电动汽车充换储一体化电站的优化调度策略及应用
比亚迪 f3dm摘要：随着相关技术的飞速发展和愈发刻不容缓的能源短缺、温室气体排放形势，低排放、低噪音的电动汽车成为了很多人出行的选择。然而，相比较于传统的燃油汽车，电动汽车并未普遍占有国内市场，其中的电池缺乏续航能力、以充电站为代表的相关充电配套设置建设和规划不合理、用户充电不方便、时间长等皆为其重要的制约因素。在未来电动汽车数目增加、用户充电需求增多后，电动汽车负荷将会进一步加大配网供电的压力。因此，合理的对充电站的选址定容进行规划，保证用户的方便并减少对配网侧的影响已成为电动汽车相关领域下一步发展的重中之重。
关键词高尔夫 汽车之家：电动汽车；充换储一体化电站；优化调度策略
引言
随着电动汽车产业进入成长期，电动汽车充电设施是电动汽车产业链的重要组成部分，在保持电动汽车产业发展的同时需要完善和促进新能源电池和充电桩等新能源汽车配套设施的发展。因此综述和计量分析国内外充电桩产业的研究与发展现状，以及充电桩产业的产业热点领域具有较大的现实意义。
1电力现货市场环境下电动汽车充换电站调控架构
目前阶段，BCSS运营商接收需求响应日前邀约和调频市场信息，结合次日换电需求预测曲线，决策购售电曲线、日前需求响应曲线、调频容量和换电计划，本阶段决策中考虑换电需求、调频调用电量和各交易品种的价格的不确定性，需预留一定的电量裕量，以确保其各项业务稳定开展，同时也为日内和实时阶段的优化调控预留了可调空间。日内阶段在日前优化结果的基础上开展滚动优化，接收需求响应日内邀约，结合日内换电需求预测值，决策日内需求响应曲线、调整购售电曲线和换电计划，本阶段决策中已明确各电力交易品种的日前出清价格，且日内短周期的换电需求预测结果更加准确，因此日前预留的电量在本阶段可被较充分利用。实时阶段基于日内优化结果对充放电功率在分钟级时间尺度上开展更精细的调控，根据需求响应实时邀约信息和实时电价格波动，确定实时需求响应状态，制定调频功率分配策略。
2国内发展现状
中国已经在一些电力技术和电动汽车充电设施的研究进程取得较大进步。早在2009年11月，专家在上海通过并验收目前国内首座电动汽车示范充电站—上海漕溪电动汽车充电站。
2010年3月，由华北电网投资建设的国家电网系统第一座典型设计大型电动车充电站—唐山南湖电动车充电站，也正式进入贸易运营。为了迎合电动汽车产业的快速发展，在我国电动汽车相关的充电设施的建设显得很迫切，也因此当地政府对电动汽车充电站的建设起着关键作用。2010年以来，许多沿海城市，大力发展充电桩市场，以期待该产业的成熟;当然内陆城市也毫不示弱，纷纷加大对电动汽车相符合的配套业务的发展。国内电动汽车充电站的不断扩大的市场现状引起了更多企业家的高度关注。两大电网抓住电动汽车充电站这一重要举措当作最重要的战略规划，以此期待在新能源汽车时代达到快速占领的目的，与传统加油站相类似，希望凭借充电站成为有地位的能源大公司之一。2010年初国家电网在全国范围内建设75座充电站和6000个交流充电桩。当然传统的石化企业也不甘落后，他们也看到了充电站建设所带来的一系列机遇和挑战。实际上，在中国电动汽车的市场正在快速扩大。根据统计，在2022年的1月到2月之间，中国电动汽车汽车生产共约1.19万辆，与去年相比较，增长了近大约5倍。这其中包含生产，纯电动乘用车4000多辆，同比增长近4倍，插电式混合动力乘用车4101辆，同比增长5倍;纯电动商用车2159辆，同比增长近9倍，插电式混合动力商用车大约1600辆，同比增长3倍。同时，3月份开始，电动汽车销量呈现大规模的上升。
