换电模式下电动汽车电池充电负荷建模与有序充电研究_罗卓伟

电动汽车充电模式选择与充电负荷计算的研究

刘琰，何伟哲

【摘要】摘要：电动汽车充电站的科学规划、合理建设是基于广大电动汽车车

主充电需求和充电模式的，规划的的第一步是要精确分析西安市部分区域中电

动汽车的充电负荷情况。电动汽车充电站的建设不仅仅需要考虑到的电动汽车

用户充电的方便性，同时还应该考虑到充电站接入电网的成本。文中通过分析

对比快充、慢充、换电3种电动汽车充电模式，选择符合现状的充电模式，最

终提出基于蒙特卡罗模拟方法的负荷计算模型。

【期刊名称】电网与清洁能源

【年(卷)，期】2017(033)010

【总页数】5

【关键词】电动汽车；负荷预测；蒙特卡罗

电动汽车实现以电代油,具备能源利用效率高、废气排放少、噪音低等优势，

是用以解决能源和环境问题的重要手段之一。而作为电动汽车能源补给的重要

基础设施充电站，理应受到重视。由于当前车载电池存在看能量密度限制,导

致电动汽车续航里程短。因此，建立完善充电设施保障电动汽车日常使用十分

必要。为了满足电动汽车用户充电负荷，规划区域内电动汽车最大充电负荷需

求应该小于充电站额度容量。考虑电动汽车车主充电习惯，充电负荷具有比较

大的随机性。通过运用蒙特卡罗模拟方法［1］来确定规划区内电动汽车最大充电负荷［2-3］,综合城市交通公共服务设施和普通用电设施双重属性，建立起充电站最优规划的一个多目标决策模型,其目标是最小化配电系统网络损耗、最小化节点电压偏移以及最大化交通流量。

慢充和换电方式下的电动汽车充电负荷计算

俞豪君;梁茜;许文超;牛涛;韩志锟

【摘要】提出了慢充模式和换电模式电动汽车充电功率预测计算方法.首先综合分析影响电动汽车充电功率的各要素,在合理假设的基础上,建立要素量化概率模型,其次引入蒙特卡洛随机模拟方法,提出充电功率计算方法和流程,以北京地区为例,研究混合模式的电动汽车的规模化接入对城市电网的影响.

【期刊名称】《江苏电机工程》

【年(卷),期】2015(034)002

【总页数】4页(P58-61)

【关键词】电动汽车;充电负荷计算;随机模拟;换电;智能电网

【作者】俞豪君;梁茜;许文超;牛涛;韩志锟

【作者单位】江苏省电力设计院,江苏南京211102;上海电力公司沪北供电公司,上海200070;江苏省电力设计院,江苏南京211102;江苏省电力设计院,江苏南京211102;江苏省电力设计院,江苏南京211102

【正文语种】中文

【中图分类】U469.72

电动汽车作为一种绿色交通工具，在保障国家能源安全、缓解城市地区污染和促进经济发展和产业结构调整方面具有重要的战略意义。规模化电动汽车的应用，将会给传统电网造成一定的冲击。电动汽车充电功率计算是进行电动汽车与电网交互设施规划[1]以及进一步进行协调控制[2]的基础。影响电动汽车充电功率的很多因素往往很难建立较为准确的数学模型进行描述，因此给功率预测带来了很大的困难。目前，国内外对此课题的研究通常要基于一系列条件性很强的假设，利用统计数据和计算机模拟技术，对电动汽车充电功率进行预测。文献[3]分析了与电动汽车功率需求相关的各种因素。考虑了部分随机因素的概率分布，建立了电动汽车功率需求的统计模型。采用蒙特卡洛随机模拟方法，形成了从单体到群体电动汽车功率需求的计算方法。文献[4]则对电动汽车进行了简单的分类，从私家车、公务车、公交车和出租车不同的出行特性入手，在起始电量状态（SOC）、行驶距离和充电模式的一系列假设前提下，研究了各类电动汽车在工作日和休息日的充电功率预测方法。文献[5]结合实时地理交通信息，对电动汽车的充电行为进行了分析。目前的研究存在影响因素考虑不全面、假设强主观性、数据缺乏、且尚未有对换电方式电动汽车负荷进行计算的研究等问题。

