电动汽车有线充电和无线充电的管理策略研究

作     者：况祥 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：殷春;刘金华

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：电动汽车 负荷建模 有线充电 无线充电 充电管理策略 

摘      要：电动汽车是一种零排放的新型交通工具,它大大减少对传统化石燃料的依赖,契合当今环境保护和新能源开发的世界共识,因此世界各国纷纷加大对电动汽车的研发投入并且在政策上推动其市场的发展。近年来,电动汽车的市场份额呈现出跨越式的增长。然而,随着电动汽车普及率的提高,巨大的充电负荷势必会对电力系统产生负面性的影响,比如过载、压降、谐波污染,这也反过来影响电动汽车的充电效率和用户体验。这对充电设施的部署和充电秩序的制定提出了要求。本文主要研究电动汽车在不同充电场景下的充电管理策略,旨在提高电动汽车用户的满意度、充电服务提供商的效益和电力系统稳定性,对电动汽车的发展有积极的推动作用。本文首先在第二章介绍电动汽车有线和无线充电技术和原理,并论述电动汽车充电负荷建模分析,为后续章节提供技术背景介绍。然后在第三章和第四章中分别提出针对有线和无线两种充电方式的电动汽车充电管理策略。具体地,第二章对比了两种充电技术的实现方式、充电效率、适用场景和优劣势差异。阐述了不同充电场景下的各类充电方式用户群体的充电行为特点与需求特征,以及不同功能车辆的充电特征。然后针对私家车在公共停车场有线充电和无线充电干道上的充电应用现状进行了概述。分析了电动汽车以有线和无线充电方式接入电网时,对电网产生的影响,给出了通用的电动汽车充电负荷建模流程,这个建模方法会在后续章节的研究中得到使用。第三章针对有线充电方式提出一种高效的电动汽车充电引导方法,推荐适当的充电位置给电动汽车,从而使得充电站充电设施利用率和电动汽车用户的满意度均得到提高。在实际道路地图模型的基础上,通过Floyd算法构建电动汽车有线充电引导模型。该模型的目的是减小电动汽车到达有线充电站的行驶距离,以及提高汽车充电需求与充电设施的匹配程度,以总行驶距离和不匹配度为实际优化参数构成加权总代价函数。优化目标为最小化总代价函数,对三种不同的权重因子进行了算例仿真。结果表明,本方法能够在提高用户的满意度的同时保证充电站的经济效益,能够在两者之间得到合理的平衡。第四章考虑动态无线充电的场景,电动汽车可以在无线充电车道上边行驶边充电,这种充电负荷具有很大的冲击性和不确定性,对供电的配电网带来很大的压力。针对这种无线充电场景提出一种自适应控制算法,对电动汽车的充电功率以及供电来源的供电配比进行优化调节。在代价函数中综合考虑了电动汽车用户的充电满意度、无线充电道路的负荷压力、供电成本以及供电稳定性,使用自适应动态规划算法,通过训练神经网络,估计长期代价函数并最小化,最后得到近似最优的控制策略。仿真结果表明,本方法能够兼顾用户充电满意度和充电道路的负荷压力,同时满足供电成本和供电稳定性的要求。