电动汽车换电站的优化运行及容量规划

发布时间：2020-08-26 02:30

【摘要】：随着能源危机和环境污染的不断加剧,具有绿色、环保、能源可持续等优点的电动汽车越来越受到各国政府及国际组织的关注。电池更换和电池直充是电动汽车的两种主要能源补给方式,其中电动汽车换电站作为电池更换能源补给方式的主要体现形式,在减小对配电网不利影响、利用电网峰谷差获取更高经济性、电池统一维护提高寿命等方面表现出了更为优异的成绩。但是,电动汽车换电站的充电策略的缺失以及容量优化模型的不完善成为限制电动汽车换电站发展的重要制约。因此,提出一种电动汽车换电站的充电策略和容量优化模型是目前研究的重点和热点方向。首先,本文对电动汽车换电站领域国内外学者的研究现状进行了分析和总结,寻找论文切入点及创新方向。其次,简要介绍了考虑电池有序换电的电动汽车换电站布局结构和基本运行流程,并对动力电池的充电模型进行建模分析。再次,本文对制式电动汽车和非制式电动汽车的换电行为特性进行了分析,并对不同类型电动汽车的换电需求进行定量分析,基于上述分析提出了一种考虑电池有序换电策略,通过算例验证本文提出的有序换电策略可有效减小备用电池数目,提高电池电量利用率。最后,本文提出了一种考虑电池有序换电的电动汽车换电站充电策略,针对不同情境,给出相应充电策略;在此基础上,构建计及服务可用率的换电站容量优化模型。模型以电池储备量和充电机数目为变量,换电站综合收益最高为目标函数,利用粒子群算法求解寻优。通过算例分析验证,本文提出电动汽车换电站充电策略可有效减小电价高峰期充电负荷,增大电价低谷期充电负荷,提高电动汽车换电站的运行经济性;本文提出的容量优化模型可以在保证换电服务可用率的前提下确定换电站的最优容量,有效平衡了换电可用率与换电站运行经济性之间的矛盾。对电动汽车换电站的投资建设和运营管理具有一定的借鉴意义。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM910.6;U469.72;U491.8
【图文】：

配电室,电站,电动汽车,充电机

２．２电动汽车换电站的拓扑结构逡逑典型电动汽车换电站系统结构［７］主要包括：配电室、调度控制室、电池维护逡逑区、电池充电区、电池更换区等部分组成。如图２－１所示。逡逑车辆出站逡逑监控室邋Ａ逦＾逦＾逦＾逡逑电逦，逦、逦电电逡逑池逦池逦池逡逑逦邋充邋？逦邋｜｜ｆ［逦、逦充邋维逡逑电逦ＩＩ逦电邋护逡逑配电室区＼邋Ｚ逦区逦区逡逑逦逦ＣｘＷｊ＾逦逦邋逦逡逑车辆进站逡逑图２－１电动汽车换电站典型平面结构图逡逑各组成部分的作用简要介绍如下：逡逑配电室：换电站配电室主要包括两部，一部分通过配电变压器为充电机负荷逡逑９逡逑

拓扑结构图,电动汽车,电站,拓扑结构

逡逑调度控制室：用于调度电动汽车、监控电池状态、控制电池充放电策略、调逡逑配各区域电池储备及数量、执行电网辅助服务调度命令。逡逑电池维护区：对故障电池进行筛选检测。若电池经维护后可继续使用，则将逡逑维修后电池送至充电区再次投入循环；若电池无法维护，则将废旧电池做其他合逡逑适处理。逡逑电池充电区：对乏电电池进行充电的场所。电池充电区将乏电电池进行分类逡逑排序，利用充电机进行充电。主要设备为充电机、充电平台，以及与调度控制室逡逑之间的通讯系统、控制系统。逡逑电池更换区：电动汽车电池更换场所，车辆驶入换电区域后，由自动换电机逡逑器人进行检测换电。逡逑结合本文需求对电动汽车换电站的系统结构进行改进，增加电池有序换电检逡逑测区、电池冷备用区、电池热备用区。如图２－２所示：逡逑车辆出站逡逑

曲线,充电功率,锂离子电池,储能装置

图２－３储能装置的控制框图逡逑２．４锂离子电池充电功率及充电时间建模逡逑６０｜逦｜逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逡逑

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