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基于最大熵理论的多类型电动汽车充换电站规划

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电工电能新技术 2015年第9期34卷 29-32,56页

作者：吴健生李小舟北京大学深圳研究生院城市人居环境科学与技术重点实验室广东深圳518055 北京大学城市与环境学院地表过程与模拟教育部重点实验室北京100871

基于最大熵理论,提出一种多类型电动汽车充电站规划方法。本文在分析不同类型电动汽车充换电方式的特点后,定义电动汽车分布熵描述电动汽车充电站容量分布与充电负荷的重合程度,采用多目标方式建立多类型电动汽车充换电规划模型;定义不... 详细信息

基于最大熵理论,提出一种多类型电动汽车充电站规划方法。本文在分析不同类型电动汽车充换电方式的特点后,定义电动汽车分布熵描述电动汽车充电站容量分布与充电负荷的重合程度,采用多目标方式建立多类型电动汽车充换电规划模型;定义不同目标的满意度函数,使用遗传算法对模型进行求解。最后,通过一个25节点的路网图,与仅考虑投资收益目标而不考虑均衡度的最小投资收益差法进行对比,说明了本文方法的有效性。

关键词：电动汽车充电站规划充电模式最大熵

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城市电动汽车充电站选址与定容方法研究

城市电动汽车充电站选址与定容方法研究

作者：刘耀辉上海电力学院

学位级别：硕士

随着电动汽车(EV)技术的发展和推广,EV被越来越多的用户所接受。EV的迅速发展同样离不开配套设施的发展,其配套设施的建设与完善也日益受到人们的关注,很多国家都在进行EV充电站的建设,如何在满足规划区用户充电需求的前提下实现充电站... 详细信息

随着电动汽车(EV)技术的发展和推广,EV被越来越多的用户所接受。EV的迅速发展同样离不开配套设施的发展,其配套设施的建设与完善也日益受到人们的关注,很多国家都在进行EV充电站的建设,如何在满足规划区用户充电需求的前提下实现充电站规划效益的最大化是近年来专家与学者们的研究热门。首先,对城市地区EV的多种充电特性进行了研究。对单台EV单日内的常规充电需求、快速充电需求、V2G需求特性进行研究:基于私家车用户、出租车的出行习惯,用蒙特卡洛法分别构建了EV常规充电需求、快速充电需求模型;引入经济学的相关知识,构建放电价格与V2G需求间的函数关系,并用蒙特卡洛法构建放电需求特性模型。其次,以EV常规充电特性和V2G特性为基础,研究EV有序充、放电对电网负荷曲线削峰填谷影响,以城市电网负荷曲线方差为目标函数,制定最优的充电放电时段及电价,引导EV用户参与削峰填谷。由于电网负荷曲线在不同的季节、双休与工作日具有不同的特性,对四个季节典型的工作日与双休日电网负荷曲线均进行了仿真,针对不同的情景制定不同的最优时段与电价方案。最后,基于EV快速充电特性,提出了一种EV充电站选址与定容模型。选址模型以城市网路节点的分布作为快速充电需求的负荷分布,根据总充电需求及单座充电站容量的上下限提出了选址方案的分类方法。结合城市可接入负荷点结构,构造以用户充电成本为目标函数、基于遗传算法和加权伏罗诺伊图对各类方案进行初步选址的局部寻优方法。以充电站运行维护成本和用户充电成本之和(综合成本)为目标函数,选出所有最优方案中综合成本最小的分布方案;定容模型是在最优分布方案的基础上,基于排队理论,对各充电桩的建设成本和用户排队充电的时间成本进行研究。该模型可根据各充电站服务范围及权重的不同合理配置各充电站的容量。

关键词： EV 充电站规划排队理论削峰填谷加权伏罗诺伊图

电动汽车充电桩网络中的数据推断与充电站选址定容问题研究

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电动汽车充电桩网络中的数据推断与充电站选址定容问题研究

作者：李进阳中国科学技术大学

学位级别：硕士

尽管电动汽车市场增长迅速,但由于电动汽车电池容量有限和充电不便,大众仍然普遍担心电动汽车的用户体验。现有的与电动汽车服务相关的研究工作大多都假定所需的数据是已知的,并忽略了实践中的数据缺失问题。一旦所需数据无法及时获得,... 详细信息

