基于虚拟电厂的充电网实践

阐述虚拟电厂中的充电网技术和发展现状。因虚拟电厂对分布式能源能够进行灵活有效地管理,使其逐渐发展成为电网及能源互联网中的重要组成部分,而充电网则是对虚拟电厂的有效实践。

电动汽车快速充电网综合评估指标体系与方法

合理评估电动汽车快速充电网对其规划方案决策和运行薄弱环节改善有着重要意义,是促进电动汽车发展的重要环节之一。为此,构建了电动汽车快充网的综合评估体系。首先,结合快充网的多重属性,分析电动汽车快充网-用户-交通网-配电网之间的耦合交互关系,提出快充网运行水平、用户体验度、交通网运行影响度和配电网运行影响度四个准则,并在准则下构建相应的评价指标,形成了具有目标层、准则层和指标层的综合评估指标体系;其次,利用层次分析法和熵权法分别确定准则层和指标层权重,结合层次递推的模糊综合评价方法,量化快充网对各主体的影响并进行综合评估;最后,通过对某城市4种快充网进行综合评估,验证了所提方法的有效性。

低碳目标下电气化交通网最优定价策略

作为降低化石燃料消耗、缓解环境危机的有效途径,采用电动汽车(EV)替代燃油汽车(GV)越来越受到人们的重视,这促进了EV的发展和普及,使城市交通网(UTN)和配电网(PDN)的运营紧密耦合。本文从充电网运营商(CNO)自身利益最大化的角度出发,解决电动汽车充电站(EVCS)最优充电定价问题。计及UTN和PDN的相互影响,并保护各个部门的隐私信息。综合考虑GV和EV的碳排放,通过充电价格调控EV充电行为,使充电负荷在不同PDN之间转移,促进电气化交通网的最优经济-低碳运行。数值算例验证了所提出模型和方法的有效性,以及CNO优化定价对电气化交通网的影响。

自主可信网联汽车充电桩系统

网联汽车充电桩与充电桩管理云平台正面临着密码机制薄弱、数据通信安全性差等信息安全问题。设计了实现自主可信网联汽车充电桩系统,以商用密码算法为主体,实现公钥的安全分发与服务端身份的可靠认证;使用联盟链Hyperledger Fabric作为系统的区块链底层平台,对数据通信所用的密钥进行存储与管理,实现访问信息可追溯和访问实体的不可否认性。与传统集中式充电桩系统相比,该系统以身份为中心,构建新的安全边界,助力我国智慧交通与车联网发展。

无人机辅助的无线可充电传感网充电路径规划方案

针对传统无线可充电传感网(WRSNs)存在传感器节点较为分散导致的充电效率低问题,提出了一种基于对WRSN进行分簇的无人机(UAV)充电路径优化方案(Optimized Charging Path Scheme, OCPS).方案首先将目标区域根据聚类算法划分为不大于充电器最大可覆盖范围的子区域并称其为簇;然后确定各簇区域锚点以及优先级并对充电最优路径进行选择;最后借助无人机给所有簇内传感器节点充能并返回充电中心(Charge Center, CC).仿真实验验证了方案的可行性,实验结果与AEC、MUC方案相比,OCPS方案的充电效率分别提高了约19.5%、27.9%,平均饿死节点数分别降低0.3、1.2个.与CRP、HCCA方案相比,OCPS的飞行长度与充电时长都有明显缩短.

混合动力船舶双向充电装置高性能控制策略

充电装置作为混合动力船舶最重要的组成之一,保证了系统主交流电网与主电池之间的能量转换。因此,研究其控制策略以及充电效率等问题对今后混合动力船舶的发展具有重要的指导意义。基于此,本文首先针对混合动力船舶充电装置的电路拓扑进行了分析。其次,重点对系统中不同工作模式的控制策略进行了研究,在充电和馈网模式下,提出了一种基于三相PWM整流器的预测直接功率控制的新型整体控制策略,对传统的控制策略进行了改进,简化充电/馈网模式的控制策略并提高了充放电效率和集成度。最后通过Simulink软件的仿真平台以及样机实验平台,仿真和实验分析验证了所提出控制策略的有效性和准确性。

以无线充电传感网为例改进基于CDIO的“程序设计基础”课程教学计划研究

我国本科教育存在过分追求研究型模式的问题,虽然有很多研究提出各种培养应用型人才的方法,但是这些方法仍然存在片面追求提高动手能力而没有强调综合能力的提升、实施成本过高、缺乏具体可行措施等缺点。结合当前我们开展的关于无线充电传感器网络的科研项目,以已经建立的科研平台和获得科研成果作为具体实施载体,利用CDIO工程教育模式,设计一套切实可行的培养学生综合能力的教学体系。我们以"程序设计基础"课程作为试点,改进课程的教学计划,使学生能在专业前沿技术为背景的项目中学习基础理论,增加了学生的兴趣和主动性。试点获得了良好的结果,学生的成绩和积极性明显提高,为我们将来进一步地深化改革和推广应用打下了坚实基础。

