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考虑负荷波动与电压偏移的城市充电设施优化规划

曹佳佳  
【摘要】:电动汽车(Electric Vehicle,EV)的普及是应对环境日益恶化、推进节能减排的重要手段之一。目前,世界各国都在大力推动EV的发展。充电设施的建设与发展是EV普及的重要环节。按照集中程度,充电设施可分为分散式充电桩和集中式充电站。分散式充电桩一般指零散的、非聚集性的充电设施,充电方式快速、慢速兼有,充电桩以交流为主,主要满足EV用户的慢速与常规充电需求。集中式充电站一般具备三台及以上的充电桩,按照站内充电桩的主要类型,可分为快速充电站与慢速充电站。城市EV种类较多,充电需求类型和时空分布不同,建设完备的EV充电服务网络需要分别在城市各功能区停车点进行分散式充电桩规划和在城市道路网中进行集中式快速充电站规划。为满足城市各功能区EV的慢速、常规等充电需求和减少充电设施对配电网的影响,提出了一种基于负荷波动和电压偏移最小的城市分散式充电桩规划方法,对城市各功能区停车点所需建设的充电桩进行规划。由EV的日出行距离随机性得到日总充电需求,根据各功能区停车点EV用户充电的排队方式不同,采用损失制和等待制两种排队论模型获得各功能区充电桩的总数量,建立以配电网的网损均值最小,负荷波动率均值最小、电压偏移之和最小的充电桩数量配置模型用于确定各功能区停车点所需建设的充电桩数量。通过算例分析验证了所提分散式充电桩优化规划方法的合理性与有效性。为满足城市道路网中EV的快速充电需求,提出了两种城市快速充电站优化规划方法。第一种方法综合考虑投资运营者和用户,构建了快速充电站的投资成本、运营维护成本以及用户成本总和最小化的优化规划模型,采用遗传算法与Voronoi图范围划分法联合求解;第二种方法以各充电需求点的平均充电路径耗时最小为优化目标进行快速充电站与最优路径规划,采用Floyd最短路径算法结合遗传算法进行求解。此外,为了减少EV充电负荷对配电网的冲击,在进行快速充电站规划的同时考虑了配电网的负荷波动与电压偏移。最后,分别对两种快速充电站优化规划方法进行算例仿真,结果验证了所提充电站优化规划方法的合理性与有效性。


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