尽管电动汽车市场增长迅速,但由于电动汽车电池容量有限和充电不便,大众仍然普遍担心电动汽车的用户体验。现有的与电动汽车服务相关的研究工作大多都假定所需的数据是已知的,并忽略了实践中的数据缺失问题。一旦所需数据无法及时获得,依赖于充电桩数据的在线智能服务会遭受显著的性能损失,而此类问题在多数据源、跨运营商应用的情景下十分常见。另一方面,作为化石燃料车辆的绿色替代品,电动车被全世界许多政府大力推广。构建高效的充电桩网络已成为各国政府和制造商提高电动汽车普及率的关键任务。精心策划的充电站点可以以更低的成本为更多的电动汽车用户服务,并提高用户的满意度。然而,大多数用于电动汽车充电站的现有规划方法主要基于燃油车的交通数据(例如交通流量和停车位置),电动车的充电行为模式往往被忽略,导致低效网络布局,不能很好的服务现有电动车用户。本文关注充电基础设施和充电桩网络信息基础设施的建设问题。我们首次系统地研究了充电桩网络中的数据推断问题。我们提出了一种新颖的解决方案来推断实时充电桩使用状态。我们的方法不仅利用了充电桩之间的空间和时间关联,还考虑了用户行为。该推断算法基于蒙特卡罗最大似然估计模型和吉布斯抽样理论。我们完整实现了该系统并通过真实世界的数据集对其进行评估。实验结果表明,我们的方法可达到94%的总体推断准确度,分别比两种替代方法好14%和11%。我们还进行了案例研究以评估端到端服务体验的改进。结果表明,我们的方法可以进一步降低充电桩推荐应用中的时间成本,并且在最好的情况下使得用户满意度比替代方法提高44%。此外,我们提出并实现一种新算法来估算充电需求和规划新的充电站建设方案。我们呈现和分析了北京官方电动车公共服务平台开发的手机应用的使用数据和北京充电桩网络中的充电事件数据。通过分析和建模用户的充电桩搜索行为、充电站导航行为以及充电桩事件,我们提出了一种基于贝叶斯推断的算法来融合三个模型以估计充电需求。最后,我们以北京作为目标城市实现了一个参考系统,并通过大量实验来展示我们系统的性能。

关键词：电动车充电桩网络数据推断充电站选址定容充电站规划贝叶斯推断蒙特卡洛最大似然估计

考虑电动汽车交通属性的充（换）电站规划研究

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考虑电动汽车交通属性的充（换）电站规划研究

作者：梅杰东南大学

学位级别：硕士

随着能源危机的日益加剧,以及各类环境问题的日益严重,电动汽车因其节能环保的巨大优势而越来越受到关注。为了推动电动汽车行业的发展,进一步提高电动汽车的普及率,政府出台了大量的扶持性政策,其中非常重要的一项就是不断加大对于电... 详细信息

随着能源危机的日益加剧,以及各类环境问题的日益严重,电动汽车因其节能环保的巨大优势而越来越受到关注。为了推动电动汽车行业的发展,进一步提高电动汽车的普及率,政府出台了大量的扶持性政策,其中非常重要的一项就是不断加大对于电动汽车配套设施建设的投入。预计到2020年,我国将新增集中式充换电站超过1.2万座,分散式充电桩超过480万个。然而,电动汽车充电站规划理论尚不完善,亟需进一步研究。本文对电动汽车充电设施规划方法进行了研究,从电动汽车的交通特性出发,分析了电动汽车并网研究中的交通属性影响因素,研究了规划问题中典型日的选取和构造方法,同时研究了考虑交通网络规划的电动汽车充换电站规划方法。首先,概述了国内外电动汽车的发展现状和充电设施的充电接口标准,调研了目前市面上的主流电动汽车的技术参数,分析其市场适用性,分别概括了充电站规划和典型日选取两方面的研究现状,为本文的后续研究奠定基础。其次,研究了交通特性在电动汽车并网相关研究中的考虑方法。从规划层面和运行层面分别分析了电动汽车相关研究中需要考虑的影响因素,并挖掘出具有交通属性的影响因素。分析了负荷预测、电动汽车行为特性(时间维度和空间维度)、充电设施规划和充放电控制策略研究中对交通因素的考虑方法。研究发现,道路网结构、交通运行情况等交通因素会对电动汽车充电设施布点产生较大影响。然后,提出了一种电动汽车充电设施规划问题中典型日的确定方法。采用灰色关联分析法挖掘典型日充电负荷影响因素,并对备选典型日进行筛选,再基于K-means聚类算法在时间维度和空间维度分别对电动汽车充电需求进行聚类,继而构造或选取一定数量的典型日。基于考虑交通因素的规划模型求取规划方案,采用提出的评价指标对规划方案进行评价,并通过调整聚类中心数量优化相应的评价指标,调整计算的复杂度。算例表明,该方法选取的典型日可满足规划要求,同时大大降低求解的计算量。最后,提出了一种考虑交通网规划的电动汽车充电站规划方法。采用了一种基于动态导航系统的智能感知调度系统,获取实时的电动汽车信息、路况信息和充电站信息,对未来时刻的道路拥堵情况和充电站排队情况进行感知预测,从而为电动汽车提供个性化的充电站选择和充电路由建议。基于建立的电动汽车用户充电满意度模型和电力网-交通网协调规划模型,以用户满意度最大和经济性最优为目标,实现交通道路改造和充电设施布点的协调规划。算例表明,该方法可以显著提高规划方案的经济性,同时最大化用户的满意度。

