论文题名: | 电动汽车充电站规划及充电管理策略研究 |
关键词: | 电动汽车;充电站;定价策略;有序充电 |
摘要: | 目前,传统的化石能源正在枯竭,然而在世界经济飞速发展、社会条件和科技水平也大幅进步的大环境下,人们对能源的需求越来越高,同时随之而来的是各种环境问题。电动汽车(ElectricVehicle,EV)因其节能环保等优点得到了大力推广。随着电动汽车在汽车领域所占的比重不断增加,相关的服务设施和服务政策应得到相继的建设与完善,为大量电动汽车用户提供便利的设施和满意的服务。因此,本文首先对电动汽车充电站(Chargingstation,cs)与分布式电源(DistributedGeneration,DG)进行了联合配置,该方案兼顾了规划经济性和电压水平两个优化目标,为后续研究提供了合理的配置方案;其次,针对通过运营中的充电站充电的电动汽车群体,研究了引导用户充电行为的充电站运营电价策略;最后,针对直接入网充电的电动汽车,对考虑不确定性的电动汽车充电管理策略进行了研究。本文的研究内容具体如下: 首先,为实现给大量电动汽车提供合理便捷的充电设施的目的,提出了一种电动汽车充电站与分布式电源的联合选址定容方案,在计及多类型电动汽车时空特性以及分布式电源输出功率随机性的基础上,以综合投资-运行成本的最小以及电压水平最优为优化目标,建立了电动汽车充电站与分布式电源多目标协同规划模型,随后对多目标函数采用模糊隶属度方法进行处理,将其转化为最大化隶属度满意度的单目标函数进行求解。最后通过仿真对比了不同规划方案下的优劣,并对仿真结果进行了分析,结果证明了考虑多目标的规划方案更能提高分布式电源的渗透率,在更合理的对电动汽车充放电进行调度的同时,促进新能源的消纳,提高系统电压的稳定性。 其次,针对通过电动汽车充电站接入电网充电的电动汽车群体,提出一种考虑配电网安全约束和用户充电行为的电动汽车充电站定价策略。首先下层充电站运营商以自身收益最大化为优化目标,电动汽车车主以充电费用最少为优化目标,建立了主从博弈优化模型,其次利用KKT条件、线性规划、对偶定理等理论将该主从博弈模型向混合整数线性规划问题转化,求解得到兼顾运营商、EV用户利益的运营商日前定价策略,EV用户根据充电价格制定EV用户的充电计划;然后上层配电网结合充电站上传的充电负荷,负责进行潮流计算,并根据潮流计算结果,依据节点电压约束、支路潮流约束等安全运行约束,进行安全校验并下发安全校验结果。最后通过仿真算例验证了提出的价格策略能兼顾充电站和EV用户利益,同时保证在该策略下的EV入网充电防止了支路功率越限和节点电压越限等问题的发生,能够保证配电网的安全运行。 最后,针对直接接入电网充电的电动汽车群体,结合虚拟引导价格进行了考虑电动汽车不确定性的充电管理策略研究。首先,搭建了电网-电动汽车双层有序充电管理模型,上层电网结合实际的负荷曲线,采用引导电价机制,以负荷峰谷差最小为自身的优化目标,下层电动汽车用户以在虚拟电价下充电费用最小为优化目标,制定了自身的充电计划,对电动汽车充电进行有序管理实现了电网的削峰填谷。其次,考虑到电动汽车作为交通工具的属性,受用电需求等不确定因素的影响,用户响应行为具有很大的不确定性,利用K-means聚类算法得到典型场景,采用场景法建立了考虑电动汽车行为不确定性的充电管理模型,对电动汽车进行了有序充电管理研究;最后通过仿真算例对所提的充电管理策略进行了仿真验证,结果证明了电动汽车有序充电与无序充电时相比,配电网的负荷峰谷差减小,同时电动汽车的行为不确定性增加了自身的充电费用。 |
作者: | 李泽新 |
专业: | 电气工程 |
导师: | 吴秋伟 |
授予学位: | 硕士 |
授予学位单位: | 山东大学 |
学位年度: | 2022 |