新能源充电站能量优化管理.docxVIP

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新能源充电站能量优化管理

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摘要：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。本文在结合充电站分时电价的基础上，考虑充电站光伏全额利用和允许弃光两种情况，提出了新能源充电站能量优化管理方案。通过算例验证，并对计算方案的结果进行对比，验证了所提出模型的有效性和合理性。

关键词：新能源；电动汽车；光伏；充电站

随着电动汽车的增加，建设新能源充电站成为电动汽车领域的另一发展热点。现根据充电站分时电价，以充电站在光伏全额利用和允许弃光两种情况下的最大利润为目标，对充电站的能量优化管理进行了探讨。

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。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。

图1新能源充电站结构

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。

2模型的建立

2.1充电站向电网购电成本模型

2.1.1目标函数

将一天24h分为5个时段，记为（=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。记第时段的购电电价（元）为R，购电成本（元）为m，第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：

（1）

表1新能源充电站向电网售电及从电网购电的电价

表2100辆电动汽车的24h光伏发电量

2.1.2约束条件

（2）

式中，Qi,max为该时段需要购买的最大电量，即该时段用户总需求量，kW·h。

2.2收入模型

2.2.1目标函数

充电站收入由将电能向用户出售与将新能源发电（光伏发电）向电网出售组成。该充电站为100辆电动汽车提供服务，充电电价固定为1.5元/kW·h。记第时段向电网售电电价（元）为Ai，第时段向电网出售的光伏发电电量（kW·h）为Bi，24h总收入为W，24h用户总需求量为Q。由表1可知，A1=0.20，A2=0.40，A3=0.35，A4=0.30，A5=0.45，建立模型：

（3）

2.2.2约束条件

（4）

式中，Bi,max为该时段最大光伏发电电量，kW·h.

2.3利润模型

（5）

式中，Wj为24h充电站利润（净收入），元。

3模型的求解

3.1数据分析

根据表2可得100辆电动汽车24h光伏数据折线，如图2所示。

图2100辆电动汽车24h光伏数据折线

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。

3.2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。

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。

4新能源电动汽车充电设施的未来发展方向

随着科技的不断发展，智能化、自动化将成为未来新能源汽车充电设施发展的主流。在电力稳定问题得到解决的基础上，通过与相关厂家和研究机构合作，将网络通信技术融入到汽车厂商的终端营销网络和营销经验中，充分满足市场需求，形成完整的产业链，为