混合储能系统在快速充电站中的应用及经济性评估

摘要

为了减少环境污染，延缓化石能源的消耗，电动汽车以电能驱动替代传统燃油驱动的优点得到了广泛的关注。为了使用户更加愿意接纳和采用电动汽车，足够的充电基础设施支撑是最为关键的因素，尤其是快速充电站。但快速充电站具有充电集中性强、充电功率高和负荷随机性大等特点，在接入配电网时势必会对配电网的安全稳定性和经济性造成影响，故本文针对快速充电站接入配电网对配电网造成的不利影响及改善措施两方面问题展开研究。 本文的研究内容主要分为以下三个部分： 简述了电动汽车常见的获取电能的方式，着重对快速充电方式下的负荷特点进行分析。基于快速充电模式下的直流充电机负荷特点，在考虑一定影响下建立快速充电站的日负荷预测模型。通过仿真分析快速充电站负荷的接入对配电网造成的不利影响，提出在快速充电站建设的同时增设储能系统以期削弱该不利影响。 分析快速充电站的负荷特性，根据其负荷特性选择合理的储能技术，即蓄电池和超级电容器共同构成的混合储能系统。分析超级电容和蓄电池的特性，建立其充放电模型，提出混合储能系统在应用于快速充电站时的运行方式，并通过算例仿真验证所提出的混合储能系统可有效改善快速充电站对配电网的影响。 对含有混合储能系统的快速充电站建立经济性评估模型，以净现值最大为目标，引入遗传算法得出混合储能系统中的两种储能技术的容量和功率的优化配置。对比 快速充电站配置混合储能系统前后的经济性，结果表明配置混合储能系统后快速充电站的净收益得到了大幅度的提高，在改善充电站对配电网的不利影响的同时也具有更好的经济性。 综上所述，本文旨在降低快速充电站对配电网的不利影响，为混合储能系统在快速充电站中的合理应用提供基础依据。

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第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外发展现状及研究动态

1.2.1 电动汽车快速充电站研究现状

1.2.2 储能系统在快速充电站中的应用研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 电动汽车快速充电站对配电网的影响分析

2.1 电动汽车常见的充电方式及特点

2.2 电动汽车快速充电站负荷预测模型

2.2.1 电动汽车用户对快速充电设施需求分析

2.2.2 快速充电站日进站量估算

2.2.3 电动汽车的动力电池

2.2.4 电动汽车充电时间长度

2.2.5 快速充电站日负荷预测仿真

2.3 快速充电站的接入对区域配电网的影响

2.3.1 快速充电站对区域配电网负荷的影响

2.3.2 快速充电站对区域配电网电压的影响

2.4 本章小结

第3章 应用于电动汽车快速充电站的储能系统建模

3.1 不同类型储能的技术经济比较

3.2 应用于快速充电站的储能系统的选择

3.3 混合储能系统的特性及充放电模型

3.3.1 超级电容器特性及充放电模型

3.3.2 蓄电池特性及充放电模型

3.3.3 混合储能系统的运行方式

3.4 仿真分析

3.4.1 超级电容器对快速充电站负荷的补偿仿真分析

3.4.2 配置混合储能后快速充电站对配电网的影响

3.5 本章小结

第4章 基于经济性的快速充电站混合储能

4.1 充电站经济性评估模型

4.1.1 传统充电站经济评估模型

4.1.2 含储能系统的充电站经济评估模型

4.2 优化算法

4.3 算例分析

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