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电动汽车充电站选址规划评价体系研究

电测与仪表 2016年第18期53卷 1-5页

作者：刘亮周羽生周文晴荆群伟罗屿邱强杰长沙理工大学智能电网运行与控制湖南省重点实验室长沙410114

合理规划电动汽车充电站的选址,直接关系到配电网稳定运行、电能质量及电动汽车事业的发展。为此综合考虑了政府、供电公司以及充电用户三方面的需求,针对影响充电站规划的多种因素及充电站的具体情况,获取影响充电站最关键的因素,建立... 详细信息

合理规划电动汽车充电站的选址,直接关系到配电网稳定运行、电能质量及电动汽车事业的发展。为此综合考虑了政府、供电公司以及充电用户三方面的需求,针对影响充电站规划的多种因素及充电站的具体情况,获取影响充电站最关键的因素,建立了5个方面,共9个评估指标的一种新型充电站选址评价体系,分析了每个指标的含义和构成。在充电站选址的实际案例中,对候选站址的原始数据,利用德尔菲法对评价体系中各指标进行量化,并以此评价指标体系为基础,结合层次分析法和灰色评价法得到候选站址的最优评价值,为充电站选址的最优决策提供依据。

关键词：电动汽车充电站选址规划评价体系灰色评价法最优决策

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电动汽车充电站设计研究

电动汽车充电站设计研究

作者：王鹏大连理工大学

学位级别：硕士

电动汽车的发展给汽车行业带来新的活力,其零尾气排放和舒适的驾乘体验深受消费者喜爱。但是电动汽车的能源补给中心-电动汽车充电站配套并不完善,这给电动汽车的推广使用带来阻碍。大连地区目前建成使用的电动汽车充电站仅有8座,分布在... 详细信息

电动汽车的发展给汽车行业带来新的活力,其零尾气排放和舒适的驾乘体验深受消费者喜爱。但是电动汽车的能源补给中心-电动汽车充电站配套并不完善,这给电动汽车的推广使用带来阻碍。大连地区目前建成使用的电动汽车充电站仅有8座,分布在6个辖区内,无法满足用户方便快捷充电的需求,因此急需推广规范化的充电站建设。本文以大连地区计划建设的一座电动汽车充电站为例,详细介绍了该充电站的设计,重点分析了主配电线路设计和信息管理系统的设计,讨论了各关键设备的选型,监控系统设计以及信息管理系统的数据库设计等。设计中详细分析了充电站的各个组成部分,建设中需要考虑到的相关问题,并对各种问题进行总结,总结的相关经验可以在其他充电站建设中推广。论文首先介绍了课题的选题背景和意义、国内外电动汽车及其充电站的发展现状以及课题的来源。其次分析了电动汽车充电站建设的相关技术内容,明确了充电站的系统组成,包括供配电系统、充电系统、电池更换和维护系统以及监控系统。对比分析平面充电站和立体式充电站的各种优缺点,讨论充电站的配电容量计算和充电站产生的谐波问题,并重点分析了谐波问题的治理方法。论文重点讨论了充电站的主接线设计。通过对主接线设计要求的分析,确定了双路备份的设计原则;详细分析了主接线线路和380V低压侧的接线设计,研究了避雷器、电流互感器、电压互感器和自动重合闸装置的配置;对比分析了关键设备的选型,其中变压器选择干式变压器,其可靠性更高,断路器选择SF6断路器其无爆炸和火灾隐患,运行维护时间较少,开断能力较强。详细计算了有源滤波器的容量,确定了有源滤波器设备的具体型号。论文最后研究了电动汽车充电站的监控系统和信息管理系统设计。分析了充电站监控系统的整体功能与系统组成,将监控系统划分为视频监控、设备运行监控和安防报警监控三部分,分别介绍了各个部分的具体实现方案。重点讨论了信息管理系统的设计,详细说明了信息管理系统的功能,介绍信息管理系统设计使用到的相关技术。最后重点分析了信息管理系统的数据库设计,绘制了数据流图、E-R图,并设计了数据库关系表。

关键词：电动汽车充电站主配电线路设计信息管理系统设计数据库设计

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电动汽车充电站短期负荷预测研究

电动汽车充电站短期负荷预测研究

作者：李海荣深圳大学

学位级别：硕士

近年来,由于人类使用化石能源产生的排放,地球环境逐渐恶化,全球变暖趋势加剧,而能源短缺问题也日益严重,大力推广新能源汽车尤其是电动汽车的使用成为了改变这一现状的重要措施。和燃油汽车相比,电动汽车使用电能而并不直接消耗化石能... 详细信息

