新能源充电站能量优化管理.docx

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新能源充电站能量优化管理

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摘要:首先对新能源充电站进行处理,根据得出的数据,建立改进的排队论模型,列出电动汽车充电设施及服务建立的平衡方程,并以先到先充、充完及走、等待过长及走为基本原则,建立充电往来的关系,得出电动汽车可以开始充电时间点。利用排队论求出时间点,根据已知条件,建立规划模型。

关键词:新能源充电站优化;排队论

引言

随着能源危机和温室效应日益严峻,世界各国政府把新能源充电站的建设提上了议程。其中,光伏发电站建设得到了世界各国的重视,光伏发电可降低电动汽车对传统化石燃料的依赖,真正实现低碳。对于新能源电动汽车充电站而言,在实际运行中由于新能源的功率输出具有间歇性和不确定性的特点,这使得仍有部分需求需要通过从电网购买电能来满足[1]。

1新能源充电站结构

现推出一种具有光伏发电装置的新能源充电站,该新能源充电站的系统结构如图1所示。站内设有8台充电桩和光伏发电装置,每一台充电桩的充电功率在50kW范围内可调。新能源充电站拥有站内新能源,既能为电动汽车提供充电服务,又能将站内新能源的电能反送电网[2]。光伏发电装置通过DC/DC交流器连接到DC母线,通过充电机为电动汽车提供充电功率。假设该充电站给100辆电动汽车提供服务。未来一天内新能源充电站从电网购电和向电网售电的电价如表1所示,光伏发电量如表2所示。固定充电电价为1.5元/kW·h,由一周充电记录中的某一天来表示用户未来一天内的充电需求。以充电站向电网和用户售电收入减去其从电网购电的成本为其利润。在光伏全额利用和允许弃光两种情况下,计算和分析未来一天内充电站的最大利润[3]。

2建立新能源充电模型

1)首先对数据进行处理,选取周天的数据,将周天的充电时刻进行换算,时间制换算成小数点制。对时间进行分段,对每一段内包含的电动汽车数量及每个电动汽车开始充电的时间、充电时长、充电电量进行详细统计。2)根据得出的数据,建立改进的排队论模型,将电动汽车不同时间来充电和充电时长不同,进行排队,按照先到先充的原则,将各个车辆进行排序,按照时间顺序依次充电。考虑到充电桩一共只有8个,属于有限资源的排队论,而且各个充电时长的不同,造成了等待不是一个必要条件[4]。为了使充电等待情况更加合理,通过资料搜寻,得出人们最优的等待时间为6min,所以,若在6min内,充电桩还是满充电状态,电动汽车将不会充电并离去。

3模型的建立

3.1充电站向电网购电成本模型

3.1.1目标函数

将一天24h分为5个时段,记为i(i=1,2,3,4,5),对应的时段分别为00:00—06:00、06:00—10:00、10:00—14:00、14:00—18:00、18:00—24:00。记第i时段的购电电价(元)为Ri,购电成本(元)为m,第i时段需要购买的电量(kW·h)对应为Qi。由表1可知,R1=0.30,R2=0.75,R3=0.70,R4=0.60,R5=0.80,建立模型:

由图2汇总数据可知,全天充电电量(即用户总需求量)Qi,max为2039.36kW·h。各个时段的光伏发电量均小于用户需求量。

4.2考虑光伏全额利用的两种极限方案

(1)将光伏发电电量全部出售给电网,仅通过向电网购电来满足用户需求。该方案下充电站利润为1421.82元。(2)将光伏发电电量全部出售给用户,不足的部分再从电网购买。该方案下充电站利润为1594.37元[5]。综上所述,光伏全额利用时,将光伏发电电量尽可能出售给用户,不足的部分再从电网购买可以获得最大利润,为1594.37元。考虑允许弃光情况下,由于允许弃光的弃光率可以为0%~100%,所以可计算方案2下的利润范围。完全弃光(弃光率为100%)时,利润为1268.97元;完全不弃光(弃光率为0%)时,利润即为光伏全额利用时的利润1594.37元。

5求解充电车辆

根据一天内的车辆来往充电开始时间,利用改进的排队论模型对其进行计算,建立充电往来的关系,根据先到先充、充完及走、等待过长及走的原则,得出一天内有以下时间点来充电的电动汽车可以得到充电。

结语

本文研究了新能源充电站的能量优化管理,在考虑电网、充电站和电动汽车用户3个利益主体的情况下,得出充电站在完全不弃光(弃光率为0%)时,充电站利润能达到最大,利润即为光伏全额利用时的利润。

Reference

[1]易桂波,沈志意.绿色发展理念下新能源汽车充电设施规划布局研究[J].中外建筑,2018(08):179-180.

[2]冯南希.新能源汽车市场响应式充电方法探索与研究[J].通信电源技术,2018,35(07):49-51+56.

[3]丁东.新能源汽车充电路径规划与服务系统研究与实现[D].西安理工大学,2018.

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-全文完-

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