关键词：电动汽车充电站规划交通属性选址定容交通网规划协调规划

交通网与配电网双网优化的充电站选址问题研究

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交通网与配电网双网优化的充电站选址问题研究

作者：赵子琦昆明理工大学

学位级别：硕士

当前,能源和环境是倍受人们关注的两个问题,以化石能源为动力的汽车是影响能源和环境的主要因素。因此,作为清洁交通工具的电动汽车在不久的将来必然大规模普及应用,电动汽车重要的服务设施-充电站的规划建设势必先行。影响充电站建设... 详细信息

当前,能源和环境是倍受人们关注的两个问题,以化石能源为动力的汽车是影响能源和环境的主要因素。因此,作为清洁交通工具的电动汽车在不久的将来必然大规模普及应用,电动汽车重要的服务设施-充电站的规划建设势必先行。影响充电站建设的因素很多,主要包括对城市配电网和城市交通网两个方面。首先,借鉴加油站选址方法和经验,根据交通网络拓扑,应用商圈选址理论,构建充电站选址指标体系和分析模型。利用吉伯斯同心圆理论将规划区分为中心商业区及二环、三环区域,并应用层次分析法评判、选出充电站候选站址。其次,分析研究了典型节点上的充电负荷对配电网的影响。基于配电网不同于输电网的结构特点,分析说明了传统潮流计算方法不适用于配电网潮流计算。应用前推回代法,对配电网进行潮流计算,并重点分析了充电负荷接入配电网时对网损及电压偏移的影响。最后,在候选站址的基础上,考虑充电站建设在交通网和配电网两方面的影响,提出了充电站选址双网优化模型。该模型以交通网络充电站建设成本与消费者到充电站接受服务的旅行费用之和最小,配电网络网损最小及电压偏移最小为目标,建立多目标优化选址模型。本文假设配电网络部分节点与交通网络充电需求小区的几何中心在地理位置上重合,用层次分析法求取每个目标函数的权重,把多目标优化问题转化为单目标优化问题,应用免疫优化算法对转化后的单目标优化选址模型进行求解,得出最后的充电站站址。本论文的研究成果对城市区域充电站科学合理规划有实际意义。

关键词：充电站规划商圈选址配网潮流计算 AHP 双网优化选址

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基于无人驾驶汽车的自主能源调度机制研究

基于无人驾驶汽车的自主能源调度机制研究

作者：刘社平电子科技大学

学位级别：硕士

随着无人驾驶汽车技术的不断发展,其安全、高效的优势日益凸显。但由于无人驾驶汽车的最大里程(即续航里程)受到驱动电能的制约,在行驶的过程中需要充电站或充电桩对其进行充电,所以解决无人驾驶汽车如何寻找、选择充电站充电和充电站... 详细信息

