基于时空双尺度的电动汽车换电站有序充电调度方法

摘要

电动汽车以其绿色环保、节能高效的特点取代传统燃油汽车已成为低碳经济发展的必然趋势。随着电动汽车的推广普及，规模化电动汽车在时间和空间上的无序随机充电行为将增加电网运行中的不确定影响因素，给电网的经济调度和运行控制带来新的挑战。因此，有必要根据电动汽车充电的功率需求和能量需求特性，研究电动汽车有序充电调度方法，减小规模化电动汽车充电对电网的影响，同时提高充电设施的运行效率和电动汽车用户充电的便利性。
　　本文围绕电动汽车换电站有序充电调度方法，基于时间尺度、空间尺度、时空双尺度开展研究，主要工作如下:
　　(1)电动汽车在时间上的无序随机充电行为可能会使电网负荷出现“峰上加峰”的现象，本文利用充电负荷在时间上的可调度性，以改善电网负荷曲线、降低换电站购电成本为目标，在满足车辆换电需求的前提下，从时间尺度出发提出了电动汽车换电站有序充电时间调度方法。方法考虑了约束条件的随机性，采用粒子群及其变异算法求解有序充电时间调度数学模型，对换电站的日充电计划进行优化。基于奥运换电站实际运行数据的仿真算例表明该方法能够使换电站在满足车辆换电能量需求的同时避开电网负荷高峰期充电，达到避峰填谷、降低换电站运行成本的目的。
　　(2)电动汽车用户从自身角度出发对换电位置的选择具有随机性和盲目性，可能会增加用户换电成本且不利于电网和换电站的经济运行，本文以同时满足用户侧和充电设施侧充电负荷空间分配要求为目标，对电动汽车用户换电位置进行引导，从空间尺度出发提出了电动汽车换电站有序充电空间调度方法。采用粒子群及遗传算法对比求解有序充电空间调度数学模型。基于深圳充电站实际运行数据背景的仿真算例以及基于校园配电网百辆车示范运行项目的算例表明该方法既能够满足电动汽车用户对换电位置的要求，又能够促进电网经济运行，提高换电站充电设施利用率。
　　(3)为了实现同时在时间和空间两个尺度上对电动汽车充电行为进行引导和调度，提出了电动汽车换电站有序充电时空联合调度方法。方法以换电站日计划充电电量为联接变量，将实时的有序充电空间调度作为联合调度方法优化循环的内环，将非实时的有序充电时间调度作为联合调度方法优化循环的外环。基于校园配电网百辆车示范运行项目的仿真算例验证了方法的有效性，实现了时空两个尺度的引导和调度。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．1．1 课题的研究背景

1．1．2 课题的研究意义

1．2 课题研究现状

1．3 电动汽车有序充电基本概念、技术基础及理论体系

1．3．1 电动汽车有序充电基本概念

1．3．2 电动汽车有序充电技术基础

1．3．3 电动汽车有序充电理论体系

1．4 论文的主要内容

2 电动汽车换电站有序充电时间调度方法

2．1 换电需求时间特性分析及假设条件

2．1．1 换电需求时间特性分析

2．1．2 简化和假设

2．2 电动汽车换电站有序充电时间调度方法数学模型

2．2．1 目标函数

2．2．2 约束条件

2．2．3 优化算法

2．3 仿真算例

2．3．1 算例设计

2．3．2 算例结果

2．3．3 算例分析

2．4 本章小结

3 电动汽车换电站有序充电空间调度方法

3．1 换电需求空间特性分析及假设条件

3．1．1 换电需求空间特性分析

3．1．2 简化和假设

3．2 电动汽车换电站有序充电空间调度方法数学模型

3．2．1 目标函数

3．2．2 约束条件

3．2．3 优化算法

3．3 仿真算例

3．3．1 算例设计

3．3．2 算例结果

3．3．3 算例分析

3．4 本章小结

4 电动汽车换电站有序充电时空联合调度方法

4．1 电动汽车换电站有序充电时空联合调度实现方法

4．1．1 电动汽车有序充电时空联合调度系统

4．1．2 电动汽车换电站有序充电时空联合调度方法设计思路

4．2 电动汽车换电站有序充电时空联合调度方法数学模型

4．2．1 目标函数

4．2．2 约束条件

4．2．3 优化算法

4．3 仿真算例

4．3．1 算例设计

4．3．2 算例结果

4．3．3 算例分析

4．4 本章小结

5 结论与展望

参考文献

附录A IEEE 39节点标准测试系统详细参数

附录B 充电路程矩阵L和充电位置决策变量矩阵X

作者简历

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