以电代油 绿色出行 记浙江省智慧城市建设示范试点专项“电动汽车动力服务网络”项目

智慧城市,是利用先进的信息技术,实现城市智慧式管理和运行,进而为城市中的人创造更美好的生活,促进城市的和谐、可持续成长。当前,世界和中国的经济面临着新一轮转型升级,智慧城市建设成为全球城市发展的方向。在此背景下,新能源汽车成为汽车产业升级、城市环境治理、能源替代等方面共同的目标。

电动汽车参与电力系统优化调度的谈判策略

以电动汽车为代表的灵活电力负荷参与电力系统优化调度可以改善系统运行的经济性,对于这类负荷电力公司或相关管理机构应给予适当的经济激励。考虑到电动汽车代理商与电力系统调度机构之间的信息不对称,这部分经济激励应该由电力公司和电动汽车车主代理通过谈判来确定。在此背景下,研究了电动汽车代理商与电力公司针对电动汽车参与日前优化调度的谈判策略。首先,建立了计及电动汽车代理商参与系统优化调度的数学模型和电动汽车代理商的充电需求模型。之后,根据电动汽车代理商和电力公司分别对电动汽车参与系统优化调度为电力公司带来的收益和电动汽车代理可能遭受的损失的估计,分别给出了其谈判报价策略和报价调整策略。最后,以修改的IEEE 30节点系统为例,对所提出的电动汽车代理商谈判策略进行了仿真分析,说明了所提方法的基本特征。

含电动汽车和风电机组的虚拟发电厂竞价策略

对于含电动汽车和风电机组的虚拟发电厂,由于可调度充放电的电动汽车数量和风电机组出力均存在明显的不确定性,这样虚拟电厂在电力市场中参与竞价时就必须考虑这些不确定性。在此背景下,计及上述不确定性因素的影响,并在下述假定的基础上研究了含电动汽车和风电机组的虚拟发电厂竞价策略:风机出力的上下限为随机变量;日前能量市场和调节市场电价均为波动区间已知的随机变量;虚拟电厂中可调度充放电的电动汽车数量足够大,能够在平抑虚拟电厂内的风电机组出力波动的同时参与调节市场竞价。在同时考虑电动汽车电池放电损耗成本以及调节备用被实际调用比例的情形下,构建了虚拟电厂参与日前能量市场和调节市场的联合竞价策略的鲁棒优化模型。之后,采用IBM公司开发的高效商业求解器CPLEX 12.2对模型进行了求解。最后,通过算例对所构建的模型和采用的方法进行了验证,算例结果表明了所建立模型的合理性和求解方法的有效性。

集中充电模式下的电动汽车调频策略

由集中充电站、充换电站、配送站、充电桩等有机组成的电动汽车智能充换电网络建设是应对人口密集地区电动汽车规模化发展的一种较为合理的商业模式。针对集中充电统一配送这种换电模式,考虑到电力市场环境下电力价格不确定性对电动汽车集中充电站有序充电及提供调频容量服务决策的影响,基于对调频容量调用比例和电池损耗成本的分析,构建了单向和双向两种能量传输模式下,电动汽车集中充电站在日前能量市场和日前调频市场协同调度的鲁棒优化模型,以合理制定次日各交易时段的充电计划与所提供的调频服务容量。之后,采用IBM公司开发的高效商业求解器CPLEX 12.2对所发展的鲁棒优化模型进行求解。最后,以一个为8个电池配送站提供充电服务的集中充电站为例,说明了所发展的模型与方法的基本特征。

电动汽车发展的社会综合效益分析

在国内外电动汽车发展受到普遍重视的背景下,有必要对电动汽车发展可以给社会带来的综合效益做系统的分析,对此问题做了探索,试图形成初步的分析方法框架。首先给出了电动汽车与传统汽车的百km能耗和CO2排放量计算公式,据此评估电动汽车相对于传统汽车的节能效益和CO2减排效益。之后,在考虑了电动汽车电池的荷电状态约束、最大充放电功率约束等的情况下,基于电动汽车停驶概率分布和初始荷电量概率分布,构造了确定电动汽车参与平抑风电和常规负荷波动情况下系统所节约的旋转备用成本的优化模型,并采用粒子群算法求解;通过比较无电动汽车参与下系统平抑风电和常规负荷波动所需的备用成本计算出电动汽车提供旋转备用的效益。最后,基于2020年我国电动汽车发展规模预测和电源结构水平计算了2020年我国电动汽车行业可能实现的全社会综合效益。

计及电动汽车充电站作为黑启动电源的网架重构优化策略

基于电池租赁的换电池模式与大规模集中型充电站配合具有商业竞争潜力,有望得到推广。在此背景下,提出了一种计及电动汽车充电站的网架重构优化策略。首先,对充电站可用电池容量建模,得到针对给定系统停电时刻充电站可提供的启动容量。建立了基于双层优化的网架重构模型,在上层模型中,以最大化系统可用发电容量为目标确定发电机组恢复时刻;在下层模型中,以线路充电电容之和最小为目标确定恢复路径。之后,采用机会约束规划处理相关的不确定性因素,并与双层优化模型相结合构建基于机会约束规划的双层网架重构优化模型,进而采用改进的粒子群算法求解该优化问题。最后,以修改的新英格兰10机39节点系统为例说明了所发展的模型与方法的基本特征。