近年来,由于人类使用化石能源产生的排放,地球环境逐渐恶化,全球变暖趋势加剧,而能源短缺问题也日益严重,大力推广新能源汽车尤其是电动汽车的使用成为了改变这一现状的重要措施。和燃油汽车相比,电动汽车使用电能而并不直接消耗化石能源,而电能可以由水电、核电及可再生能源等产生,从而显著降低对环境的污染,同时减少对石油资源的依赖。然而,大规模的电动汽车充电站负荷将对电网造成冲击,影响其稳定性。因此,电动汽车充电站的负荷预测是未来需要探究的重要方向,对于提高未来电网运行的安全性和稳定性具有重要意义。本文深入研究了电动汽车充电站的运行特点,提出了充电站短期负荷预测模型,并在分析预测误差的基础上,提出通过建立混合储能系统消除误差影响的方法。具体研究内容分为三个部分:第一部分是基于WT-ARMA-CNN组合模型的交通流预测,利用小波分解(WT)将交通流序列分解成不同频率成分的时间序列,然后对各频率成分进行平稳性检验,平稳序列采用自回归滑动平均模型(ARMA)进行预测,非平稳序列则采用深度卷积神经网络(CNN)进行预测。最后将ARMA模型以及CNN的预测值进行重构,获得最终的交通流预测值;第二部分是基于数据挖掘和用户行为的充电站概率负荷建模,利用先进数据挖掘技术获取充电站电动汽车到达率,再利用考虑用户行为与容量限制的排队论模型实现交通流到充电负荷的转化;第三部分是基于信号处理技术的混合储能系统容量配置,通过分析预测误差,建立混合储能系统消除误差影响,研究采用经验模态分解法(EMD)对电动汽车充电负荷预测误差进行分解,得到不同的频率成分,再根据不同种类的储能装置特性,对混合储能系统进行容量配置。仿真结果表明:本文提出的WT-ARMA-CNN组合交通流预测方法比单一CNN、WT-ARMA-BPNN、WT-ARMA-SAE三种预测方法预测精度更高、效果更好,证明了本文模型的优越性和可行性;得到的充电站预测负荷与真实负荷数据相差不大,也验证了所提负荷建模方法的有效性,能够实现预测交通流到预测充电负荷的转化;而最后得到的混合储能系统容量配置结果,表明该容量方案能够较好地处理负荷预测误差的影响,使预测负荷可应用于实际输电规划和调度当中,也证明了本文混合储能系统容量配置方法的有效性。

关键词：电动汽车充电站短期负荷预测交通流预测充电站概率负荷建模混合储能系统

电动汽车充电站对电网的影响及有序充电控制策略的研究

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电动汽车充电站对电网的影响及有序充电控制策略的研究

作者：刘志勇华北电力大学

学位级别：硕士

电动汽车以电代油,是解决能源和环境问题的重要手段。为了大规模电动汽车能够更好的接入电网,需要解决以下两个问题：首先,对电动汽车充电站进行科学合理的布局规划;其次,对电动汽车进行有序充电控制,以消除或减少其大规模接入电网给电... 详细信息

电动汽车以电代油,是解决能源和环境问题的重要手段。为了大规模电动汽车能够更好的接入电网,需要解决以下两个问题：首先,对电动汽车充电站进行科学合理的布局规划;其次,对电动汽车进行有序充电控制,以消除或减少其大规模接入电网给电力系统带来的影响。本文的研究方法和思路是：首先建立电动汽车充电站的仿真模型,评估电动汽车规模化充电对电网的影响;进而研究电动汽车充电站布局规划问题;最后提出电动汽车有序充电控制策略。本文结合国内外电动汽车充电仿真建模、布局规划以及有序控制的现有研究成果和实际调研资料,从工程实际角度出发研究了以下内容： (1)分析了电动汽车充电机的原理,重点研究了三相整流和DC-DC功率变换两部分。研究了蓄电池的原理结构,并将其等效为“受控电压源和内阻串联”的模型。在Matlab/Simulink中搭建了充电机和蓄电池的仿真模型,进而搭建了电动汽车充电站的仿真模型：通过对仿真结果的分析,具体说明电动汽车大规模充电给电力系统带来的影响： (2)归纳总结了电动汽车常规充电、快速充电以及电池更换三种充电模式的优缺点及相应的充电设施。重点研究了快速充电站的布局规划问题,并提出了一套完整的布局规划方法：首先,利用中心地理论划分出充电站服务小区;其次,利用重心法初步选择出侯选站址;最后,利用层次分析法对候选站址进行评估,确定最优站址： (3)阐述了电动汽车有序充电的概念与意义,分别对慢速充电和快速充电两种方式进行研究：针对慢速充电方式提出了基于“峰谷电价”的有序允电控制策略,针对快速充电方式提出“充电站、电网、用户三方联动”的有序充电控制策略。 (4)以北京市昌平区充电设施布局规划为例,详细说明了文中所提出的布局规划方法的具体应用过程。

