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适用专业：电气工程及其自动化
适用年级：大学
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论文编号：201326
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毕业论文-充电站内电动汽车有序充电方式与策略研究，共93页，43034字
中文摘要
随着石油资源的日益耗尽，环境污染日益严重，电动汽车的发展已经越来越
受到世界各国政府和汽车厂商的重视。未来大规模电动汽车的接入将带来大量的
用电负荷，并对电力系统的运行和规划产生不可忽视的影响，电动汽车有序充电
控制作为有效降低电动汽车接入对电力系统负面影响的重要手段之一而具有重
要的意义。充电站内电动汽车有序充电控制方式与策略的研究作为实现大规模电
动汽车有序充电的基础意义重大，本文的主要工作及成果如下：
1、建立了以最大化电动汽车充电站运营经济效益为目标，以配电变压器不过
载，最大限度满足客户充电需求为约束条件的充电站内电动汽车有序充电模型。
编程调用 Cplex 优化软件实现对所建模型的求解。仿真分析表明该模型通过动态
响应电网分时电价有效提高了电动汽车充电站的运营经济效益。但同时可能由于
夜间相对便宜的电价，集中大量电动汽车充电，导致配电网另一个负荷高峰的出
现。
2、建立了基于 Benders 分解方法的由配电网控制中心统一协调控制的充电站
间有序充电协调两层优化模型，实现了配电网所有充电站运行经济效益最大化和
配电网峰谷差最小化的多目标有序充电控制，并通过仿真结果验证了该模型在降
低配电网负荷峰谷差方面的效果。
3、基于充电站内电动汽车有序充电模型，通过客户特征分析，功能需求分析，
功能实现流程分析，功能时序分析以及图形界面的设计实现了充电站内电动汽车
有序充电控制系统软件。
关键词 ：电动汽车；充电站；有序充电；Benders分解；两层优化。
ABSTRACT
With the depletion of oil and increasing environment pollution, the development
of electric vehicles have drawn attentions from governments and auto makers around
the world. Without any doubt, the penetration of large scale of electric vehicles will
bring large amount of load to power system and cause significant impacts on power
system operation and planning. As one of the ways to alleviate these negative impacts,
the coordinated charging of electric vehicles is of highly importance. The research on
coordinated charging strategy in charging stations is fundamental. The main works in
this article are listed below:
1. Under the constraints of distribution transformer capacity and customer
charging needs, a plug-in electric vehicle coordinated charging formulation in charging
stations is proposed to maximize the overall economic benefits of charging stations.
Cplex Optimization ToolBox is utilized to solve this model. Simulation results indicate
that by dynamically responding to TOU electricity prices electric vehicle charging
station improve their economic benefits of providing charging services. On the other
hand, however, due to the relatively cheaper electricity prices at late night, using this
coordinated charging strategy might give rise to charging concentration and hence
another peak load.
2. This article formulates a bi-level optimization model to realize the coordinated
charging between charging stations based on Benders Decompostion Method.The
overall economic benefits of electric vehicles charging stations are maximized and
difference between peak and valley in a specific distribution system is also minimized.
The simulation results verified the performance of this model in reducing the
difference between peak and valley.
3. By doing customer analysis, function requirements analysis, function flow
analysis, time sequence analysis and human interface design, coordinated charging
control system software in charging station is finally developed based on the
coordinated charging model in charging station.
Keywords：Electric vehicle; Charging station; Coordinated charging; Benders
Decomposition; Bi-level Optimization.
目录
第 1 章
绪论 ........ 1
1.1 选题背景与意义 ....... 1
1.1.1 电动汽车接入对电力系统的影响 ....... 1
1.1.2 电动汽车有序充电研究的意义 .. 2
1.2 国内外研究现状 ....... 2
1.2.1 电动汽车充电负荷建模 ..... 2
1.2.2 电动汽车接入对电力系统的影响研究现状 ........ 4
1.2.2.1 电动汽车接入对发电侧的影响 ..... 4
1.2.2.2 电动汽车接入对输电网的影响 ..... 6
1.2.2.3 电动汽车接入对配电网的影响 ..... 6
1.2.3 电动汽车有序充电研究现状 ...... 7
1.2.3.1 电动汽车有序充电控制器开发现状 ...... 8
1.2.3.2 电动汽车有序充电控制策略研究现状 .. 8
1.2.3.3 电动汽车有序充电控制策略研究总结 10
1.2.4 充电站电动汽车有序充电研究现状 .11
1.3 本文的主要工作 ......11
第 2 章 充电站内的电动汽车有序充电模型 . 12
2.1 充电站有序充电目标与输入信息 .... 12
2.2 充电站有序充电控制策略、模型及控制算法 .. 13
2.2.1 控制策略 13
2.2.2 数学优化模型 . 14
2.2.2 异常处理 14
2.2.3 有序充电控制流程 .. 15
2.3 算例分析 ........ 16
2.3.1 参数设置 16
2.3.2 无序充电 17
2.3.3 基于蒙特卡洛模拟的仿真分析方法 . 17
2.3.4 仿真结果 19
2.3.5 结果分析 20
2.4 小结 ....... 21
第 3 章 充电站间电动汽车充电协调 ....... 23
3.1 模型情景描述 23
3.2 充电站间充电协调模型 .. 24
3.2.1 充电站有序充电模型 ....... 24
3.2.2 控制中心有序充电优化迭代计算方法 ...... 26
3.2.3 控制中心有序充电优化迭代计算流程 ...... 30
3.3 算例分析 ........ 32
3.3.1 参数设置 32
3.3.2 仿真结果 33
3.3.3 结果分析 36
3.4 小结 ....... 36
第 4 章 充电站内电动汽车有序充电控制系统软件 .... 38
4.1 控制系统软件设计目的 .. 38
4.2 控制系统软件的实现 ...... 38
4.2.1 用户特征分析 . 39
4.2.2 功能需求划分与描述 ....... 40
4.2.3 数据需求分析 . 41
4.2.4 功能实现流程分析 .. 41
4.2.5 功能时序分析 . 46
4.2.6 核心算法的实现 ...... 49
4.2.7 图形界面设计 . 49
4.3 小结 ....... 63
第 5 章 结论与展望 ... 64
5.1 结论 ....... 64
5.2 进一步研究的方向 ....... 65
插图索引 .... 66
表格索引 .... 68
参考文献 .... 69
致 谢 ....... 72
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- 毕业论文-充电站内电动汽车有序充电方式与策略研究
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发表于 2012-3-5 15:32:51