充电站直流微网虚拟直流电机控制策略及其动态特性分析

电动汽车负荷的投切易造成充电站直流微网(Direct Current Microgrid,DC-MG)母线电压振荡甚至失稳。为平抑电压波动,通过分析系统惯量来源提出一种可改善系统阻尼特性和惯性效应的虚拟直流电机控制策略。建立该控制策略下Boost电路的小信号模型,推导出直流电压与输出电流之间的小信号传递函数,分析充电站受到扰动时母线电压的动态特性。利用二阶简化模型的零极点分布分析控制参数对动态响应过程的影响,用于指导控制参数的选取。仿真结果验证了所提控制策略的有效性和可靠性。

无线可充电传感网的高能效移动充电策略

采用无线能量传输技术的移动充电在无线可充电传感网的能量供给中扮演着重要角色。现有相关研究通常忽略了节点在等待充电时的能耗,简化对节点剩余能量阈值的假设,容易使节点耗尽能量而暂停工作。针对这一问题,文中提出一种新的移动充电策略,建立一种节点剩余能量预测模型以匹配节点的充电需求,分别构建了带权路径最小化以及基于带权路径的能量分配最大化问题,并分别采用遗传算法与线性规划对两者进行求解。通过仿真对所提移动充电策略进行了评估并与现有研究进行了对比。结果显示,所提移动充电策略有更高的移动充电能效,可维持网络长期正常工作。

无线可充电传感器网络能耗分级充电策略

在传统的无线传感器网络中,有限的电池能量会限制传感器网络的寿命。而在无线可充电传感器网络中,能量可以通过无线方式给传感器充电,延长传感器网络的寿命。利用充电小车等移动设备对无线传感器网络进行能量补充时,在一个充电周期内减小充电小车的移动总路径,可以有效减少经济成本。基于无线可充电传感网中各节点的能耗差异性,结合蚁群算法和对旅行商(TSP)问题的研究,提出了基于能耗分级的非固定周期和固定周期两种小车充电策略。仿真结果表明,与传统的充电策略相比,两种新策略均能有效减少充电小车的移动总路径。

电力物联网建设环境下可充电无线传感器网络能效与路由优化策略

电力物联网的建设可以全方位提高电力系统各个环节信息感知的深度和广度,实时监测和掌控各环节重要设备的运行参数,提升电力系统的分析、预警、自愈及灾害防范能力;传感器件是对电力物联网各环节信息进行深度掌握最关键的环节,然而,复杂的工作环境增加了更换传感器件电池以及人工维护的难度,网络节点供能成为制约电力物联网发展的关键问题;针对此,根据电力物联网建设形势下智能巡检的场景特点,选择具备较强抗电磁环境干扰能力的磁共振充电方式,设计了面向电力物联网的可充电无线传感器网络架构,研究传感器节点的能量管理策略,提出变电站智能巡检场景下可充电WSN的负载均衡路由优化算法,并通过仿真验证在可充电条件下提升无线传感器网络工作寿命的有效性,解决传感器节点能量受限的难题,从而提升传感网络的可靠性和稳定性,为电力智能巡检的开展创造有利条件。

基于强化学习的无线可充电传感网移动充电路径优化

无线传感器网络在环境感知、目标跟踪等方面占据了重要地位。为了能够及时地为传感器节点补充能量,提出了一种基于强化学习的低功耗、高能效的移动路径充电算法。无线传感器网络采用移动充电车对传感器节点进行充电,将Q-Learning算法与epsilon-greedy算法相结合,以最短路径依次完成所有传感器节点的充电。现有的相关研究通常忽略了传感器节点自身所能承受电量的最大值,容易导致传感器节点因充电过程中电量超出最大值而暂停工作,因此限制了移动充电车的充电时间。结果表明,所提移动充电策略的效用更高,与传统的Q-Learning算法和贪心算法相比,训练周期大幅度下降且实现了能量利用率最大化。

基于中继多跳模型的传感网络充电方法研究

在保证无线可充电网络能够持久运行的情况下,文中基于中继多跳充电模型,研究了最大化传感网络中充电小车的能量利用率问题。针对该问题,提出了中继节点选择算法和路径规划算法。中继节点选择算法用于从传感器节点中选择中继节点,并作为充电小车的停靠点,将节点在中继范围内的覆盖数量作为选择依据。路径规划算法基于哈密顿回路再优化为充电小车规划移动路径。得益于中继多跳充电模型和上述算法,充电小车能够减少移动能量损耗,提高能量利用率。通过仿真实验对比了NJNP、TADP这两种策略以及不同规模网络下的效果。结果表明,所提出的方案在能量利用率方面提高了约15%~25%,并且在大规模传感器网络下有良好的效果。

