城际高速路网中的光储充电站规划运行研究

摘要

电动汽车因具有低碳节能、清洁环保等优点，以每年50%的速度增长，预计到2030年，电动汽车将占比汽车总量的50%，一方面由于电动汽车在城际间单次出行距离长、充电次数频繁，用户普遍存在里程焦虑心理，另一方面城际高速路网光储充电站的规划及运营尚处于起步阶段。通过研究电动汽车出行特性，制定光储充电站的定容运行策略，提升电动汽车用户出行的出行体验，协同规划光储充电站内的充电设施，兼顾双方利益，具有重要的理论意义和应用价值。论文主要包括以下内容：　　1)建立了基于充电引导系统的考虑电动汽车用户充电响应的光储充电站充电负荷模型。①、通过构筑城际高速路网充电引导系统架构，从而实现对电动汽车行程数据和光储充电站信息的实时有效耦合。②、基于泰森多边形对城际高速路网光储充电站所在区域的光照强度加以划分，根据光储充电站的典型结构，研究站内工作状态下的光伏、储能设备、电力网络间的功率平衡关系。③、根据①和②结合电动汽车的出行特性，计及光储充电站内排队等待时间对用户预约充电行为的影响，建立光储充电站的充电负荷模型并且计算相应站内充电设备的利用率。　　2)建立了基于服务水平的光储充电站内充电机数量的优化配置策略。首先，基于光储充电站充电负荷模型，分析光储充电站的服务水平、充电机的数量以及充电设备的利用率三者间的制约关系，在保证充电机的数量以及用户排队等待时间不越限的前提下，以光储充电站充电机的总成本最小为目标，建立定容策略模型。其次，基于高速路网车辆历史出行数据，采用自适应变异粒子群优化算法对定容策略进行求解。最后，以某一城际高速路网为仿真算例，结果表明，所提策略提升了用户出行体验，有效的整合了电动汽车充电需求和光储充电站内充电设施资源，改善了光储充电站内充电设施的利用率。　　3)建立了考虑寿命周期成本的光储充电站运行策略。首先，通过结合分时电价、充电负荷分布以及光照强度，依此调控电网、光伏储能设备出力时间，制定光储充电站的运行策略。其次，考虑光伏出力、储能设备容量约束，以光储充电站的寿命周期成本最小为目标规划光储设备容量。最后，对运行策略进行对比仿真，验证了所提光储充电站的能量交换策略，不仅优化了光伏、储能设备的容量，增加了光伏的供电率，且有效降低城际高速路网中光储充电站的寿命周期成本。

目录

声明

第1 章绪论

1.1课题的提出和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1城际间出行的电动汽车充电负荷建模研究现状

1.2.2电动汽车充电站研究现状

1.3 本文主要工作

第2 章基于充电引导的城际光储充电站建模

2.1引言

2.2城际高速路网充电引导系统架构

2.3光储充电站典型结构

2.3.1基于泰森多边形的光储充电站的光照强度分析

2.3.2光储充电站的功率平衡关系

2.4基于充电响应分析的光储充电站建模

2.4.1电动汽车出行特性

2.4.2考虑充电响应分析的光储充电站充电负荷模型

2.5本章小结

第3 章考虑服务水平的光储充电站定容策略

3.1引言

3.2定容策略目标函数

3.3定容策略约束

3.3.1充电机设备利用率约束

3.3.2用户排队等待时间约束

3.4定容策略求解

3.4.1自适应变异粒子群优化算法

3.4.2系统求解流程

3.5算例分析

3.5.1情景设定

3.5.2 20%渗透率电动汽车出行时的分析

3.5.3不同电动汽车渗透率出行时的定容策略的效果对比

3.6本章小结

第4 章基于寿命周期成本的光储充电站运行策略

4.1引言

4.2光储充电站的运行策略

4.3运行策略的目标函数及约束

4.3.1运行策略目标函数

4.3.2运行策略约束

4.4充电策略求解

4.5算例分析

4.5.1参数设置

4.5.2光储设备容量配置

4.5.3典型站运行策略分析

4.6本章小结

结论与展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间的科研成果