国产精品不卡在线,精品国产_亚洲人成在线高清,色亚洲一区,91激情网

  • 頭條高效、低成本的電動公交充電網(wǎng)優(yōu)化方案
    2019-08-08 作者:程瑜、陶冀  |  來源:《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》  |  點(diǎn)擊率:
    分享到:
    導(dǎo)語華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院的研究人員程瑜、陶冀,在2018年《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》增刊2上撰文(論文標(biāo)題為“快充模式下電動公交充電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化規(guī)劃模型”),提出一種電動公交充電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化規(guī)劃模型,基于線路的路網(wǎng)及調(diào)度特征,建立快充模式下電動公交充電需求分析模型。考慮公交站點(diǎn)、快充站點(diǎn)和電網(wǎng)接入點(diǎn)的分布特征,以充電網(wǎng)絡(luò)投資成本、公交車因充電附加損耗成本和配電網(wǎng)接入投資成本最小為目標(biāo),建立公交快充服務(wù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化選址和定容模型。針對模型全局尋優(yōu)問題,采用線性化技術(shù),提出模型的求解算法。將模型應(yīng)用到某城市區(qū)域19條公交線路更換為快充電動公交線路的規(guī)劃場景,算例結(jié)果表明模型優(yōu)化了城市公交快充設(shè)施的布局,有利于建立高效、低成本公交充電服務(wù)網(wǎng)。

    近年來,公交系統(tǒng)中電動公交車已成規(guī)?;l(fā)展趨勢。以河北省為例,規(guī)劃2019年更換及新增的城市公交車中純電動公交車占比達(dá)到80%。與私家電動車及其他社會電動車不同,電動公交充電需求與公交路網(wǎng)站點(diǎn)分布和公交行車調(diào)度密切關(guān)聯(lián),其特有的時(shí)空分布特征對配網(wǎng)運(yùn)行規(guī)劃的影響不容小覷,空間上在城市配網(wǎng)核心功能區(qū)聚集度高;時(shí)間上與電網(wǎng)日間峰荷重疊,負(fù)荷同時(shí)率高。

    城市電動公交示范建設(shè)初期,一般選擇在具有一定停車位容量的公交線路首末站布局公交充電站。這種簡易規(guī)劃思路,不利于提高充電網(wǎng)絡(luò)利用率,并使配網(wǎng)升級改造投資被動適應(yīng)充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

    國內(nèi)外學(xué)者開展了大量充電站規(guī)劃研究,并取得了有益的進(jìn)展。規(guī)劃中,充電需求?;诼肪W(wǎng)交通車流信息預(yù)測或采用油-電折算的方法估算;結(jié)合電動汽車行駛特征,可更精細(xì)化仿真充電需求。目前,融合公交路網(wǎng)和公交調(diào)度多維信息的公交充電需求仿真預(yù)測研究尚不成熟,充電需求分析主要用于充電和換電模式下公交充電站的運(yùn)行策略優(yōu)化。

    文獻(xiàn)[7]只考慮公交日行駛總電量需求平衡;文獻(xiàn)[8]基于動態(tài)采集的公交到站、離站時(shí)間和車載電池SOC狀態(tài)分析充電需求;文獻(xiàn)[9]基于發(fā)車時(shí)刻信息和環(huán)境溫度仿真公交充電需求??斐淠J较拢妱庸卉囕d電池容量較小、充電功率大、日間充電頻次多,充電需求影響大且仿真預(yù)測難度大。

    與慢充和換電模式相比,快充模式電動公交具有單位里程耗電量少、充電時(shí)間短、車輛及電池容量配置需求少的優(yōu)勢,本文側(cè)重針對快充電動公交系統(tǒng)研究充電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化規(guī)劃。

