电动汽车光伏充换电站集成系统的优化方法研究

【摘要】：发展电动汽车被世界主要生产国普遍确立为提高汽车产业竞争力、保障能源安全和转型低碳经济的重要途径。在江南娱乐app下载地址 的发展背景下,研究电动汽车充电设施与分布式光伏电源的集成模式,有利于实现电动汽车对可再生能源的就地消纳利用,提升整体运行的经济效益和环境效益。本文针对电动汽车充电设施与分布式光伏电源的优化组合问题,从系统集成模式、容量配置、经济运行、控制策略、实验平台等多个方面开展深入研究。遵循电动汽车对可再生能源就地消纳利用的基本思想,首先分析了电动汽车充电设施与分布式光伏电源集成的适用性,结合集成系统可采用的电气结构形式,探索并归纳总结出了分散式充电桩与光伏发电、充电站与光伏发电、换电站与光伏发电、大/中型充换电站与小型光伏电站等四种典型集成模式。容量优化配置是集成系统规划设计的基础环节,分别以含光伏发电系统的充电站和换电站为研究对象,提出了多目标容量优化配置方法。根据站内充换电需求,以系统投资、运行综合成本最小化和可再生能源利用率最大化等为目标,分别构建两种典型模式下容量优化配置的目标函数及约束条件,并采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对算例进行求解,通过对不同优化结果的综合分析,验证了优化模型的合理性和正确性。所建容量优化配置模型为含光伏发电的电动汽车充电设施规划设计提供了有效的参考依据。针对光伏发电与充、换电站的应用集成系统,提出了日前、实时两种时间尺度的优化运行方法。针对日前优化问题,以充电需求预测为基础,建立了光伏充电站的多目标优化调度模型,并通过NSGA-Ⅱ算法求解,可获取未来24小时内光伏充电站的优化调度方案。针对实时优化问题,提出了面向换电服务可用性的换电站实时功率分配模型,当换电需求预测具有较大误差时,实时功率分配模型可动态调整充电功率,保障换电服务的可用性。采用优化运行模型,可有效提升电动汽车对可再生分布式光伏电源的利用率,降低充电成本。通过数字仿真方法建立了电动汽车充电设施与可再生分布式电源的优化控制模型。在装置级层面,对现有充放电机的工作原理和工作模式进行了深入研究,建立了相应的数学模型及控制策略；对已有锂离子动力电池组数字仿真模型进行改进,提出了可方便地分离出模型参数,并自由设置初始荷电状态的数字仿真模型。在系统级层面,建立了含多组光伏发电、典型充电装置等交流电气单元集成的系统级数字仿真模型；针对运行过程中可能出现的三种状态,提出了并网、离网及过渡方式的系统优化控制策略。基于以上研究,对集成物理实验平台的一次系统和二次系统分别进行相应配置与设计,构建了一套含光伏发电、模拟双馈风电机组、电动汽车充电系统、锂离子储能电池组及其双向功率变换系统(PCS)、交流负载、二次控制与监测装置等电气单元的交流集成物理实验平台。通过实验平台的单元调试、整体联调,可分别在并网和离网运行模式下,实现可再生分布式电源为电动汽车动力电池充电。对所提出的系统运行基本控制策略、联络线功率控制策略、并网转离网以及离网转并网无缝切换控制策略等进行了物理实验验证,实验结果证明了所提的优化控制策略的正确性和有效性。 【关键词】：电动汽车 光伏电源 容量配置 优化运行 控制策略
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U491.8;TM615
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第1章 绪论15-23
• 1.1 课题研究背景及意义15-16
• 1.2 课题的国内外研究现状16-20
• 1.2.1 系统的集成模式16-17
• 1.2.2 光伏充/换电站集成系统的设计与容量优化17-18
• 1.2.3 光伏充/换电站集成系统的优化运行18
• 1.2.4 光伏充/换电站集成系统的控制策略18-20
• 1.2.5 光伏充/换电站集成系统的物理实验平台20
• 1.3 论文研究的主要内容20-23
• 第2章 集成系统的典型模式及适应性分析23-34
• 2.1 引言23
• 2.2 集成系统的基本问题研究23-27
• 2.2.1 电动汽车充电设施的种类与特点23-24
• 2.2.2 可再生分布式电源的适用性24-25
• 2.2.3 实现系统集成的典型电气结构25-27
• 2.3 典型集成模式及其适应性分析27-30
• 2.3.1 分散式充电桩与光伏发电的集成27-28
• 2.3.2 充电站与光伏发电的集成28-29
• 2.3.3 换电站与光伏发电的集成29-30
• 2.3.4 大/中型充换电站与小型光伏电站的集成30
• 2.4 国内外示范工程现状30-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 光伏充/换电站的容量优化配置方法34-62
• 3.1 引言34
• 3.2 电动汽车光伏充电站容量优化配置34-47
• 3.2.1 交流并网的光伏充电站34-35
• 3.2.2 光伏充电站容量优化配置的数学模型35-38
• 3.2.3 光伏充电站优化配置模型的求解38-41
• 3.2.4 算例分析41-47
• 3.3 电动汽车光伏换电站容量优化配置47-60
• 3.3.1 交流并网的光伏换电站47
• 3.3.2 光伏换电站容量优化配置的数学模型47-50
• 3.3.3 光伏换电站优化配置模型求解50-51
• 3.3.4 算例分析51-60
• 3.4 本章小结60-62
• 第4章 光伏充/换电站的优化运行方法62-85
• 4.1 引言62
• 4.2 光伏充电站多目标优化调度方法62-74
• 4.2.1 光伏充电站系统结构及运行策略62-63
• 4.2.2 多目标优化调度的数学模型63-66
• 4.2.3 光伏充电站优化调度模型的求解66-68
• 4.2.4 算例分析68-74
• 4.3 光伏换电站动态功率分配方法74-83
• 4.3.1 光伏换电站系统结构74-75
• 4.3.2 光伏换电站的运行性能评价指标75-76
• 4.3.3 考虑换电储备的动态功率分配方法76-79
• 4.3.4 算例分析79-83
• 4.4 本章小结83-85
• 第5章 集成系统的控制模型与优化控制策略85-127
• 5.1 引言85
• 5.2 集成系统的装置级数字仿真建模85-106
• 5.2.1 充放电设备的数字仿真模型85-95
• 5.2.2 动力电池的数字仿真模型95-101
• 5.2.3 光伏发电的仿真模型101-106
• 5.3 集成模式的系统级控制策略106-125
• 5.3.1 集成系统仿真拓扑107
• 5.3.2 并网运行的控制策略107-115
• 5.3.3 离网运行的优化控制策略115-120
• 5.3.4 集成系统并网/离网无缝切换控制策略120-125
• 5.4 本章小结125-127
• 第6章 集成系统的物理平台设置与实验研究127-142
• 6.1 引言127
• 6.2 集成实验平台的结构功能及设置实现127-134
• 6.2.1 实验平台主要结构及基本功能127-128
• 6.2.2 实验平台运行的工作原理128-129
• 6.2.3 实验平台的一次系统配置129-132
• 6.2.4 实验平台的二次系统设计132-134
• 6.3 实验平台的基本运行效果及实验分析134-141
• 6.3.1 集成实验平台基本运行效果134-135
• 6.3.2 并网运行时的联络线功率控制135-136
• 6.3.3 集成系统并网/离网无缝切换136-141
• 6.4 本章小结141-142
• 第7章 结论与展望142-144
• 7.1 本文的主要结论142-143
• 7.2 后续工作展望143-144
• 参考文献144-153
• 附录153-155
• 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果155-157
• 攻读博士学位期间参加的科研工作157-158
• 致谢158-159
• 作者简介159