关键词：电动汽车充电站仿真建模布局规划有序充电控制

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电动汽车充电站负荷建模与预测算法研究

电动汽车充电站负荷建模与预测算法研究

作者：邱雷重庆大学

学位级别：硕士

电动汽车已成为新能源交通工具的主要发展方向,预计中国电动汽车在2022年将超过七百万辆。巨大的充电需求,将建立数以万计的电动汽车充电站,充电站负荷预测对电力系统的负荷调度及充电站经济性运行具有重要意义。论文依托国家科技支撑... 详细信息

电动汽车已成为新能源交通工具的主要发展方向,预计中国电动汽车在2022年将超过七百万辆。巨大的充电需求,将建立数以万计的电动汽车充电站,充电站负荷预测对电力系统的负荷调度及充电站经济性运行具有重要意义。论文依托国家科技支撑计划“山地城市电动汽车分时租赁模式及支撑技术研究与示范应用”项目子任务“智能充电技术及装置研制”展开研究工作。研究内容及成果如下:(1)论文针对电动汽车充电站负荷高并发、高随机问题,基于充电站实际运行数据,通过对电动汽车充电开始时间与初始荷电状态分布规律的充电行为差异进行分析研究,对随机特性明显的公共充电站采用泊松分布进行拟合,对稳定的电动客车充电站采用非参数核密度估计,结合电动汽车充电功率,采用蒙特卡洛模拟,建立电动汽车充电站负荷模型。以重庆市某电动客车专用充电站与公共充电站相关数据为算例,将模型预测结果与实际负荷进行仿真对比分析,协方差矩阵相似度分析结果较好,验证了模型的有效性。(2)针对充电站现有短期负荷预测算法时效性不高的问题,采用改进编辑距离,将负荷序列分为负荷段和时间段,准确度量各负荷序列间的距离,通过负荷序列距离来寻找历史区间内相似的负荷序列,提出一种基于时间序列距离度量的短期负荷预测算法。通过重庆市充电站的负荷数据进行仿真验证实验,结果表明算法在满足准确率的同时,负荷预测速度快。通过调节区间参数,可以适用于不同类型充电站的短期负荷预测。综上所述,论文构建的电动汽车充电站充电负荷模型和提出的基于时间序列距离度量的短期负荷预测算法,对不同服务对象的电动汽车充电站均具有一定的适用性,可为充电站对电网峰谷平衡和电能质量影响的研究提供参考。

关键词：电动汽车充电站负荷模型预测算法时间序列距离度量

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电动汽车充电站谐波特性及抑制

电动汽车充电站谐波特性及抑制

作者：杜学龙山东大学

学位级别：硕士

随着能源危机和环境污染问题的加剧,电动汽车技术成为汽车技术发展的重要方向之一,并得到我国政府积极扶持,作为配套设施的电动汽车充电站也得到快速的发展,但充电机作为一种非线性设备,产生谐波电流,而大规模的充电站设施建设对电网造... 详细信息

