电动汽车充电站选址定容优化研究-电气工程专业论文.docxVIP

目录 目录 PAGE PAGE IV 目 录 第一章 绪论 1 1.1 课题研究背景及意义 1 1.2 国内外相关研究现状 2 1.3 本文主要工作 5 第二章 电动汽车充电站选址定容优化模型概述 7 2.1 考虑充电站总成本和网损费用的优化模型 7 2.1.1 目标函数 7 2.1.2 约束条件 9 2.2 考虑充电站年运行收益的优化模型 10 2.2.1 目标函数 11 2.2.2 约束条件 12 2.3 考虑碳排放的多目标优化模型 13 2.3.1 目标函数 13 2.3.2 约束条件 15 2.4 考虑交通网络流量的多目标优化模型 15 2.4.1 目标函数 16 2.4.2 约束条件 17 2.5 本章小结 19 第三章 考虑全社会成本的电动汽车充电站选址定容优化 20 3.1 充电站选址定容优化数学模型 20 3.1.1 方案优选模型 20 3.1.2 定容模型 22 3.1.3 约束条件 23 3.2 优化模型求解 23 3.2.1 粒子群优化算法的基本原理 24 3.2.2 Voronoi 图的基本原理 26 3.2.3 求解流程 27 3.3 本章小结 30 第四章 电动汽车充电站选址定容实例研究 31 4.1 基础数据 31 4.2 结果分析 33 4.3 本章小结 38 第五章 总结与展望 39 5.1 总结 39 5.2 展望 39 致 谢 41 参考文献 42 攻读学位期间的研究成果 46 第一章 第一章 绪论 1 1 第一章 绪论 1.1 课题研究背景及意义 随着全球环境的逐渐恶化以及石油煤炭资源的日益紧张，加之全球温室 气体排放量的增长，电动汽车作为新型能源交通工具越来越受到世界各国人 们的青睐。电动汽车具有零（低）排放、噪音小、能源来源广泛、使用经济 性高等特点，已经成为汽车工业发展的主流方向，并成为汽车行业未来可持 续发展的关键[1]。就目前来讲，电动汽车可分为三类：纯电动汽车（Battery Electric Vehicle）、混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle）和燃料电池汽 车（Fuel Cell Vehicle）。 相对于传统燃油汽车来说，电动汽车以电代油，运行过程中不会有氮氧化 物、碳氧化物等污染气体排出，从而实现了“零污染”，有助于改善空气质量。 欧美等发达国家正在积极推动电动汽车的发展，当其数量达到一定规模后，普 及电动汽车将会成为许多国家实现低碳经济的重要战略。国内汽车生产商也正 积极把目光投入到电动汽车的研发和生产上，我国的新能源汽车产业正面临着 一个良好的机遇[2]。 电动汽车作为新能源战略和智能电网的重要组成部分，必须与其他领域实 现共同协调发展[3]。无论是混合动力电动汽车还是纯电动汽车，都需要公共充 电设施对其进行充电。电动汽车充电站是电动汽车能量补充的基础公共设施， 由于我国的电动汽车产业还处于发展初期，相应的充电设施对其能否普及具有 重要的影响。换言之，电动汽车必须要有配套的充电站为其服务。当电动汽车 发展到一定规模时，则要求具有足够多的、可方便充电的充电设施，然而目前 充电站的建设并没有形成一个完善的网络体系，这在一定程度上会制约电动汽 车的发展。 电动汽车充电站是支持电动汽车运营的重要配套基础设施，它为电动汽车 的运行提供能源补给及维修等服务。对于电动汽车充电站建设，前期的选址定 容非常重要，选址定容的合理与否会直接影响到后期充电站的运营效益、服务 质量、运营安全性以及用户充电便利性等，必须用科学的方法进行决策。 PAGE PAGE 2 电动汽车充电站的选址布局要考虑的因素有很多，既需要符合城市总体规 划和电网规划要求，满足电力系统对电力平衡、电能质量、供电可靠性、自动 化等方面的要求[4-5]；又要考虑充电用户的分布、行为习惯和需求特性，能够尽 可能满足所有用户的需求并实现用户服务的便利性；还要考虑充电站初期建设 和后期运营成本，使充电站建设方、运营方及电动汽车用户接受服务的成本达 到整体最小化。 总之，充电站作为电动汽车的基础配套设施，直接影响和制约着电动汽车 的普及程度。然而，电动汽车普及应用的前提条件是充电站的规模化建设。在 充电站建设的过程中，规划又是一个不可或缺的环节。若没有合理的规划研究， 必然会造成基础设施覆盖范围的重复和不必要的资源浪费。因此，电动汽车充 电站的合理选址与定容对于电动汽车的应用普及和环境保护起着至关重要的作 用。 1.2 国内外相关研究现状 电动汽车作为电力系统当中一种新型的负荷类型，由于其与用户分布、出 行规律等密切相关，充电具有一定的随机性和分散性，并且还存在移动特性， 与以往的用电负荷大为不同。目前，国内外许多学者对电动汽