3电动汽车充换储一体化电站的优化调度策略及应用
3.1城市功能区划分
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为了更好地描述EV出行目的地并统计充电需求分布，文章结合出行链等理论，按照城市各区域的功能类型和负荷特征，将待规划区划分为4类：（1）商业区：地处城市中心，白天客流量大，一般选择短时快充。（2）工作区：白天充电负荷较大，夜间负荷较小。（3）居民区：由于EV用户大多晚上回到居民区休息，夜间充电负荷较大。（4）其他功能区：包括文化区、运动区、旅游景点等。
3.2EV使用类型
永源汽车充电站在不同场景使用下要进行不同的建设安排，如景区摆渡车运行时间长，出行路线固定，充电场所集中，规划时需要考虑在景区附近或景区内建设充电站；出租车在空闲时间时及时补充电量，才能延长运行时间、提升经济回报。当前我国电动汽车的主要类型为出租车、公交车、公务车以及私家车。由于公交车行驶路线固定，停车地点较为集中，无需进行整体规划，因此，本文主要研究出租车、公务车和私家车。
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3.3电动汽车充电需求预测
随着电动汽车渗透率的不断提升，电动汽车充电需求预测方法也逐渐成熟。现有研究关于充电需求预测的方法主要有蒙特卡洛随机模拟方法、运用交通行业起讫点（ＯＤ）分析法以及基于多智能体系统仿真方法等。蒙特卡罗方法以其能够逼真描述事物发展特点和物理实验过程的优点在各大领域得到广泛应用，相较于其他智能算法，蒙特卡罗方法在运行过程中，对于连续问题无需离散化，且程序结构简单，比较容易实现。但该方法还存在一定的缺陷，利用该方法进行模拟要求所输入的变量之间相互独立，所求解的误差是在一定置信水平下判定，且算法收敛速度较慢。运用ＯＤ分析法是采用ＯＤ流量矩阵模拟得到，并非实际的ＯＤ对。假设充电需求通常在出行终点被满足，通过模拟的ＯＤ对估算电动汽车的充电需求。多智能体系统核心由一系列智能体构成，是处于一定环境中的分布式系统，可用于解决单一系统难以处理的复杂问题，通过划分充电站Ａ－ｇｅｎｔ、用户Ａｇｅｎｔ以及综合决策Ａｇｅｎｔ，进行充电需求预测以及充电设施布局，该方法已成为解决复杂问题分析与模拟的工具。随着研究的深入，研究方法的创新较小，相关研究主要体现在数据方面的创新。
3.4用户体验
EV用户拥有良好的充电体验密切关系到充电站设立后生命周期的长度。当用户电量不足需紧急进行充电时，行驶至充电站的距离和时间越短，用户体验将越好；用户行驶至充电站后，等待空闲充电桩的排队时间越短，对充电站的评价就会越高。同时充电站的建设面积、建设成本、建筑区域等因素也会影响EV用户的充电体验，如充电站建设规模越大、充电桩布局越多，EV用户充电时间成本就越低，充电体验越好。但充电运营商的建设、维护等成本随之增加，且易造成资源浪费。所以在规划充电桩数量时需要在考虑EV用户获得良好充电体验的同时，保证充电基础设施资源的高效利用，减少充电站运营成本。
结束语
本文通过分析影响电动汽车充电站规划的相关因素，设计以充电站运营商前期固定投入成本、后期运维成本和EV用户充电等待时间成本最小为目标函数的充电桩最优规划模型，并以贵阳市某商业区充电站的建设为例，在考虑用户时间成本和充电运营商建设成本的基础上，利用文中设计的充电基础设施配置优化模型，算出在该商业区建设充电桩时用户充电成本及充电桩运营成本将达到最低。
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