电动汽车充换储一体站的建模

doi:10.12204/j.issn.1000-7229.2020.06.006

摘要/Abstract

摘要： 电动汽车充换储一体站是集充电站、换电站和梯级储能电站于一体的电动汽车（electric vehicle ，EV）集中型综合供储能电站，可以发挥充电站和换电站的可调度潜力，并能够减小功率波动。提出了一种新型电动汽车充换储一体站模型，该模型综合考虑了电动汽车快充站、换电站和梯级储能电站。首先，基于快充用户的行驶行为特点，建立了电动汽车快充站模型；其次，根据城市道路速度流量实用模型，建立了电动汽车换电站模型；最后，结合梯级储能模型，构建了集成的电动汽车充换储一体站模型。以某地区公交线路实际道路情况为仿真算例，验证了提出的一体站模型能够满足电动汽车充电负荷的需求，且具有降低运维成本和抑制功率波动的优势。

关键词: 电动汽车充换储一体站, 快充用户, 道路速度流量实用模型, 实际道路情况

Abstract: The electric vehicle （EV） charging-swapping-storage integrated station （CSSIS） is an electric vehicle centralized integrated energy storage and power station that integrates charging stations， power conversion stations and cascade energy storage power stations， which can reduce system power fluctuations. This paper proposes a model of electric vehicle CSSIS considering fast charging station， battery swapping station and cascade energy storage station. Firstly， according to the behavior characteristics of fast-charging users， a model of EV fast charging station is established. Secondly， on the basis of speed-flow practical model of city roads， a model of EV battery swapping station is established. Finally， combined with the cascade energy storage model， an integrated electric vehicle CSSIS model is constructed. Taking the actual road conditions of bus lines in a city into account， a case verifies that the integrated station model proposed in this paper can meet the demand of electric vehicle charging load， and has the advantages of reducing the daily total operation cost and suppressing power fluctuation.

Key words: electric vehicle charging-swapping-storage integrated station, fast-charging users, speed-flow model, actual road condition

中图分类号:

TM 74

胡珏，韦钢，袁洪涛，罗志刚. 电动汽车充换储一体站的建模[J]. 电力建设, 2020, 41(6): 44-51.

HU Jue， WEI Gang， YUAN Hongtao， LUO Zhigang. Modeling of EV Charging-Swapping-Storage Integrated Station[J]. Electric Power Construction, 2020, 41(6): 44-51.