可充电概率传感网络中的充电小车休息时间最大化方法

在保证无线可充电传感网中目标点持久覆盖的情况下,基于概率监测模型和多节点充电模型,对最大化传感网络中充电小车休息时间比例问题进行研究。文中通过放宽节点不可死亡的限制,提出基于单位子簇的充电选择算法和基于全局的重聚类启发式算法。将目标点周围冗余的传感器构建成目标簇并根据贪心思想划分子簇。充电小车以子簇为单位服务覆盖过程中的充电请求,通过调整子簇内距离要求并对全局请求节点重聚类来选择锚点进行充电,从而降低子簇的混合增益,减少锚点数量。仿真实验表明,与单节点充电模型相比,新算法可将充电小车的休息时间提升10%~15%。

基于定向充电模型的最大化网络累计充电增益

在保证无线可充电传感器网络持续运行的前提下,基于移动定向充电模型,文中研究了最大化网络中传感器节点累计充电增益的充电小车优化调度问题。针对提出的问题,系统化地设计了停靠点选择和路径规划的近似算法。停靠点选择算法在最大化充电覆盖效用方向的基础上,为充电小车选择最佳充电方向,采用最大化覆盖效用总和为充电小车选择停靠点。基于TSP的路径规划算法,为充电小车规划移动路径,可以显著减少行驶消耗。文中通过模拟仿真实验对比了不同因素的影响。实验结果表明,相比于全向充电,在不同网络规模与传感器密度的环境下,文中所提出的充电策略可以提升10%~60%的网络累计充电增益。

充电站微网拓扑结构及容量配置研究

文中通过Powerfactory软件搭建交直流混合微网模型,并结合实际工程问题,给出含交直流混合微网拓扑中光伏配置方案。通过Homer软件搭建交直流混合充电站微网模型,并结合实际平台给出交直流混合充电站微网的最优容量配置。相比于其他相关研究内容,文中综合考虑了购电电价对容量优化配置的影响,并揭示了各装置主体之间的耦合关系对容量优化配置的影响。

基于强化学习的多无人机WRSN充电路径规划方案

针对无线可充电传感网(WRSNs)存在的充电难、效率低等问题,提出了一种多无人机协同无线可充电传感网充电路径规划方案(MC-CPP).首先描述了多无人机路径规划问题并建立了数学模型,然后针对问题模型提出了相应的深度强化学习(DRL)算法,算法借助了神经网络、贪婪策略和经验回放等获取无人机的充电飞行路径;最后无人机沿着规划的路径为网络中各待充电节点进行充电.实验结果表明,与传统Q学习方案相比,MC-CPP方案在获得了较优规划路径的同时,不仅能够减少充电无人机的数量和强化学习迭代次数,而且提高了无人机的能量利用率;与TSCA、NJNP、GC等方案相比,该方案能有效减少无人机飞行时间、节点死亡的数量及无人机能量消耗.

物联感知环境下电动汽车充电等待时间分布的预测方法

已有的充电站等待时间研究往往忽略不同车辆充电需求的时变差异性,为全面描述充电等待时间的时变规律,文中提出了物联感知环境下电动汽车充电等待时间分布的预测方法。首先,确定充电站到达车辆数分布和充电时长分布,采用M/G/n排队模型模拟充电站排队等待系统,求解电动汽车充电等待时间分布函数。其次,建立用户选择充电站效用函数,利用Multi-logit模型对各个充电站内的充电需求进行预测。再者,根据充电需求预测值和网联充电站实时数据更新平均到达率、服务时间变异系数,提出电动汽车充电等待时间短时分布的预测算法。最后,以某城市某区域为例,验证了该分布的准确性,并通过路径选择分析了充电等待时间分布和可靠性对充电站的影响,为减少充电站排队拥堵和均衡电网负荷提供决策依据。

内蒙古电力科技园智能微电网运行特性研究

对内蒙古首个智能微电网——内蒙古电力科技园智能微电网进行了并网转离网试验,结果证明:当主网失电时,借助储能系统,微电网可以在7 s内完成由并网转离网模式切换。作为网内扩容的前期研究,比较了12个月微电网内2种额定功率均为10 kW的光伏及风力发电系统的发电情况,前者月均发电量比后者高82.5%,因此建议后续微电网电源的接入选择应以光伏系统为主。设计了一种离网的电动汽车充电方案,并使用网内RLC负载模拟电动汽车进行30min的充电试验,从功率平衡角度证实了该充电方案的可行性。

城市住区补建电动汽车充电设施的策略与方法研究

随着电动汽车的数量日益增长,充电设施与电车之间的矛盾进一步加剧,充电基础设施的建设日益受到重视。本文在解读当前我国汽车充电设施发展趋势的同时,总结已建住区中补建充电设施遇到的问题,依据已建住区的实际情况,提出了补建充电设施的策略,并提出了具体的方法。最终达到近期充电难题缓解和远期充电设施网络化布局,满足住区对充电设施的需求。