计及电动汽车车主意愿的集成光热充电站优化运行策略

光热发电(CSP)电站具有良好的运行特性,能和电动汽车(EV)充电站联合运行,由此形成的光热充电站具有较好的应用前景。在此背景下,提出了一种CSP电站与EV充电站的集成架构。根据EV车主对充电功率的选择和是否允许EV向电力系统放电,将EV车主细分为激进型、保守型和友好型3种类型,并对不同类型EV的充放电行为进行建模。然后,建立了CSP电站与EV充电站集成系统运行优化的混合整数线性规划模型,以总体运营收益最大为优化目标,并充分考虑了集成系统的发电成本、运维成本、EV采用不同充放电模式的收益以及集成系统各单元之间的功率流约束。最后,采用AMPL/CPLEX求解所建立的优化模型,并通过算例分析说明了所提方法的基本特征。

电动汽车充电站直流接入技术研究综述

针对电动汽车及电动汽车充电站以直流方式接入电网的接口电路、控制方法等问题,对电动汽车接入直流电网的难点技术进行了研究。结合直流配电网技术的发展以及目前国内外已有的研究成果,提出了电动汽车充电站接入直流配电网的合理方式。同时,详细分析了以双向DC/DC变流器为主的接口换流装置的种类与功能,并以是否带电气隔离为切入点,将双向DC/DC变换器分为两类,并从拓扑结构、效率、控制难易等方面深入比较其利弊,最后针对三种典型的双向DC/DC变换器进行了比较与效率分析。研究结果表明,双向三电平变换器以其高效、拓扑结构简单、可靠等诸多优点最适于应用于接口技术中。

基于多信息融合的电动汽车保有量预测模型分析

电动汽车保有量发展趋势预测是电动汽车充/换电服务网络规划建设的重要参考依据,在分析汽车市场发展规律的基础上,选取其主要影响因子,通过多元线性回归法预测汽车市场的发展规模;采用Box-Cox Dogit模型分析电动汽车市场的分担规模,预测电动汽车市场规模的理论最大值;最后通过改进的Bass模型,确定电动汽车市场的内、外部影响系数,并预测其发展趋势,可为电动汽车相关规划提供参考依据。

计及电动汽车充电站的配电网综合优化研究

针对电动汽车充电站接入配电网优化运行这一问题,为达到降低配电网网损和提升网络节点电压质量的目标,在常规的配电网优化措施基础上,就计及电动汽车充电站接入的配电网综合优化问题进行了研究。分析了网络重构、无功优化、电动汽车充电站注入功率三者之间的关系,提出了应用粒子群算法(PSO)对三者进行统一优化的方法,并在IEEE33配电系统上进行了仿真试验。研究结果表明,在综合优化条件下系统的网损最低、电压质量最佳,从而验证了该方法的有效性。

计及可转移充放电量裕度的电动汽车充放电实时调度策略

大量电动汽车(EVs)无序充放电会影响电力系统的安全与经济运行。随着EVs渗透率的逐步提高,研究EVs的有序充放电策略就具有实际意义。首先,在考虑EV充放电可调度时间与可调度电量、用户参与意愿因素的基础上,提出EV可转移充放电量裕度的概念,用于量化充放电量的调度灵活性。构建了计及可转移充放电量裕度的EVs充放电实时调度模型。其次,针对每个调度时段,该模型分两步求取EV充放电调度计划:第一步构建以调度时间区间内的系统总负荷水平的方差最小化为目标的二次规划模型,以求取当前时段EVs总的充电和放电功率;第二步发展以未参与充放电的EVs的可转移充放电量裕度最大化为目标的整数规划模型,求取满足第一步所求EVs总的充电和放电功率要求的充放电调度计划。然后,采用YALMIP/CPLEX高效求解器求解所构建的优化模型。最后,采用算例对所提EV充放电调度策略的有效性进行了验证,仿真结果表明所提EV充放电调度策略较EV随机充放电可明显改善负荷轮廓。

电动汽车充电设施多阶段最优规划

电动汽车充电设施规划对电动汽车普及应用具有重要影响。考虑到未来电动汽车发展存在着很多不确定性,在对充电设施进行规划时就需要对这些不确定性因素进行适当模拟,以确保规划方案的鲁棒性。需要考虑的不确定因素包括电动汽车类型(纯电动汽车或混合动力汽车)、充电或换电、快充或慢充等。目前一般采用的单阶段充电设施规划模型很难全面评估多种不确定性的影响。在此背景下,对考虑不确定性的充电设施多阶段规划问题进行了研究。首先采用随机组合方法,综合生成多组未来发展场景,并采用全局优化方法获得这些场景下的多阶段规划方案。然后,运用数据包络分析方法,以前1阶段规划方案为输入,以不同场景下的后1阶段规划方案为产出,建立了计及不确定性因素的规划方案评价框架,以使得最终规划方案不但能够在前1阶段相对于其它规划方案达到较好的规划目标,而且对下阶段各种发展场景而言,均是较为适用的规划方案,这样就能够较好抵御未来发展的不确定性。最后,以一个包括配电系统和交通系统的两阶段充电设施规划问题为例说明了所提出的方法的基本特征。

