电动汽车与电池储能的优化管理及效益分析

发布时间：2017-05-01 01:09

  本文关键词：电动汽车与电池储能的优化管理及效益分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于推广电动汽车能够有效缓解能源危机和环境污染,近年来受到了很多国家的政府、能源行业、电力公司的广泛关注。然而,规模化的电动汽车接入系统后,其充电行为的随机性,会对电力系统的安全性、经济性、可靠性产生了一定的影响,电力行业面临着新的挑战和机遇。因此,如何科学设计电动汽车充电策略以降低用户成本、改善系统运行的安全性和经济性,以及合理评估电动汽车有序充电策略的综合效益,就具有重要的现实意义。在此背景下,本文对相关课题进行了初步的研究,主要完成了以下几个方面的工作：(1)概述了电动汽车充电负荷建模、有序充电管理的国内外研究现状。首先,细致分析了电动汽车充电负荷建模的影响因素,总结了现有的电动汽车充电负荷计算方法；之后,概述了电动汽车与电力系统的交互影响,并根据优化目标对电动汽车有序充电策略进行合理的分类；最后,从用户、电力系统、社会三个角度对电动汽车的经济价值进行了系统地梳理。(2)提出了电动汽车有序充电分散控制策略。首先,深入分析了不同类型电动汽车的充电特性,并建立了细致考虑用户使用习惯的电动汽车充电负荷计算模型。之后,考虑实时电价对用户充电行为的引导作用,构建了以用户充电成本最小为目标的电动汽车智能充电策略,并采用鲁棒优化理论来处理实时电价的不确定性。最后以实际算例仿真分析了实时电价引导下的智能充电策略在降低用户充电成本、改善系统运行经济性方面的优越性。(3)评估了电动汽车有序充电管理的潜在经济效益。首先,构建了以平抑给定时间段内系统负荷波动为目标的电动汽车有序充电的优化模型。之后,以电动汽车无序充电情形为基准,从避免发输电设备投资、降低配电系统扩容成本、降低系统网损和降低辅助服务购买成本这4个方面,对实施有序充电管理可为电力系统投资和运行这2个层面所带来的潜在经济效益进行了分析,并建立了评估电动汽车有序充电管理综合效益的数学模型。最后,采用54节点算例配电系统对所提出的方法做了说明,算例结果表明,对电动汽车进行有序充电管理可带来显著经济效益。(4)发展了电池储能系统(battery energy storage system, BESS)平抑风电功率波动的控制策略。首先,在介绍风储联合系统的结构及特性的基础上,建立了储能系统的数学模型,考虑到储能系统当前时刻的充放电行为与下一时刻的电池状态的交互影响,在满足实际运行中储能电池自身运行约束的基础上,提出了储能系统平抑风电场出力波动的改进控制策略。之后,发展了以最小化风储联合出力波动越限概率为目标的储能系统优化控制策略。最后,以某实际的风储联合系统为例,对所提出的控制策略应用于平抑风储联合系统出力波动的效果进行分析,仿真结果证明了所提方法的合理性和有效性。最后对本论文中所作的初步研究进行了总结,并指出了该领域有待进一步深入研究的方向。
【关键词】：电动汽车 充电负荷 有序充电 综合效益 电池储能系统
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72;TM614
【目录】：

• 项目资助5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-15
• 1 绪论15-24
• 1.1 研究背景及意义15-16
• 1.2 电动汽车充电负荷建模分析16-18
• 1.2.1 影响电动汽车充电负荷建模的因素分析16-17
• 1.2.2 电动汽车充电负荷的计算方法17-18
• 1.3 电动汽车与电力系统的交互影响及协调策略18-21
• 1.3.1 电动汽车充电行为对电力系统的影响18-19
• 1.3.2 电动汽车有序充放电管理策略19-21
• 1.4 电动汽车的经济价值21-23
• 1.4.1 电动汽车对用户的经济价值21
• 1.4.2 电动汽车对电力系统的经济价值21-22
• 1.4.3 电动汽车对社会的经济价值22-23
• 1.5 本文的主要研究工作23-24
• 2 电动汽车有序充电管理策略24-40
• 2.1 引言24-25
• 2.2 电动汽车充电行为分析25-27
• 2.2.1 电动公交车充电模式25-26
• 2.2.2 电动出租车充电模式26-27
• 2.2.3 电动公务车充电模式27
• 2.2.4 电动物流、环卫车充电模式27
• 2.2.5 电动私家车充电模式27
• 2.3 电动汽车充电策略27-31
• 2.3.1 无序充电策略27-29
• 2.3.2 峰谷电价引导下的延时充电策略29
• 2.3.3 实时电价引导下的智能充电策略29-31
• 2.4 算例分析31-39
• 2.4.1 无序充电模式下的电动汽车充电负荷31-33
• 2.4.2 峰谷电价引导下的电动汽车充电负荷33-34
• 2.4.3 智能充电策略下的电动汽车充电负荷34-37
• 2.4.4 灵敏度分析37-39
• 2.5 结语39-40
• 3 电动汽车有序充电管理的综合效益分析40-53
• 3.1 引言40-41
• 3.2 电动汽车充电负荷41-43
• 3.2.1 有序充电负荷模型41-42
• 3.2.2 无序充电负荷42-43
• 3.3 投资层面的经济效益分析43-46
• 3.3.1 避免发输电设备的投资成本43-44
• 3.3.2 降低配电系统的扩容成本44-46
• 3.4 运行层面的经济效益分析46-47
• 3.4.1 降低系统网损46
• 3.4.2 降低辅助服务购买成本46-47
• 3.5 电动汽车有序充电管理综合效益评估模型47-48
• 3.6 算例分析48-52
• 3.6.1 概述48
• 3.6.2 电动汽车充电负荷48-49
• 3.6.3 效益测算49-52
• 3.7 结论52-53
• 4 储能系统平抑风电功率波动的优化控制策略53-63
• 4.1 引言53-54
• 4.2 风储联合系统的结构及特性54-56
• 4.2.1 风储联合系统的结构54-55
• 4.2.2 风力发电特性及相关参数的确定55-56
• 4.2.3 储能系统特性56
• 4.3 风储联合系统控制策略56-59
• 4.3.1 储能系统的数学模型56-57
• 4.3.2 BESS常规控制策略57-58
• 4.3.3 BESS改进控制策略58-59
• 4.3.4 BESS优化控制策略59
• 4.4 算例分析59-62
• 4.4.1 控制策略效果分析60-61
• 4.4.2 BESS容量对于平抑效果的影响61-62
• 4.5 结论62-63
• 5 结论和展望63-65
• 参考文献65-71
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果71-72
• 致谢72

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