随着能源危机和环境污染问题的加剧,电动汽车技术成为汽车技术发展的重要方向之一,并得到我国政府积极扶持,作为配套设施的电动汽车充电站也得到快速的发展,但充电机作为一种非线性设备,产生谐波电流,而大规模的充电站设施建设对电网造成严重污染,因此有必要研究充电站产生的谐波特性和相应的抑制方法。本文主要研究电动汽车充电站本身产生的谐波特性,分析影响充电站谐波特性的因素与谐波电流大小、谐波电流相位的关系,最后比较十二脉整流、有源电力滤波器、PWM整流三种谐波抑制方法的优缺点,提出适用于大规模电动汽车充电站建设的谐波抑制措施,具体内容包括：首先,阐述谐波电流对设备和电网产生的影响,并从理论分析不同类型充电机的原理和相应的谐波特性。其次,根据充电机原理,通过PSCAD仿真软件建立充电机模型,并通过实测数据验证模型的正确性,进而建立充电站仿真模型,该充电站模型能控制充电机的数量、充电机的投入时刻、充电电池的充电电压和电流、充电电池的初始容量等因素,最后提出研究不同运行情况下充电站谐波特性的方法。再次,基于建立的充电站仿真模型,研究影响充电站谐波特性的因素与谐波电流大小、相位之间的关系,根据结论对充电站运行和组成方式提出指导意见。如避免采用多台充电机并联的方式为电动汽车充电;避免充电机投入时刻集中化等。最后,根据常用谐波抑制措施和充电站中采用的谐波抑制方法,对采用十二脉整流、有源电力滤波以及PWM整流三种谐波抑制方法的充电站经行比较,从谐波含量、功率因数、工作性能、经济性能等几个方面比较优缺点,提出适合于大规模建设电动汽车充电站的谐波抑制措施,即带有LC滤波器的APF补偿方式更适合充电站谐波抑制,将是未来一段时间内常用的充电站谐波抑制方法。

关键词：电动汽车充电站谐波电流十二脉整流电力有源滤波 PWM整流

电动汽车充电站高频软开关智能充电技术的研究

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电动汽车充电站高频软开关智能充电技术的研究

作者：王志强长沙理工大学

学位级别：硕士

电动汽车的车载电源电能补给站的配置水平、快速高效充电技术以及车载动力电池能量管理技术都是电动汽车产业发展的瓶颈，因此本文针对电动汽车充电站高频软开关智能充电技术做了深入研究。本文首先阐述了电动汽车充电站站级综合控... 详细信息

电动汽车的车载电源电能补给站的配置水平、快速高效充电技术以及车载动力电池能量管理技术都是电动汽车产业发展的瓶颈，因此本文针对电动汽车充电站高频软开关智能充电技术做了深入研究。本文首先阐述了电动汽车充电站站级综合控制与管理系统结构及基本配置，提出并详细阐述了电动汽车充电站三级网络结构;对比分析了相控整流技术和高频开关整流技术，确定了硬件体积小、重量轻、功率变换效率高的高频开关整流技术为技术路线;对比分析了三种常规动力电池特性原理及常规充电方法，确定了恒流、恒压、涓流相结合的智能控制方案为样机充电方案，选择MSP430F149单片机作为控制芯片;阐述了全桥变换器拓扑结构及其工作原理，并对比分析了三种全桥变换器控制方式，确定全桥移相控制方式为样机的全桥功率变换电路的控制方式，采用UCC3895作为移相控制芯片。常规的高频软开关有ZVS（零电压软开关）、ZCS（零电流软开关）和ZVZCS（零电压零电流软开关）三种类型，本文对常规全桥移相ZVS拓扑结构、ZVS实现条件、工作原理及过程进行了详细的论述和公式推导，对ZVS负载范围以及占空比丢失等问题进行了深入的分析和论述。在对ZVS拓扑电路分析综合的基础上，通过大量文献分析，总结了常规全桥移相ZVZCS DC/DC变换拓扑电路的多种变异电路（即原边带有辅助电路或者副边带有辅助电路），综合优化后并根据工程经验，提出了副边带有无源箝位辅助电路和原边附加隔直电容的拓扑结构。最后对副边附加无源箝位辅助电路的全桥移相ZVZCS DC/DC变换拓扑结构、工作原理及过程进行详细的论述，并对电路参数进行准确的推导和计算;结合前面ZVS的分析结果，对其软开关条件、实现范围以及占空比丢失等问题进行了对比分析，确定了副边带有无源箝位辅助电路和原边附加隔直电容的拓扑结构为本文样机设计的理论依据，该拓扑变换电路具有负载范围宽、占空比丢失小、输出控制灵活且精度高、功率变换效率高等优点。最后根据国网公司出台的技术标准，采用模块化设计思想，完成了样机的总体结构、电气系统、功率传送主电路、控制电路的软硬件设计。样机的试验与测试波形及数据表明全桥移相ZVZCS功率变换理论应用于电动汽车充电机中是正确可行的、设计方案与步骤的选择是合理的。