换电模式下电动汽车电池移动板的研制与应用

动力电池置换是电动汽车日常换电工作的一项重要程序。针对电动汽车后备箱内电池移动缺乏辅助工具、后备箱饰件极易摩擦破损等问题,分析了后备箱辅助移动板的主体板材及减少摩擦力部件材料,研制了新型的蜂窝式电池移动板。实际应用表明,应用该电池移动板可使换电工作更为轻松省力,提高了安全性和工作效率,减少了车辆后备箱检修维护成本。

电动汽车充电站在配电系统中电气接入点的最优选择

针对电动汽车(electric vehicle,EV)充电负荷在空间中的合理布局等问题,现有相关文献主要围绕充电站的选址和定容展开研究,尚未论及如何确定充电站在所属区域配电系统中的电气接入点。在此背景下,该文针对计及对潮流影响的电动汽车充电站电气接入点的选择问题进行探讨。首先,依据电动汽车出行统计数据拟合结果,获得初始荷电状态(state of charge,SOC)及起始充电时刻分布特性,建立电动汽车充电负荷的概率模型,同时利用蒙特卡洛仿真求解,并采用深圳市电动出租车的实际数据对这种方法做了验证。之后,以节点电压偏差百分数和支路有功功率损耗增量百分数为基础,构造了评价充电站对配电系统潮流影响的综合指标,进而提出了确定充电站最优电气接入点的方法。最后,以修改的IEEE 33节点配电系统为例对所提出的方法进行了说明。

基于神经网络模型的动力电池SOC估计研究

针对电动汽车动力电池荷电状态(SOC)的估计问题,对动力电池的荷电状态估计方法进行了研究。对电池荷电状态的影响因素进行了归纳,提出了基于反向传播神经网络(BP神经网络)的动力电池荷电状态估计方法。利用汽车仿真软件ADVISOR对电动汽车行驶典型的汽车测试工况进行了模拟,得到了电动汽车动力电池荷电状态与电池的充放电电流、温度之间的关系。对得到的训练样本数据进行了归一化处理,经过训练,得到基于BP神经网络的动力电池荷电状态估计模型。同样,利用ADVISOR软件得到的测试数据,对得到的神经网络模型进行了测试。研究结果表明,该模型的估计值和输出值之间的误差最大值为4%左右,模型的精度符合动力电池荷电状态估计的使用要求。

智能配电系统的发展现状与展望

随着分布式发电、电动汽车、智能电表和新一代无线通信等的发展,以及通过电价机制实现需求侧管理,配电系统的状况逐步发生变化,智能配电系统应运而生。作为未来智能电网的重要组成部分,智能配电系统可以充分利用自身的灵活性对资源进行优化配置,也有能力参与上层输电系统的优化调度或市场化运行。在过去的10多年间,国内外不少学者对未来配电系统的组成、体系架构、规划方法、运行策略等进行了比较广泛的研究,逐步建立了智能配电系统的概念。在此背景下,对含电动汽车的智能配电系统的研究现状做了评述并对将来的发展进行了展望。首先分析了智能配电系统的体系构成,并给出了一种系统架构;之后对智能配电系统的组成部分和核心技术进行了分析,并指出了有待研究或进一步研究的问题。最后,就智能配电系统的规划、设计、运行与控制等方面所面临的挑战做了探讨。

电动出租车充电负荷的时空随机分布特性

随着电动汽车(electric vehicle,EV)普及程度的不断提高,其充电负荷的时空分布随机特性给电力系统安全与经济运行带来了挑战。在此背景下,提出一种计及电动出租车行为时空随机特性的充电负荷分析方法。首先,针对乘客出行特性和2种充电运营模式即快速充电和换电模式,分析电动出租车的行为模式。接着,通过对城市交通路网进行网格划分,确定各交通小区的地理坐标信息。然后,基于网格化的交通路网,构建描述电动出租车行驶、目的地与路径选择、充/换电行为的数学模型并采用蒙特卡洛仿真实现。最后,以杭州市电动出租车的运行情况为例说明所提方法的基本特征,计算电动出租车的日充电负荷,比较2种充电运营模式对充电负荷时空随机分布特性的影响。

直流充电桩检测车研制

近年来,国内直流充电基础设施的数量急剧增多,为了保证直流充电桩供电安全性和可靠性,对直流充电桩安装前后进行全面精确地检测非常重要。本文研制了一台直流充电桩检测车,该检测车可以模拟电动汽车充电过程,对直流充电桩控制兼容性和通信兼容性进行测试,包括对模拟正常充电过程中直流充电桩输出电流电压进行监测,对模拟充电故障过程中直流充电桩的控制性能和通信性性能测试。该检测车的研制有效地提高了充电桩检测效率,大大地提升了充电桩运行的安全性和可靠性。