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

带精英策略的快速非支配排序遗传算法在多目标无功优化中的应用    冯士刚;艾芊;

电动汽车充电模式与充电站建设研究    康继光;卫振林;程丹明;徐凡;

微电网研究综述    鲁宗相;王彩霞;闵勇;周双喜;吕金祥;王云波;

微网实验系统结构特征及控制模式分析    王成山;杨占刚;王守相;车延博;

电动汽车充电设施规划方法    吴春阳;黎灿兵;杜力;曹一家;

区域电网电动汽车充电与风电协同调度的分析    于大洋;宋曙光;张波;韩学山;

基于计算几何方法的电动汽车充电站规划    唐现刚;刘俊勇;刘友波;冯瀚;谢连方;马玮;

电动汽车充电站10kW光伏发电系统    冯巍;

电动汽车能源供给模式及其对电网运营的影响    滕乐天;何维国;杜成刚;楼晓东;

微电网实验平台的设计    杨为;丁明;毕锐;高研;丁银;

含有光伏电源的微网综述    王锡琳;

基于电流分解的微网功率控制策略研究    纪明伟;陈杰;栾庆磊;

基于NSGA-Ⅱ的工业区急救点优化布局研究    李栋学;刘茂;

基于NSGA-Ⅱ的炮兵火力优化问题研究    崔海波;姚志超;易先清;

智能型光伏微电网及其N+1控制模式研究    李志勇;冯江华;

用户侧光伏微电网发展机遇与挑战    吴小云;顾广娟;

低污染背景下电动汽车发展的支撑系统规划探析    张晓乐;刘强;周有军;

输电网-配电网-微电网三级电网规划的若干基础问题    梅生伟;王莹莹;

江南娱乐app下载地址 四位一体调度信息系统的理论与实践    刘俊勇;黄媛;杨嘉湜;

基于虚拟同步电机原理的微网逆变器控制及其仿真分析    彭铖;刘建华;潘莉丽;

