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电动汽车电池置换站规划选址与运营建模研究

刘志雷  
【摘要】:近些年电动汽车的兴起与发展愈演愈烈,然而现阶段在电动汽车发展过程中,充电时间长、续航里程短和购置成本高成为了阻碍电动汽车发展的三大壁垒。为了消除这些阻碍,进行电动汽车能量补充方式相关研究具有很大意义。首先,本文以电动汽车两种能量补充方式为切入点,从充电时间、对电网的影响等方面对比分析了整车充电和电池置换站这两种能量补充方式的优缺点。认为电池置换站可以同时解决电动汽车推广过程中的三大难题,明确了电池置换站的建设需求。然后,根据Bass预测模型对电动汽车未来的保有量进行预测,从而可以得到电动汽车的换电需求,为后续电动汽车置换站的区域规划提供输入。其次,以置换站建设和运营过程中的总成本为目标,以置换站服务能力和换电负荷到置换站的距离为约束,建立置换站规划区域选址模型。人为设定置换站的等级为四个,采用粒子群优化算法进行求解,得到应建置换站个数、站址和置换站规模等级。最后,从电动汽车置换站内部进行分析,探讨了关于置换站内部相关参数对其运营收益的影响关系。从运营商的角度出发,建立以置换站运营收益最大化为目标的整数规划模型。在构建模型的过程中充分利用智能电网下的V2G技术,既可以平衡电网负荷,又可以将富余未使用电量放回电网中用以抵消部分充电成本;该模型还考虑了置换费用,置换站电池拥有量和置换站的充放电能力以及置换站服务水平等因素。针对该模型使用Lingo编程求解不同参数下对应的最优解和各个时间段中电池进行充放电的数量,并分析这些参数对运营收益影响的敏感关系,得出影响置换站运营收益的关键因素依次为置换费用、置换站电池拥有量和置换站个数。从而为运营商制定合理有效的运营策略和电池管理策略提供有力指导。


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