小为目标函数，建立了包括物流运行安排和充电策略优化的电池优化调度模型，并提出了滚动优化的方案。在此基础上分别从集中型充电站充电容量和电池组数量两方面对模型进行了灵敏度分析。
　　最后，根据车主的用车习惯及相关参数的统计，采用蒙特卡罗仿真方法研究大规模换电网络不同时段的换电需求表达;以此为基础分别针对换电站响应电价模式和电网调度换电站模式建立了控制策略优化模型，研究不同目标函数下换电站的充放电行为。

目录

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摘要

图目录

表目录

第一章 前言

1．1 课题背景与研究意义

1．2 换电模式概述

1．2．1 换电模式分类

1．2．2 换电网络运营模式

1．3 国内外发展现状

1．3．1 国际情况

1．3．2 国内情况

1．3．3 换电模式面临的难题

1．4 国内外研究现状

1．4．1 研究对象与内容

1．4．2 换电网络规划

1．4．3 换电网络运行

1．5 本文的主要工作

第二章 换电模式下电动汽车电池组需求规划

2．1 “集中充电、统一配送”运营模式

2．1．1 集中充电策略

2．1．2 电池组配送方案

2．2 电池组数量规划

2．2．1 规划时序划分

2．2．2 远期规划

2．2．3 近期规划

2．3 算例分析

2．3．1 求解方法

2．3．2 远期规划

2．3．3 近期规划

2．3．4 结果分析

2．4 小结

第三章 充换电网络电池优化调度模型

3．1 物流运行优化

3．1．1 定量配送

3．1．2 流水配送

3．2 充电策略优化

3．3 算例分析

3．3．1 物流策略分析

3．3．2 滚动优化

3．3．3 灵敏度分析

3．4 小结

第四章 电动汽车换电站充电控制策略优化

4．1 换电需求分析

4．1．1 换电需求建模

4．1．2 模型求解

4．2 换电站响应电价模式

4．2．1 电力市场交易机制

4．2．2 控制策略优化模型

4．2．3 算法实现

4．2．4 算例分析

4．3 电网调度换电站模式

4．3．1 传统经济调度模型

4．3．2 考虑换电站储能功能的经济调度模型

4．3．3 电动汽车换电站与电池储能电站的区别

4．3．4 算法实现

4．3．5 算例分析

4．4 小结

第五章 结论与展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士期间发表的论文和参与的课题