论文总字数：24793字

摘 要

本文主要以充电桩的运行充放电状态为主要变量，通过随机方向法来研究规模化电动汽车有序充电策略。

能够进行远距离行驶的全电推动的电动汽车的大规模推广必然将产生大量新的电网负荷，对电网的安全平稳运营产生巨大影响。同时为了解决电动汽车的能量补充问题，大量电池更换站将被建立。为了解决电动汽车的充电负荷对电力系统的影响，同时也是为了提高电池充电站的经济收益，满足电动汽车用户的充电需求，本文研究了规模化电动汽车有序充电策略研究。本课题通过考虑电动汽车不同的充电模式，建立了符合实际的电动汽车充电电池的负荷特性模型。然后建立电动车充电模型，以充电桩的运行充放电状态为主要变量，以站内电池充放电次数最少，电池更换站一日内经济收益最高为主要目标，进行了约束优化。运用MATLAB软件，通过随机方向法获得了寻优结果。结果证明电池更换站在有控制策略下的运行比无序运行能获得更多的收益。最后，本文还分析了电动汽车充电站参与电网互动的运行策略，研究了在电网有不同的需求下，电池更换站应该如何响应。

关键词：充电汽车，负荷，MATLAB，仿真，运行策略

Summary

In this paper, a charging pile of charging and discharging state as the main run variables, random direction method to study the large-scale electric vehicle charging orderly strategy.

Large-scale promotion can be performed remotely with all-electric driven electric vehicles will inevitably produce a large number of new grid load, have a huge impact on the safe and stable operation of the grid. Meanwhile, in order to solve the energy problem supplementary electric vehicles, a large number of battery replacement stations will be established. In order to address the impact of electric vehicle charging load on the power system, but also to improve the economic benefits of the battery charging station, charging electric vehicles to meet the needs of users, we studied a large-scale electric vehicle charging orderly Strategy. The topic of electric vehicles by considering different charging models, establish a realistic electric vehicle battery charging load characteristic model. Then build electric car charging model to run the charge pile of charging and discharging state as the main variable to the station battery charge and discharge times at least, the battery exchange station one day maximum economic benefits as the main objective, was constrained optimization. Using MATLAB software, the optimization results obtained by random direction method. The results prove that the replacement battery has run stand control strategies than disordered run to get more revenue. Finally, this paper also analyzes the operation of the policy involved in electric vehicle charging station to interact with the grid, the grid study have different needs, how to respond should the battery exchange station.

KEY WORDS: Charging car, load, MATLAB, simulation, operation strategy

目录

摘 要 - 1 -

Summary - 2 -

第一章 绪论 - 4 -

1.1研究背景 - 4 -

1.2 课题研究意义 - 5 -

1.3国内外研究现状 - 6 -

1.3.1 纯电电动汽车的充电模式及补充特点 - 6 -

1.3.2 电池更换站对电网的影响 - 7 -

1.3.3电池更换站与电网的互动 - 8 -

1.3.4 电池更换站的优化控制 - 8 -

1.4 本文的工作 - 9 -

第二章 电动汽车的负荷特性模型 - 10 -

2.1 电动汽车不同的充电模式 - 10 -

2.2 铅酸蓄电池的模型建立及特性分析 - 10 -

第三章 以电池更换站为基础的电动汽车充电控制模型 - 14 -

3.1 电动公交汽车电池更换站基本组成 - 14 -

3.2 电池更换站充电控制模型 - 15 -

3.2.1控制运行的条件与基本原则 - 15 -

3.2.2 模型基础 - 17 -

3.2.3 目标函数与约束条件 - 18 -

第四章 以南京29路公交线路为基础的充电优化控制策略的研究 - 21 -

4.1优化算法研究 - 21 -

4.2公交线路电池更换站的模型建立 - 22 -

4.3优化模型求解 - 24 -

4.4 考虑突发情况下的控制策略 - 27 -

4.4.1 充放电机发生故障 - 27 -

4.4.2 车流量与预测不符 - 27 -

第五章 电池更换站与电网互动策略的研究 - 29 -

5.1电力系统的运行状态 - 29 -

5.2 电池更换站的运行模式 - 29 -

5.3 电池更换站与系统的互动策略 - 30 -

第六章 总结与展望 - 32 -

参考文献 - 33 -

第一章 绪 论

1.1研究背景

当今世界，随着经济的不断发展，国际社会对能源问题的关注越来越大。在中国，每年大约有4亿吨以上的石油被使用掉，这些石油中的2 / 3都被用来提炼成汽车燃料。然而，近几年来，国际原油的减产问题越来越大，世界石油储备逐年下跌，国际局势动荡不安，石油危机似乎不日就将发生。在这种情况下，全球以及中国的汽车保有量却依旧在上涨，据不完全统计，到2015年底，全球将会有12亿辆汽车出现在马路上，平均每4个人就有一辆汽车。同时，在我国，私家车的保有量正在随着经济的发展飞速增多，到2015年，机动车保有量已突破2.79亿，平均每百户31辆私家车。大量的汽车显然会消耗大量的石油能源，同时产生更多的污染废物，如：二氧化碳、氮氧化物、灰尘颗粒等等大气污染物。这些汽车尾气中的污染物带来了严重的空气污染、雾霾，同时加剧了全球气候变暖。到今天为止，中国几乎每一个城市都深受雾霾困扰，因此，为了解决传统化石能源汽车的污染问题，零排放汽车的概念被提了出来。在众多零排放汽车种类中，电动汽车由于不需要使用化石燃料，不受全球能源危机的困扰而受到了各国的追捧。现在电动汽车及其配套设施的研发已经成为了各国关注与竞争的焦点。

电动汽车与传统的化石能源汽车不同，其主要以电动机作为车辆的动力来源，根据电能供给模式的不同，电动汽车可以分为纯电电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车三种。尽管国家很早就已经发现了电动汽车相比于传统燃油汽车的优越性，但是由于早期生产工艺不过关，电动汽车的电池容量不够而且质量不佳，结果电动汽车一直未能得到长足的发展。近年来，随着电池生产技术得到了突破，电池生产成本得到了大幅下降，同时又获得了国外国内多方的技术支持，电动汽车开始了飞速发展。国内的生产厂家们纷纷推出了新一代的纯电电动汽车，大量电动汽车进入了中国市场。

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