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城市电动汽车快速充电站选址定容规划研究

城市电动汽车快速充电站选址定容规划研究

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作者：宋旭暘上海电机学院

学位级别：硕士

近年来,电动汽车产业规模和社会保有量正逐步增长,在充电设施还无法满足电动汽车充电需求的情况下,进行城市电动汽车快速充电站选址定容规划并推广建设是解决该问题的关键所在。本文主要研究了电动汽车的快速充电负荷时空分布预测方法... 详细信息

近年来,电动汽车产业规模和社会保有量正逐步增长,在充电设施还无法满足电动汽车充电需求的情况下,进行城市电动汽车快速充电站选址定容规划并推广建设是解决该问题的关键所在。本文主要研究了电动汽车的快速充电负荷时空分布预测方法以及快速充电站选址定容规划方法。(1)首先基于灰色理论建立并使用新陈代谢GM(1,1)模型对目标规划区域未来三年的电动汽车保有量进行预测;其次从电动汽车的行为特性、用户出行行为习惯特性和电动汽车电池的充电特性等三个角度出发对影响电动汽车快速充电需求的主要因素进行了分析,并采用蒙特卡洛方法对目标规划区域内单日内电动汽车初始位置、出行时刻和动力电池初始电量进行模拟;以图论以及相关推导为理论依据,建立目标区域城市道路拓扑结构,在确定出发节点和对应时刻的基础上通过转移概率矩阵模拟出行地的节点;基于Dijkstra算法得出电动汽车路网中行驶时的路径选择,基于改进的速度-流量关系模型确定电动汽车在不同路段的行驶速度,在设置充电阈值的前提下循环模拟出单日内目标区域的电动汽车快速充电需求时空分布,并通过交通网和配电网的耦合分析计算得到电动汽车充电负荷时空分布。(2)基于所得快速充电需求以及负荷时空分布,对电动汽车快速充电站选址定容规划进行了研究。首先从用户体验与社会服务性角度考虑,以充电站年均社会综合成本最小为目标,并且以相邻充电站间距离以及配电网安全性为约束建立充电站选址定容优化模型;然后以Voronoi图和改进的PSO算法相结合的方法进行求解,得到快速充电站数量、最优位置和服务范围的划分;其次通过M/M/c排队论模型,对站内充电机数量进行优化配置。最后以河南省X市主城区为目标规划区域进行电动汽车快速充电站规划分析,验证了本文所提出规划方法的可行性和有效性。本文的创新之处在于利用了改进的GM(1,1)对目标区域内未来3年后的电动汽车保有量进行预测,并且在求解规划模型时选择对标准PSO算法进行了两处改进,一处是对惯性权重使用线性递减权值策略进行改进,二是引入遗传算法(GA)的交叉变异思想,结合交叉操作的特性,使标准PSO后期容易陷入局部最优的不足得到了改善,并在算例中得到了对比验证。

关键词：充电需求时空分布快速充电站规划城市电动汽车改进PSO算法灰色预测

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电动汽车接入配电网的规划研究

电动汽车接入配电网的规划研究

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作者：陈鹏北方工业大学

学位级别：硕士

电动汽车因利用清洁能源(电能)作为动力来源,而被广泛应用。目前电动汽车因其电池容量受限,其续航里程不尽人意,因此,未来为了保证电动汽车迅速推广使用,必须建设充电设施能及时供给电动汽车充电。充电站作为主要充电设施之一,需要进行... 详细信息

电动汽车因利用清洁能源(电能)作为动力来源,而被广泛应用。目前电动汽车因其电池容量受限,其续航里程不尽人意,因此,未来为了保证电动汽车迅速推广使用,必须建设充电设施能及时供给电动汽车充电。充电站作为主要充电设施之一,需要进行合理的规划来给用户提供方便快捷的充电服务。针对电动汽车充电负荷的计算、充电站选址优化、容量的确定和接入配电网的规划等问题:(1)分析了电动汽车充电负荷的影响因素,对电动汽车充电过程开展了实际调查,构建了基于蒙特卡洛法的充电负荷计算模型,估算了北京市2020年私家车、出租车、公交车这3种电动汽车的充电负荷,最后计算出总的充电负荷大小。这可以为电动汽车有序充电策略的研究和充电站选址定容的合理选择提供一定的理论依据。(2)分析了充电站规划的影响因素,针对充电需求用户该如何选择去附近的哪个充电站进行充电这一行为,构建数学模型,并结合实例分析,结果表明了模型的可靠性。以充电用户从需求点到充电站的路上成本最小构建选址模型,并利用遗传算法求出充电站的最优站址,采用交通路网中路口节点的交通流量代替车流量信息的简化方法来构建定容模型,实际算例表明了模型的可行性。(3)将规划区域内交通路网和配电网结合,研究平面型快速充电站的规划问题。从投资建设和运行维护成本、土地成本、年均路上成本和充电站接入配电网节点的线路成本、年充电成本四个方面构建充电站规划方案的优化模型,以年均路上成本和充电站接入配电网节点的线路成本最小构建选址模型。实例采用路网49节点和IEEE 33节点配电网相结合的场景,利用粒子群算法求解出充电站最优站址,根据Voronoi图的自动划分特性确定充电站的服务范围,计算出充电站内充电需求大小,确定充电站内充电桩的数量。结果表明了优化规划方法的合理性。

关键词：电动汽车充电负荷计算蒙特卡洛法快速充电站规划遗传算法

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