随着无人驾驶汽车技术的不断发展,其安全、高效的优势日益凸显。但由于无人驾驶汽车的最大里程(即续航里程)受到驱动电能的制约,在行驶的过程中需要充电站或充电桩对其进行充电,所以解决无人驾驶汽车如何寻找、选择充电站充电和充电站如何布局,就成为无人驾驶汽车得到普遍应用中关键的问题,同时解决这些问题对提高未来城市交通效率和城市生活效率具有重要的意义。然而目前大多数的充电站规划侧重考虑对智能电网的影响,缺乏对城市环境下交通流量结合路网的研究。而车辆充电中产生的竞争导致充电效率和充电站利用效率不高,针对这个问题直接用已有的车辆充电调度方案的效果并不是很理想。针对充电调度和充电站布局问题,本文设计了相应的解决方案。首先,本文结合未来城市环境下,无人驾驶汽车车辆比较多、充电需求比较大的特点,在VANET环境下寻找充电站的场景,由于信息的局限性导致车辆之间会产生不良的竞争,使得车辆节点产生更大的路径开销以及充电站的利用率不高的情况,从而在此基础上设计了车辆协作充电调度机制。该机制在一定程度上解决车辆节点寻找充电站时自私竞争引起的不当后果,通过车辆节点之间的协同合作减少了车辆寻找充电站的时间,并且有效地提高了充电站的利用率。然后,本文分析了在VANET环境下车辆节点在寻找充电站充电的应用场景,并设计了性能指标和仿真参数,最后通过对基于抢占式原则以及协作式原则机制的仿真对比,证明了车辆协作算法在寻找充电站时间、充电站的空闲时间和充电站的利用率存在一定的优势,可以实现车辆有效的充电。最后,本文设计了一种城市环境下面向自主充电调度的充电站规划的方法,在分析城市交通路口节点的车流量和由此产生的充电需求的基础上,利用聚类算法产生充电需求集群和每个集群中的类代表点,然后以类代表点为初始充电站选址进行充电站服务区域的划分,进而不断的优化,并根据加权的Voronoi图来确定充电站的最终服务范围,最后通过仿真验证了方案的可行性,为充电站的规划提供了参考。

关键词：无人驾驶汽车充电调度车辆协作充电站规划

考虑时空分布的电动汽车充电负荷预测及充电策略研究

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考虑时空分布的电动汽车充电负荷预测及充电策略研究

作者：吕俊青兰州理工大学

学位级别：硕士

随着全球经济的快速发展以及环境污染问题的日益严重,发展清洁能源已经迫在眉睫。电动汽车因具有零污染、零排放和低噪声等优点,在世界各国被大力推广。然而,大规模的发展电动汽车,使得车主用户对充电的需求也在逐步增加,由于目前我国... 详细信息

随着全球经济的快速发展以及环境污染问题的日益严重,发展清洁能源已经迫在眉睫。电动汽车因具有零污染、零排放和低噪声等优点,在世界各国被大力推广。然而,大规模的发展电动汽车,使得车主用户对充电的需求也在逐步增加,由于目前我国充电基础设施建设相对滞后,如何对电动汽车充电负荷进行准确预测及合理的规划电动汽车充电设施已成为当下亟需解决的问题。因此本文主要针对大规模电动汽车的充电负荷预测及充电策略进行研究,并对其充电站的规划提供了一定的理论基础,主要工作如下:(1)针对小区电动汽车用户的出行特征及出行规律来准确预测小区电动汽车的充电负荷。首先分析了小区车主用户的出行规律及充电特性,并对小区电动汽车的充电策略进行了分析;其次,提出一种基于时序谷时段的充电策略来引导小区车主用户进行有序充电,并利用该充电策略对小区电动汽车的充电负荷进行准确预测,同时能够在不增加小区已有配电容量的基础上最大限度的利用谷时段进行充电,降低配电网负荷的峰谷差率;最后,通过比较不同的充电模式来验证所提充电策略的有效性与实用性,并对小区充电站的建设提供了理论指导。(2)针对选定的规划区域内电动汽车用户提出了一种采用节点-支路规划方法来准确预测该区域内的充电负荷。首先,对充电站负荷建模的影响因素以及选定区域的道路交通网模型进行了合理的分析,并运用Dijkstra算法来规划车主用户到达充电站的最短距离;其次,结合电动汽车的历史出行特征及充电数据并采用节点-支路负荷预测模型对该区域内电动汽车的充电负荷进行准确预测,通过对单辆电动汽车的充电负荷模型分析进而预测出该区域内所有电动汽车的总充电负荷;最后,通过对不同季节及工作日、节假日的充电负荷变化情况进行分析比较,进而准确的预测出该区域内电动汽车的总充电负荷,并为电动汽车充电站址的合理规划提供了一定的参考意义。(3)通过对规划区域内电动汽车的充电负荷进行准确预测并对充电站位置进行合理的规划。提出一种电动汽车充电基础设施规划建设的方法,并结合充电站的服务范围及容量限制对该充电区域进行合理的规划。通过对比不同充电站规划方案并分析其投资成本,最后以社会总投资成本最小为目标来确定该区域内电动汽车充电站的最终规划方案。