关键词：电动汽车充电站充电机高频软开关移相全桥 ZVS ZVZCS

电动汽车充电站对电网的影响与运营经济性研究

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电动汽车充电站对电网的影响与运营经济性研究

作者：王倩山东大学

学位级别：硕士

近年来随着能源的紧缺和环境的污染,人们开始用电能取代石油作为汽车的动力能源,减少对传统能源的依赖,降低对环境污染,实现世界可持续发展。电动汽车充电站作为电动汽车提供动力能源提供者,开展相关的研究工作就显得尤为重要。基于此... 详细信息

近年来随着能源的紧缺和环境的污染,人们开始用电能取代石油作为汽车的动力能源,减少对传统能源的依赖,降低对环境污染,实现世界可持续发展。电动汽车充电站作为电动汽车提供动力能源提供者,开展相关的研究工作就显得尤为重要。基于此本文对电动汽车充电站进行了相关研究,主要工作有以下几个部分。首先对电动汽车充电站的充电机的原理相关资料进行了学习并对充电机的充电的过程建立了模型,利用MATLAB仿真软件进行模拟,观察充电机的运行状态并对充电机运行时产生的谐波进行观察和分析。建立电动汽车放电模型并利用MATLAB软件进行仿真,观察电动汽车用锂电池放电状态和放电时对电网的谐波影响。在电动汽车充放电的基础上,研究电动汽车和电网能量的交换的V2G系统。选取了临沂市地区作为模版,在当前汽车数量和用电负荷的基础上,根据相关部门发布的预测数据,建立未来的2020年电动汽车充放电负荷对电网影响数学模型,并利用数学随机性模拟法进行了模拟。最后本文分别选取了山东省内的临沂市焦庄电动汽车充电站和青岛薛家岛电动汽车充电站作为直充式与换电式充电站的样本,依据调查的数据分别对直充式充电站和换电式充电站的投资收益能力建立了数学模型。对影响充电站的投资收益的不确定因素进行单因素敏感分析,看不同因素的变化对充电站收益的影响。最后对两种充电方式进行对比,分析在经济层面两种充电方式的优劣。

关键词：电动汽车电动汽车充电站 V2G 经济性

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电动汽车充电站对电网的影响及改善策略研究

电动汽车充电站对电网的影响及改善策略研究

作者：王麒淋河北科技大学

学位级别：硕士

电动汽车数量的迅速增长致使越来越多的电动汽车充电站接入电网,而电动汽车充电机作为非线性负荷,在充电过程中会产生大量不规则谐波,影响电网的电能质量。电动汽车充电行为是不确定的,这使得电动汽车接入电网会给电网的控制与管理带来... 详细信息

电动汽车数量的迅速增长致使越来越多的电动汽车充电站接入电网,而电动汽车充电机作为非线性负荷,在充电过程中会产生大量不规则谐波,影响电网的电能质量。电动汽车充电行为是不确定的,这使得电动汽车接入电网会给电网的控制与管理带来较大的不确定性。它将导致一些时间段的功率显著提高,如果不适当管制充放电行为,在负荷峰值时期必然会引发负面的影响。本文运用MATLAB/simulink软件构建电动汽车充电机的仿真模型,利用powergui模块的FFT,分析了充电机注入交流电网的谐波特点和性质。在单台充电机的基础上,通过创建模块组的方式简化仿真界面,构建含有不同台数充电机的电动汽车充电站仿真模型,研究不同台数充电机的充电站对电网产生的谐波电流的影响。利用LC无源滤波器对三相桥式不控整流装置的充电机进行滤波处理,并提出用双三相桥12脉波整流电路的整流器对充电机进行改进,以减小电动汽车充电站对电网产生的影响。分析总结出大型电动汽车快速充电站适合选用双三相桥12脉波整流装置的充电机,小型充电站适合选用三相桥式不控整流装置的充电机。依据电动汽车充电的不确定性,本文还使用日行驶里程的时刻和日行驶里程的正态分布公式,模拟得出了大规模电动汽车接入电网后的充电负荷模形,并依据电动汽车对电价反映方案的不同作出归类,分别模拟了电动汽车充电、放电行为对TOU的响应模型。然后根据模型的数据,得出实行峰谷分时电价后的负荷曲线。在使用峰谷分时电价后,负荷曲线得到了改善,即日最大负荷有所改善,峰谷差有所缩小。

关键词：电动汽车充电站整流装置谐波电流充电电价