基于万有引力模型的电动汽车充电站规划及能效评估

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nihaoyuyue2009
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近年来,能源及环境问题日益突出,以清洁能源作为动力的电动汽车应运而生,在各地政策的推动下迅速发展。电动汽车保有量增加对于减少二氧化碳排放量,推动环境可持续发展,打造环境友好的生态圈具有巨大的意义。然而,电动汽车行业的飞速发展对充电设施的要求越来越高,电动汽车充电站规划相关研究备受关注。本文首先研究了外部环境对电动汽车充电负荷的影响,计及用户的出行意愿对传统的出行链进行了修正,基于万有引力模型刻画了电动汽车充电站对电动汽车用户的吸引力,实现了区域内充电站的选择,并计算了区域内电动汽车充电负荷的时空分布情况;然后以全社会总成本最低,配网网损最小为优化目标,建立了电动汽车充电站多目标规划模型,实现了充电站的最优选址与定容;最后基于充电站的规划结果,建立了电动汽车充电站能效评估体系,基于合作博弈法组合赋权,实现了充电站能效评估。本文的具体工作及成果如下:针对电动汽车用户出行的主观性考虑不足的问题,提出了基于万有引力模型的电动汽车充电负荷时空分布预测模型。首先计及环境温度对电动汽车电池性能及空调开启的影响,揭示能耗与环境温度的函数对应关系;然后针对外部环境对用户出行意愿影响展开研究,得到基于出行意愿修正的出行链模型;最后针对路网中电动汽车对充电站选择受多方面主观因素影响的特点,提出了基于万有引力模型的电动汽车充电站选择模型,刻画了路网中电动汽车用户对充电站选择的规律,并分别研究了计及和不计及电动汽车间相互耦合两种情况下充电站的选择。通过算例仿真分析了充电站的位置、数量和规模不同时,对路网中电动汽车时空分布影响,更为准确得到区域内的充电负荷时空分布,并与未计及用户出行意愿的结果进行了对比,明确了用户出行意愿对充电负荷时空分布的影响。针对充电站规划通常仅考虑用户及充电站侧经济性指标的问题,提出了计及全社会成本和配网网损的多目标充电站选址定容策略。首先以全社会成本最低为经济指标,配网的总网络损耗最小为技术指标,建立了考虑经济性和配网网损的多目标优化模型;然后基于万有引力模型的电动汽车充电站选择策略,采用粒子群算法计算充电站优化结果的帕累托最优前沿,通过模糊数学法得到各帕累托最优解的满意度;最后获得计及全社会总成本和配网网损的电动汽车充电站多目标优化结果。通过算例仿真将多目标优化结果与仅计及经济成本及仅计及配网网损的单目标优化结果分别进行了对比,验证了所提策略的有效性。针对目前充电设施相关研究多集中在对充电站的规划,而鲜有对待建充电站或已建成充电站进行能效评价的问题,基于电动汽车充电站规划结果对充电站进行了能效评估。首先建立了电动汽车充电站能效等级划分及评估指标体系,对充电站的能效进行了综合评估,解决了目前对电动汽车充电站的能效分析通常为主观评价,缺少量化指标进行客观评价的问题;然后通过对比分析当前常采用的评价方法,以基于主观分析的不确定层次分析法及基于客观分析的熵权法及灰色关联度分析法为基础,采用合作博弈法修改指标权重;最后将所提评估方法应用于论文所提充电站选址定容策略,并对折衷最优解及帕累托前沿的两个最优解进行了对比分析,验证了所提评价体系可有效指导工程实际的充电站规划。
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