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锂离子电池储能系统的设计与充电管理策略研究

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电力科学与工程 2017年第7期33卷 22-25页

作者：张志峰陈楚湘王运成信息工程大学理学院河南郑州450001

为了实现锂离子电池储能系统的有效能量管控,首先对由大量锂离子电池组成的储能系统的组织结构设计进行了研究,提出了分组、分层次、自治的设计方法;然后针对设计的电池储能系统提出了一种基于电池荷电状态(SOC)的充电管理策略,以提高... 详细信息

为了实现锂离子电池储能系统的有效能量管控,首先对由大量锂离子电池组成的储能系统的组织结构设计进行了研究,提出了分组、分层次、自治的设计方法;然后针对设计的电池储能系统提出了一种基于电池荷电状态(SOC)的充电管理策略,以提高其充电效率,延长其使用寿命,保证其长期稳定运行。实验结果表明,该管理策略可以有效提高锂离子电池储能系统的充电效率。

关键词：锂离子电池储能系统充电效率 SOC 充电管理策略

基于Multi-Agent的电动汽车多目标综合最优充电管理策略

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信息记录材料 2020年第6期21卷 225-227页

作者：付国忠吴昊唐源张志强张进强中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室四川成都610213

电动汽车即插即充的无序充电模式会给电网带来负荷波动增大和峰上加峰的影响。对此,本文提出基于Multi-Agent的电动汽车有序充电的管理策略。将电网、各个充电站及电动汽车均分别看作一个Agent智能元,各Agent智能元通过通讯进行信息交... 详细信息

电动汽车即插即充的无序充电模式会给电网带来负荷波动增大和峰上加峰的影响。对此,本文提出基于Multi-Agent的电动汽车有序充电的管理策略。将电网、各个充电站及电动汽车均分别看作一个Agent智能元,各Agent智能元通过通讯进行信息交流形成一个Multi-Agent系统(MAS)。建立以电网负荷波动限制、电网峰值限制和用户需求的三个目标满意度综合最优的目标函数,结合PSO粒子群算法和多目标归一化算法做出统一评价,优化配电网分配给充电站的功率值,实现多目标综合最优的充电管理。仿真说明该算法的有效性。

关键词： Multi-Agent 电动汽车 PSO算法多目标充电管理策略

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电动汽车有线充电和无线充电的管理策略研究

电动汽车有线充电和无线充电的管理策略研究

作者：况祥电子科技大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：电动汽车负荷建模有线充电无线充电充电管理策略

规模化插电式混合动力车提供调节服务能力评估

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电力系统及其自动化学报 2016年第4期28卷 85-90,102页

作者：刘宣韩亮高琛张海龙王丹王守相国网计量中心北京100192 天津大学智能电网教育部重点实验室天津300072 国网福建省电力公司电力科学研究院福州350012

插电式混合动力车PHEV(plug-in hybrid electric vehicle)可视为电网中的移动储能装置,大量的成规模的PHEV引入电网可以为电网提供额外的调节服务能力。首先阐述了单个PHEV并网充电的基本原理,然后建立了规模化PHEV的充电功率模型,接着... 详细信息

插电式混合动力车PHEV(plug-in hybrid electric vehicle)可视为电网中的移动储能装置,大量的成规模的PHEV引入电网可以为电网提供额外的调节服务能力。首先阐述了单个PHEV并网充电的基本原理,然后建立了规模化PHEV的充电功率模型,接着在此基础上提出了满足系统和用户用电满意度的双目标的规模化PHEV充电管理需求响应控制策略。最后通过仿真算例表明规模化PHEV能够实现系统辅助服务。并分析了用户用电满意度、系统控制起始时刻,两个重要参数的设置对于PHEV调节辅助服务能力的影响。

关键词：插电式混合动力车(PHEV) 辅助服务充电模型充电管理策略

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应用于电动汽车的电池充电管理系统

应用于电动汽车的电池充电管理系统

作者：陈如尹福州大学

学位级别：硕士

基于电池能源的动力汽车正逐步走进我们的生活,动力电池的充电技术成为电动汽车推广的瓶颈之一,行之有效的动力电池充电管理策略可以提高充电的效率,保护电池和充电设施的安全。目前传统的电池管理系统存在充电方式单一,充电策略固定以... 详细信息