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究    撖奥洋

非并网风电直供系统方案设计及控制策略研究    刘慧芳

微网控制及小信号稳定性分析与能量管理策略    苏玲

微网谐波振及电压暂降的评估与控制    雷之力

微网多目标优化运行及控制策略研究    崔明勇

光伏微网的发电预测与能量管理技术研究    陈昌松

微网系统的运行优化与能量管理研究    张颖媛

微电源并网同步检测与定功率输出控制技术研究    龚宇雷

智能优化算法及其在电力系统无功优化中的应用研究    张雪霞

含有微网的黑启动特性的研究    王钟辉

有载调压变压器对电力系统静态电压稳定性影响的研究    朱闪闪

逆变器模块组合化及其同调制问题的研究    林王清

智能配电变电站过程总线信息共享关键问题研究    戈政

微电网并网与孤岛运行模式切换的研究    王燕廷

微电网综合控制策略的研究    牟晓春

新能源技术与微电网能量管理算法研究    刘海龙

基于不同结构的微网运行控制策略研究    牛铭

电动汽车大规模接入对电网的影响分析    寇凌峰

面向江南娱乐app下载地址 的变电站智能运营平台建设    赵小彬

电动汽车试点示范的风险及防范    王宇宁 ,包凡彪 ,姚磊 ,刘超

电动汽车SOC估计方法原理与应用    林成涛,王军平,陈全世

电动车用MH-Ni电池温度特性研究    范美强,廖维林,吴伯荣,陈晖,简旭宇

燃料电池电动汽车前景分析    桂长清;

蓄电池在线内阻监测技术及运用    张庆福;

市场环境下电动汽车的电力服务    刘强;王春莉;

浅析中国电动汽车产业发展的配套政策    吴英姿;王康;卫振林;欣玫;

电动汽车充电模式与充电站建设研究    康继光;卫振林;程丹明;徐凡;

基于Tabu搜索的配电网络规划    陈根军,李继洸,王磊,唐国庆

分布式发电及其对电力系统的影响    梁才浩,段献忠

可再生能源发电并网协调策略的研究    于大洋

基于混合遗传算法的变电站选址定容    刘涛

基于嵌入式实时操作系统的电动汽车充电站网络监控系统的研究    吴智强

邦普:动力电池的中转站    余海军;

动力电池产业的现状及未来分析    刘芳波;郭楚怡;赵恒晨;

动力电池的研究现状及发展趋势    谢元锋,康志君,吴伯荣,朱磊

动力电池的发展历程    焦庆丰 ,刘涤萍

动力电池及其材料最新发展动向    刘亚飞,白厚善

国外鱼雷动力电池的发展及应用    蔡年生

武汉力兴全力打造动力电池检测设备    

“2005中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨会”隆重召开    

动力电池的研究应用及发展趋势    厉海艳;李全安;文九巴;张清;张荥渊;

大容量锂动力电池化成电源全数字控制技术    王立松,张晶

锂动力电池性能衰退规律研究进展    高飞;李建玲;赵淑红;王子冬;王新东;

动力电池进展    胡信国;

电动汽车动力电池配组工艺研究进展    马军;李爱魁;杜涛;刘飞;

动力电池新型材料    王伟东;王海涛;

混合动力汽车动力电池试验检测系统    曾小华;陈万忠;吴强华;王庆年;

慢脉冲化成技术在铅酸动力电池中的应用    闫智刚;杜虎;王仲飞;

动力电池与相关材料的最新进展    刘亚飞;陈彦彬;白厚善;

锌-空气动力电池在纯电动汽车上的应用前景    徐舟;唐有根;唐广笛;

中倍率方型塑壳氢镍动力电池开发(摘要)    杨毅夫;

水下航行器用高安全性动力电池研制    李建军;何向明;王莉;任建国;刘志祥;

牵手香港超霸 力元新材进军汽车动力电池    本报记者 赵碧君陈建军

动力电池：奏响新能源汽车序曲    主持人 陈瑜

动力电池产业联盟在泰州成立    孙广明　顾介铸

中关村成立动力电池产业联盟    记者 张晓东

江苏成立国内首家动力电池创新联盟    记者 张海燕

动力电池,增长莫忘“退烧”    本报记者 韩义雷

部大力推动动力电池产业发展    海伦

工信部将制订动力电池发展思路    张海燕

江苏省动力电池产业技术创新战略联盟成立    记者 陈黎明　通讯员 江春文

谨防“伪国产”企业冒领动力电池政府补贴    黄腾飞

电动汽车光伏充换电站集成系统的优化方法研究    陈征

混合动力汽车控制策略与动力电池系统的研究    李国洪

电动汽车用C-LiFePO_4动力电池制备与性能研究    李文成

基于自放电技术的电动车用锂动力电池SOC预测算法研究    于智龙

混合动力汽车动力电池容量预测模型及抗扰策略的研究    高纯斌

基于ERT的动力电池内部视电阻率温度特性与安全状态监测研究    李年智

基于LPV-Kalman滤波的动力电池SOC估算方法研究    吴松松

动力电池主动均衡策略和SOC估计方法研究    尤适运

应用于高寒地区的电动汽车动力电池系统热管理技术研究    杨鹏

动力电池梯次开发利用及经济性研究    王维

电动汽车动力电池回收模式研究    侯兵

电动汽车动力电池在线监测技术研究    黄嫄

数字化动力电池测试系统的研究与设计    段志强

基于工况仿真的锂动力电池寿命研究    王雪非

混合动力汽车动力电池组的热管理系统研究    何小颤