基于云计算平台的电动汽车有序充电监控系统研究

摘要

经济的增长和社会的进步，带动人们生活水平提高的同时，也造成了深刻的能源环境问题，能源短缺和环境污染是当前人类社会面临的重大问题。电动汽车的产生和发展，为人类解决能源环境问题提供了新的思路。然而，大规模电动汽车的投入运行与接入电网，对城市交通、电网安全稳定等是一个重大挑战。
　　本课题提出一种综合考虑电网侧电网负荷、充电公平性和用户侧便利性、快捷性等因素的多目标优化充电模型，依此模型对区域电网内电动汽车进行有序充电，在保证公平性的基础上，实现最优化有序充电，尽可能保证电网安全稳定运行、提升用户体验和节约成本。运用迭代法、贪心法、优先级法和多级反馈队列等经典算法，解决多目标优化模型的最优解问题。
　　区域电网电动汽车多目标优化充电模型的实现需要电力网、车联网、充电站（桩）联网及其他相关信息的融合。随着行业的发展，在多信息源融合的过程中，会产生海量异构化数据，呈大数据化，采用传统的单机串行化处理模式已经无法满足时间和空间上的需求，其存储和计算都将成为瓶颈。因此，本课题提出并实现了基于云计算平台的电动汽车有序充电监控系统。利用Hadoop开源云计算平台，组建计算集群，实现此类大数据的并行化处理。系统以多目标优化充电模型为核心，设计系统功能，包括数据接收、数据实时与离线处理、数据展示等。设计系统物理和逻辑框架，依此框架搭建Hadoop云计算平台，利用HBase分布式数据库存储电网侧和用户侧数据，利用MapReduce编程框架实现基础性算法，并实现系统功能。
　　课题按照提出问题-需求分析-模型设计-系统设计-系统实现的顺序逐步深入进行研究，提出、设计并实现基于云计算平台的电动汽车有序充电监控系统。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 课题研究意义

1．2 电动汽车有序充电控制理论研究现状

1．3 云计算技术应用现状

1．4 课题主要研究内容

1．5 论文创新点

第2章 云计算概述

2．1 常见的云计算平台简介

2．2 Hadoop开源云计算平台

2．3 本章小结

第3章 区域电网电动汽车有序充电需求分析

3．1 引言

3．2 电动汽车充电电网侧需求分析

3．3 电动汽车充电用户侧需求分析

3．4 电动汽车用户与电网信息互动与融合

3．5 本章小结

第4章 区域电网电动汽车有序充电模型设计

4．1 引言

4．2 基于最小负荷法的最优充电时间预测

4．2．1 算法原理

4．2．2 算法实现过程

4．3 基于最短路径法的充电优化方案分析

4．3．1 图论中常用的最短路径搜索算法

4．3．2 基于图论中贪心策略的最近充电方案

4．4 基于时间序列分析的充电需求侧模型

4．4．1 用户时间需求分析模型

4．4．2 电网分时电价分析模型

4．5 计及用户公平性的充电策略研究

4．5．1 常用作业调度算法

4．5．2 基于多级反馈队列调度算法的有序充电策略

4．6 区域电网内多目标优化充电模型的建立

4．6．1 用户侧多目标优化充电模型

4．6．2 电网侧多目标优化充电模型

4．7 本章小结

第5章 基于云计算平台的电动汽车有序充电监控系统设计

5．1 引言

5．2 电动汽车有序充电控制系统分析

5．2．1 数据接收系统

5．2．2 实时计算系统

5．2．3 Web展示系统

5．2．4 离线处理系统

5．3 系统云计算平台结构分析与设计

5．3．1 系统云计算平台物理结构

5．3．2 系统云计算平台逻辑结构

5．4 本章小结

第6章 基于云计算平台的电动汽车有序充电监控系统实现

6．1 Hadoop云计算平台的搭建

6．2 系统分布式数据库实现

6．3 典型算法实现

6．3．1 基于最小负荷的最优充电算法实现

6．3．2 最短路径算法的实现

6．3．3 基于分时电价有序充电算法实现

6．3．4 基于多级反馈队列的有序充电算法实现

6．4 主要功能实现

6．5 本章小结

第7章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的项目

致谢