基于电池能源的动力汽车正逐步走进我们的生活,动力电池的充电技术成为电动汽车推广的瓶颈之一,行之有效的动力电池充电管理策略可以提高充电的效率,保护电池和充电设施的安全。目前传统的电池管理系统存在充电方式单一,充电策略固定以及电池端和充电机通讯不畅等问题,本文在对充电管理策略研究的基础上,设计了一套基于电池状态的自适应充电管理系统,由电池端充电管理子系统和充电机端管理子系统组成。在电池端充电管理子系统中,微控制器通过前端采样电路实时采集电池的参数,实现对电池状态分析,充电策略调整,电池故障在线诊断等功能;同时基于标准的充电协议实现与充电机的通讯,实时传输充电参数,以供充电机调整输出的电能。充电机端管理子系统实时监测充电机的输出,同时解析电池端传送过来的充电参数并及时答复,配合电池端充电管理子系统完成充电管理工作。在充电管理算法的研究上,本文首先基于一阶RC电路模型对动力电池进行建模,并通过HPPC测试确定模型的参数。选择折中安时积分和开路电压法的方式来估算剩余电量(SoC),以及结合扩展卡尔曼滤波和增强的库伦计数法实现健康程度(SoH)的在线估算和定期校正。其次,根据建立的电池模型,在Simulink环境中基于三段式充电策略模拟仿真电池的充电过程。仿真结果表明,升高充电电流对于充电总时长和充电效率的收益并非全局线性提升的,而无法被接受的能量会转换成热能造成电池温度的升高,影响电池的寿命和充电的安全。根据该结果,本文设计了一种基于电池状态的在线充电电流优化策略,该策略通过充电前的待充入容量、SoH和环境温度来确定起始充电电流和电流最佳优化边界,采用模糊自适应控制算法(FAC)在恒流阶段内基于电池温度变化率对充电电流进行实时的调整和局部的寻优。最后,本文对诊断电池充电安全故障常用的带有延迟时间的阈值比较法进行了改进,使故障阈值和检测延迟的时间能根据电池状态进行自适应调整。系统通过实际充电测试,相比于传统充电策略,采用了优化策略控制下的充电过程,电池温度能保持平稳,充电总时长和充电效率总收益得到提升。同时系统也能及时诊断并响应电池故障,保护电池的充电安全。总体性能测试结果表明,本系统实现了预期功能,并在汽车动力电池充电管理技术问题上提供了一定的解决思路,对当前电动汽车的推广应用具有一定的意义。

关键词：电动汽车动力电池充电管理策略在线优化自适应控制

计及电动汽车协同响应的“车路网”耦合系统可靠性评估及充电基础设施规划研究

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计及电动汽车协同响应的“车路网”耦合系统可靠性评估及充电基础...

作者：孟锦鹏四川大学

学位级别：硕士

当下,物质文明不断膨胀,环境保护难以跟上经济发展的步伐。伴随居民消费水平不断提高而来的是化石能源等自然资源的急剧消耗。这带来了一系列严重的生态问题,如空气污染,温室效应等。电动汽车作为一种新型的绿色交通工具,具有排放低,噪... 详细信息