参考文献

［1］傅质馨，李潇逸，袁越. 泛在电力物联网关键技术探讨［J］. 电力建设， 2019， 40（5）： 1-12.
FU Zhixin， LI Xiaoyi， YUAN Yue. Research on key technologies of ubiquitous power internet of things［J］. Electric Power Construction， 2019， 40（5）： 1-12.
［2］范其丽，郑晓茜，王璞，等. 基于混合储能动态调节的独立混合微电网分布式协调控制［J］. 电力系统保护与控制， 2018， 46（7）： 105-114.
FAN Qili， ZHENG Xiaoxi， WANG Pu， et al. Decentralized control for autonomous hybrid microgrid with hybrid storage system dynamical regulating［J］. Power System Protection and Control， 2018， 46（7）： 105-114.
［3］王汉华，陈永进. 电动汽车充电设施接入配电网的最优布点规划［J］. 广东电力， 2018， 31（4）： 72-78.
WANG Hanhua， CHEN Yongjin. Optimal stationing planning for electric vehicle charging facilities accessing to distribution network［J］. Guangdong Electric Power， 2018， 31（4）： 72-78.
［4］杨晓东，张有兵，蒋杨昌，等. 微电网下考虑分布式电源消纳的电动汽车互动响应控制策略［J］. 电工技术学报， 2018， 33（2）： 390-400.
YANG Xiaodong， ZHANG Youbing， JIANG Yangchang， et al. Renewable energy accommodation-based strategy for electric vehicle considering dynamic interaction in microgrid［J］. Transactions of China Electrotechnical Society， 2018， 33（2）： 390-400.
［5］吴万禄，周江昕，余浩斌，等. 含充放储一体化电站的电网供电能力评估［J］. 电网技术， 2018， 42（4）： 1266-1273.
WU Wanlu， ZHOU Jiangxin， YU Haobin， et al. Power supply capability evaluation of power grid containing integrated charging-discharging-storage station［J］. Power System Technology， 2018， 42（4）： 1266-1273.
［6］费思源，罗阳. 电动汽车大规模接入对上海电网影响及应对策略［J］. 供用电， 2018， 35（9）： 9-15.
FEI Siyuan， LUO Yang. Impacts and coping strategies of large scale electric vehicle integration into Shanghai power grid［J］. Distribution & Utilization， 2018， 35（9）： 9-15.
［7］张涛，张东方，王凌云，等. 计及电动汽车充电模式的主动配电网多目标优化重构［J］. 电力系统保护与控制， 2018， 46（8）： 1-9.
ZHANG Tao， ZHANG Dongfang， WANG Lingyun， et al. Multi-objective optimization of active distribution network reconfiguration considering electric vehicle charging mode［J］. Power System Protection and Control， 2018， 46（8）： 1-9.
［8］何培东，王晨丞，杨凯麟，等. 数字控制的电动汽车直流充电系统设计与实现［J］. 自动化与仪器仪表， 2018（12）： 129-132.
HE Peidong， WANG Chencheng， YANG Kailin， et al. Design and implementation of digital controlled DC charging system for electric vehicle［J］. Automation & Instrumentation， 2018（12）： 129-132.
［9］DENG J X， SHI J， LIU Y， et al. Application of a hybrid energy storage system in the fast charging station of electric vehicles［J］. IET Generation Transmission & Distribution， 2016， 10（4）： 1092-1097.
［10］张维戈，陈连福，黄彧，等. M/G/k排队模型在电动出租汽车充电站排队系统中的应用［J］. 电网技术， 2015， 39（3）： 724-729.
ZHANG Weige， CHEN Lianfu， HUANG Yu， et al. Application of M/G/k queuing model in queuing system of electric taxi charging station［J］. Power System Technology， 2015， 39（3）： 724-729.
［11］SUN L， WANG X L， LIU W J， et al. Optimisation model for power system restoration with support from electric vehicles employing battery swapping［J］. IET Generation Transmission & Distribution， 2016， 10（3）： 771-779.
［12］张颖，容展鹏，张宇雄，等. 计及运营特性的电动汽车换电站时空双层调度［J］. 电网技术， 2016， 40（9）： 2616-2623.
ZHANG Ying， RONG Zhanpeng， ZHANG Yuxiong， et al. Study on electric vehicle battery swapping station space-time double scheduling consider in its operating characteristics［J］. Power System Technology， 2016， 40（9）： 2616-2623.
［13］韦钢，李明，卢炜，等. 充放储一体站并网的多级阶梯电压控制分区方法［J］. 中国电机工程学报， 2015， 35（15）： 3823-3831.
WEI Gang， LI Ming， LU Wei， et al. Multistage ladder voltage control partitioning method containing grid-connected charging-discharging-storage integrative station［J］. Proceedings of the CSEE， 2015， 35（15）： 3823-3831.
［14］罗卓伟，胡泽春，宋永华，等. 电动汽车充电负荷计算方法［J］. 电力系统自动化， 2011， 35（14）： 36-42.
LUO Zhuowei， HU Zechun， SONG Yonghua， et al. Study on plug-in electric vehicles charging load calculating［J］. Automation of Electric Power Systems， 2011， 35（14）： 36-42.
［15］基于GPS数据的广州市出租车运营特征及乘客出行特征研究项目［EB/OL］.（2018-03-16）［2019-10-12］. http：//www.gztri.com/UserData/DocHtml/1/2018/3/16/58652626303.html.
［16］田立亭，史双龙，贾卓. 电动汽车充电功率需求的统计学建模方法［J］. 电网技术， 2010， 34（11）： 126-130.
TIAN Liting， SHI Shuanglong， JIA Zhuo. A statistical model for charging power demand of electric vehicles［J］. Power System Technology， 2010， 34（11）： 126-130.
［17］邵尹池，穆云飞，余晓丹，等. “车路网”模式下电动汽车充电负荷时空预测及其对配电网潮流的影响［J］. 中国电机工程学报， 2017， 37（18）： 5207-5219， 5519.
SHAO Yinchi， MU Yunfei， YU Xiaodan， et al. A spatial-temporal charging load forecast and impact analysis method for distribution network using EVs-traffic-distribution model［J］. Proceedings of the CSEE， 2017， 37（18）： 5207-5219， 5519.
［18］张曦予，李秋硕，陶顺，等. 电动公交车充电站功率需求影响因素分析及建模［J］. 现代电力， 2014， 31（1）： 28-33.
ZHANG Xiyu， LI Qiushuo， TAO Shun， et al. Influence factors analysis and modeling of power demand for electric bus charging station［J］. Modern Electric Power， 2014， 31（1）： 28-33.
［19］董雷，陈卉，蒲天骄，等. 基于模型预测控制的主动配电网多时间尺度动态优化调度［J］. 中国电机工程学报， 2016， 36（17）： 4609-4617.
DONG Lei， CHEN Hui， PU Tianjiao， et al. Multi-time scale dynamic optimal dispatch in active distribution network based on model predictive control［J］. Proceedings of the CSEE， 2016， 36（17）： 4609-4617.
［20］李嘉龙，陈雨果，刘思捷，等. 考虑碳排放成本的电力市场均衡分析［J］. 电网技术， 2016， 40（5）： 1558-1563.
LI Jialong， CHEN Yuguo， LIU Sijie， et al. Electricity market equilibrium analysis considering carbon emission cost［J］. Power System Technology， 2016， 40（5）： 1558-1563.