关键词：电动汽车负荷预测充电策略路网信息充电站规划

典型新区中电动汽车充电站的选址与定容问题研究

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典型新区中电动汽车充电站的选址与定容问题研究

作者：李一铮华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

新城新区的快速建设是我国经济高速发展的动力引擎,随着全球环境恶化以及社会的发展进步,新区的建设还应具有绿色低碳效应。新区内推广发展电动汽车及其相关产业,符合了新区绿色低碳发展的理念。作为电动汽车的能源补给设施,研究新区内... 详细信息

新城新区的快速建设是我国经济高速发展的动力引擎,随着全球环境恶化以及社会的发展进步,新区的建设还应具有绿色低碳效应。新区内推广发展电动汽车及其相关产业,符合了新区绿色低碳发展的理念。作为电动汽车的能源补给设施,研究新区内电动汽车充电站的选址定容问题在理论和实际方面具有重要意义。本文首先分析了传统粒子群算法应用在充电站选址定容问题时的不足之处,结合新区内规划特点,提出了一种混沌模拟退火粒子群算法对问题进行求解。通过引入混沌理念使粒子更高效的遍历搜寻空间,结合模拟退火算法的概率突跳特性使算法在迭代后期仍具有较高的全局寻优能力。同时,根据Voronoi图思想和需求点栅格化理论提出了充电站服务范围划分的方法,结合Floyd最短路径算法进一步提高了充电站服务范围划分的准确性。其次,针对新区内电动汽车充电站选址定容问题的特殊性,建立了考虑充电站运营方、电网企业、电力线路走廊、电动汽车车主综合利益的新区内充电站选址定容规划模型。最后,选取某市规划建设的新区为例,利用本文提出的规划模型以及改进算法进行算例分析,表明所提的算法对新区内电动汽车充电站选址定容优化规划的可行性和有效性。

关键词：电动汽车选址定容充电站规划混沌理论模拟退火粒子群算法

基于混合离散粒子群算法的电动汽车充电站优化布局研究

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基于混合离散粒子群算法的电动汽车充电站优化布局研究

作者：王皓华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

电动汽车充电设施是推广电动汽车产业规模化发展不可或缺的能源服务基础设施,伴随电动汽车的迅速发展和逐步普及,充电站在未来智能电网系统与交通系统中有着巨大的应用潜力,研究充电站的选址定容问题具有理论和实践上的重要意义。针对... 详细信息

电动汽车充电设施是推广电动汽车产业规模化发展不可或缺的能源服务基础设施,伴随电动汽车的迅速发展和逐步普及,充电站在未来智能电网系统与交通系统中有着巨大的应用潜力,研究充电站的选址定容问题具有理论和实践上的重要意义。针对城市电动汽车充电站规划的优化布局及充电站服务范围划分的问题,本文提出一种基于变权Voronoi图和混合离散粒子群算法(Weight-Changed Voronoi Diagram and Hybrid Particle Swarm Optimization,HBPSO-CWVD)的优化算法。在HBPSO-CWVD算法中,首先通过分析二进制粒子群算法(BPSO)的粒子位置变化率,发现其在一定条件下容易在全局最优解或局部最优解处发生变异的问题,提出概率映射函数的改进公式,提高算法迭代中后期的全局搜索能力;然后结合充电站的服务能力和最大服务半径的约束,改进Voronoi图生成过程中的权重,使其随着范围的扩张而逐渐减小,结合栅格生成法生成的变权重Voronoi图有助于更加合理的划分电动汽车充电站的服务范围;利用最短路径法求得用户充电行驶过程中的交通路径距离来取代传统的欧式距离,提高算法的准确性。最后选取某市的城区作为规划区,对本文所构建的电动汽车充电站规划优化布局数学模型进行了算例分析,运用改进后的混合离散粒子群—变权Voronoi图算法求解算例模型,通过算例结果验证了所提算法用于电动汽车充电站规划的有效性。

关键词：电动汽车充电站规划混合粒子群算法变权Voronoi图