当下,物质文明不断膨胀,环境保护难以跟上经济发展的步伐。伴随居民消费水平不断提高而来的是化石能源等自然资源的急剧消耗。这带来了一系列严重的生态问题,如空气污染,温室效应等。电动汽车作为一种新型的绿色交通工具,具有排放低,噪音小等传统燃油汽车不具备的优点,获得了越来越多用户的青睐,也得到了各国政府的政策推广和新能源车企的科研投入。电动汽车在“车路网”耦合系统中作为路网和电网的连接媒介,需要承担重要的作用。大力推广电动汽车的使用不仅可以节能减排,而且可以分布式消纳可再生能源的发电量。由于电动汽车的规模不断扩大,其充电需求也随之增长迅速,已经成为电力负荷中不可忽视的一个群体。但电动汽车与传统电力负荷的不同之处在于,电动汽车具有可移动性,其充电负荷在时间和空间上难以预测,因此大规模电动汽车接入电网时可能会对电网可靠性造成巨大影响。因此,有必要对电动汽车接入电网时的充电行为进行研究。从另一方面来说,正是由于电动汽车的可移动性以及电池的充放电特性,使得通过管理电动汽车集群的充放电行为从而调控实时用电负荷成为了可能。在电网供电不足的紧急情形下,电动汽车集群可作为柔性负荷减缓电网压力,甚至作为移动储能为电网提供备用电能,这种充电管理策略为电网提供了一种紧急备用方案的选择。通过应用提出的充电管理策略,将在电网供电不足时有效提升电网运行可靠性水平,但需要注意的是,由于过程中涉及电动汽车集群的充电管理,因此可能会影响车主的预定行程,降低电动汽车出行可靠性。为了兼顾电网运行可靠性及电动汽车出行可靠性,本文以“车路网”耦合系统为研究对象,研究综合提升双网可靠性水平的规划方法。电动汽车作为电网和路网的共同参与者,其充电行为会对耦合系统的可靠性产生影响,电网运行可靠性在时序上是变化的,电动汽车出行计划以天为单位相对独立。综合考虑这些特点,本文提出了一种基于准序贯蒙特卡洛模拟法的耦合系统可靠性评估方法,更真实更有效率地还原了耦合系统在时域上的运行状态。为了在兼顾考虑耦合系统可靠性水平的基础上研究充电基础设施的规划问题,本文引入了交通网拓扑信息,通过分析规划区内候选规划位置的可靠性提升水平,提出了利用关联分析求解复杂充电基础设施规划方案叠加下的简化方法。提出了一种面向可靠性的多目标优化规划模型,将电网运行可靠性和电动汽车出行可靠性同时作为优化目标,得到耦合系统可靠性均衡提升的最优规划方案。论文主要工作如下:提出了一种电网供电不足情形下的电动汽车充电管理策略。基于电动汽车出行链和交通网拓扑信息,构建了电动汽车-路网-电网耦合系统,引入充电集和放电集概念,将耦合系统中的电动汽车集群归类,用以描述车主的充电意愿和充电能力。在电网出现供电不足的紧急情形下,将电动汽车的充电管理策略分为三个阶段,根据供电缺额动态调整电动汽车集群的管理方式,通过减小充电负荷或提供备用输出缓解电网压力。提出了一种电动汽车协同响应的耦合系统可靠性评估方法。设计了一系列新的耦合系统可靠性指标,对电网供电不足紧急情形下的供电缺额进行建模,并基于供电缺额对耦合系统进行准序贯蒙特卡洛仿真,分析了耦合系统的可靠性指标。在可靠性评估的基础上进行充电基础设施的新建或扩建规划,提出一种面向可靠性提升的多目标优化规划方法,以电网运行可靠性和电动汽车出行可靠性为优化目标,基于关联分析方法分析耦合系统可靠性指标与规划方案间的关联关系,得到关联简化下的最优规划方案。以某路网-电网耦合区域的规划结果验证所提方法的有效性,结果显示经过规划后该区域双网可靠性均有明显提升,为进一步分析复杂场景下的规划结果打下基础。提出了考虑多类型充电基础设施协同服务的典型场景规划模型。将电动汽车集群按照车型划分,车型的差异将会反映到充电功率的偏好差异,因此引入了多类型充电基础设施协同服务模型,对不满足车主充电偏好的情况予以惩罚。以IEEE RTS系统为例建立了若干典型场景,在不同的耦合系统输入条件下评估规划方案的可靠性提升水平,为电动汽车充电管理策略的制定及未来充电基础设施的规划方案提供参考。

关键词：电动汽车充电管理策略 “车路网”耦合系统可靠性评估充电基础设施规划关联分析