[1]	唐子卓, 刘洋, 许立雄, 郭久亿. 基于负荷数据频域特征和LSTM网络的类别不平衡负荷典型用电模式提取方法[J]. 电力建设, 2020, 41(8): 17-24.
[2]	赵波, 章德, 胡柳君, 马俊杰, 李勇, 王炜宇. 基于机电扰动传播特性的电网惯量分布辨识方法[J]. 电力建设, 2020, 41(8): 25-31.
[3]	汤吉鸿, 章德, 丛凡超, 田国梁, 吴贵烘, 李宇骏, 禹海峰. 基于线性二次型最优控制的多端直流最优功率调制方案[J]. 电力建设, 2020, 41(8): 32-39.
[4]	檀勤良, 丁毅宏, 李渝, 李锐. 考虑经济环境平衡的风光火联合外送调度策略多目标优化[J]. 电力建设, 2020, 41(8): 129-136.
[5]	袁丽丽，阳育德，覃智君，刘辉. 基于谐波阻抗特性的风电次同步振荡分析[J]. 电力建设, 2020, 41(4): 117-125.
[6]	孙平远，刘科研，齐冬莲. 基于电力信息物理系统实时仿真平台的网络安全仿真[J]. 电力建设, 2020, 41(2): 40-46.
[7]	董瑞彪，刘永笑，黄武靖，杨晟，金阳，张宁. 基于综合能源系统价值分析的能源互联网运营商定价方法[J]. 电力建设, 2019, 40(11): 87-96.
[8]	宋佳翰，李婧娇，皮杰，欧阳宗帅，王海鸣，樊友平. 基于马尔可夫决策过程的变电站网络安全攻防策略[J]. 电力建设, 2019, 40(10): 104-110.
[9]	程瑜，王望. 产消型智能社区储能系统配置与运行联合优化[J]. 电力建设, 2019, 40(10): 118-125.
[10]	谭思维，刘洋，许立雄，王瀚琳. 考虑风电消纳的区域多微网-配电网能源交易模式[J]. 电力建设, 2019, 40(7): 1-9.
[11]	陈启超，李晖，王帅，史锐，张宁，戚庆茹，王菲. 促进可再生能源消纳的多能互补时序运行模拟技术[J]. 电力建设, 2019, 40(7): 18-25.
[12]	杨林超，楼伯良，徐政，周华，华文. 适用于交直流系统电磁暂态仿真的三序网络动态等值方法及其在华东电网的应用[J]. 电力建设, 2019, 40(7): 57-64.
[13]	刘其朴，汤晓晨，杨佳，孙国强，卫志农. 基于改进鲸鱼算法的混合直流输电系统控制参数优化方法[J]. 电力建设, 2019, 40(4): 26-33.
[14]	蔡超，窦晓波，曹水晶，陈曦，王娜. 基于模型预测控制的园区热电联供微电网能量优化[J]. 电力建设, 2019, 40(3): 27-33.
[15]	陈飞，冯昊，徐晨博，孙飞飞. 电力系统演进的内在驱动因素及发展路径探索[J]. 电力建设, 2019, 40(3): 59-66.