    針對電動公交的充電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型及求解方法研究尚少。文獻(xiàn)[11]針對換電模式,研究充、換電設(shè)施和所需電池?cái)?shù)量的規(guī)劃。文獻(xiàn)[12]研究城市公交充電設(shè)施選址優(yōu)化,優(yōu)化中計(jì)及一個(gè)公交充電站服務(wù)多條線路的經(jīng)濟(jì)性,以及不同位置充電站接入上級電網(wǎng)的便捷性差異。

    已有的充電站優(yōu)化規(guī)劃相關(guān)文獻(xiàn)中,目標(biāo)函數(shù)選取充電站投資成本和運(yùn)行成本最小、電動汽車用戶的充電成本最小,或者同時(shí)考慮用戶支出、充電網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力以及配電網(wǎng)損耗成本等多方利益進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化規(guī)劃。

    針對充電站選址優(yōu)化模型的求解,文獻(xiàn)[15]采用分支定界法求解混合整數(shù)線性規(guī)劃模型;文獻(xiàn)[17-21]采用智能算法或改進(jìn)的智能算法求解;文獻(xiàn)[22,23]采用Pareto前沿分析求解多目標(biāo)規(guī)劃。城市中大規(guī)模電動公交充電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題屬于復(fù)雜優(yōu)化問題,本文采用線性規(guī)劃思路建模和求解,避免智能算法可能陷入局部最優(yōu)解的劣勢。

    綜上,本文旨在面向城市規(guī)模化快充公交系統(tǒng),研究高效、低成本公交充電服務(wù)網(wǎng)的規(guī)劃模型及求解算法。第一階段,根據(jù)公交路網(wǎng)及其調(diào)度需求,建立時(shí)序模型細(xì)化模擬公交充電需求;第二階段,以公交公司、充電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者和電網(wǎng)企業(yè)因公交電氣化付出的社會總成本最小化為目標(biāo),考慮充電需求點(diǎn)、充電站點(diǎn)、電氣接入點(diǎn)間的支撐約束,建立公交充電服務(wù)網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃模型,并轉(zhuǎn)換成混合整數(shù)線性規(guī)劃模型進(jìn)行求解,提高求解效率和精度。

    結(jié)論

    隨著電動公交大規(guī)模推廣,公交快充服務(wù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化規(guī)劃研究具有重要意義。傳統(tǒng)思路下,直接在公交線路首末站布局快充電站的思路過于簡單。本文模型基于對快充模式下公交充電需求的精細(xì)仿真分析,綜合考慮公交場站、候選快充站點(diǎn)以及電氣接入點(diǎn)的分布特征,以支撐電動公交快充服務(wù)的總成本投入最小為優(yōu)化目標(biāo),實(shí)現(xiàn)公交充電需求點(diǎn)-公交快充站點(diǎn)-電網(wǎng)接入點(diǎn)間連結(jié)關(guān)系的優(yōu)化規(guī)劃。

    針對某城區(qū)內(nèi)19條公交線路全部替換為電動公交的規(guī)劃場景,應(yīng)用本模型開展實(shí)例公交快充網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案研究,優(yōu)化決策出快充站點(diǎn)的數(shù)量、選址、快充樁數(shù)量配置,以及公交場站與快充站點(diǎn)的服務(wù)歸集關(guān)系。

    算例分析表明:快充模式下,電動公交充電需求規(guī)模較大,且高峰充電需求在日間有分布;考慮公交路網(wǎng)和調(diào)度特征約束與電網(wǎng)接入能力約束后,采用本文模型優(yōu)化規(guī)劃公交快充網(wǎng)絡(luò),可減少充電站投資成本以及充電負(fù)荷接入對電網(wǎng)新增投資需求的推動。

    通過與常規(guī)思路下規(guī)劃方案比對,優(yōu)化規(guī)劃方案節(jié)約了29%的社會總成本,驗(yàn)證了規(guī)劃模型的可行性與有效性,有利于更好地支撐建設(shè)高效低成本的公交充電網(wǎng)絡(luò),助力電動公交大范圍推廣。