电动汽车有序充电系统研究与应用

BUILDINGELECTRICITY2021年第6期

http：//Jun.2021Vol.40No.6电动汽车有序充电系统研究与应用*孟焕平龙海珊（湖南省建筑设计院集团有限公司，长沙市410012）肖建平（国网湖南电动汽车服务有限公司，长沙市410007）郝强（湖南省建筑设计院集团有限公司，长沙市410012）ResearchandApplicationofOrderlyChargingSystemforElectricVehicles*MENGHuanpingLONGHaishan（Hu’nanArchitecturalDesignInstituteGroupCo.，Ltd.，Changsha410012，China）XIAOJianping（StateGridHu’nanElectricVehicleServiceLimitedCompany，Changsha410007，China）HAOQiang（Hu’nanArchitecturalDesignInstituteCo.，Ltd.，Changsha410012，China）Abstract：Onthebasisoftheresearchresultsof“ResearchandApplicationofOrderlyChargingTechnologyforElectricVehiclesinResidentialArea”，aConstructionScienceandTechnologyProgramofHu’nanProvince，thebasicdesignthought，designprinciples，systemcompositions，controlstrategy，andapplicationresultsoforderlychargingsystemforelectricvehiclesareintroduced.Keywords：chargingfacilitiesforelectricvehicles；orderlycharging；controlstrategy；energycontroller；4Gchargingscene；Bluetoothchargingscene；chargingloadcurve；intelligentchargingpile摘要：结合湖南省建设科技计划项目“住宅小区电动汽车有序充电技术研究及应用”的研究成果，介绍电动汽车有序充电系统的设计基本思路、设计原则、系统组成、控制策略、系统总体控制流程及具体项目应用成效。关键词：电动汽车充电设施；有序充电；控制策略；能源控制器；4G充电场景；蓝牙充电场景；充电负荷曲线；智能充电桩中图分类号：TM910.6文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1003－8493.2021.06.0040引言当前国家正大力推进电动汽车发展，各地电动汽车充电设施建设如火如荼，随之而来，电网供电日趋紧张。2020年，全国多个省份实施有序限电，湖南省缺电尤为明显。为解决电动汽车快速增长与电网供电紧张之间的矛盾，实现电动汽车有序充电成为当务之急。为此，湖南省住房和城乡建设厅组织相关单位对住宅小区电动汽车有序充电技术进行研究。笔者作为课题组主要研究人员，下面结合课题研究成果系统阐述电动汽车有序充电系统的设计基本思路、设计原则、系统组成及应用成效。1基本思路综合考虑车、网、桩及负荷的实时动态特点，以满足电动汽车充电需求为前提，以运用平台负荷调控*：湖南省住房和城乡建设厅建设科技计划项目，项目名称：住宅小区电动汽车有序充电技术研究及应用，项目编号：KY202115。作者信息孟焕平，男，湖南省建筑设计院集团有限公司，研究员级高级工程师，总院副总工程师。龙海珊，女，湖南省建筑设计院集团有限公司，正高级工程师，机电一分院副院长。肖建平，男，国网湖南电动汽车服务有限公司，高级工程师，副总经理。郝强，男，湖南省建筑设计院集团有限公司，助理工程师。22402http：//电气分会研究与创新专栏

采用两阶段优化模型的电动汽车充电站内有序充电策略

一、本文概述

随着电动汽车（EV）的普及和充电基础设施的快速发展，电动汽车充电站（EVCS）已成为城市基础设施的重要组成部分。无序的充电行为可能导致电网负荷的波动，影响电力系统的稳定运行。研究电动汽车充电站内的有序充电策略具有重要意义。本文提出了一种采用两阶段优化模型的电动汽车充电站内有序充电策略，旨在通过优化充电顺序和充电功率，实现电网负荷的均衡分布，提高电力系统的稳定性。

本文首先介绍了电动汽车充电站的发展背景及其面临的问题，阐述了研究有序充电策略的必要性。接着，详细介绍了所提出的两阶段优化模型，包括充电顺序优化和充电功率优化两个阶段。在充电顺序优化阶段，通过考虑电动汽车到达时间、充电需求和电网负荷情况，采用合适的优化算法确定电动汽车的充电顺序。在充电功率优化阶段，根据电网的实时负荷情况和电动汽车的充电需求，动态调整电动汽车的充电功率，以实现电网负荷的均衡分布。

本文还对所提出的两阶段优化模型进行了仿真验证，通过与传统的无序充电策略进行对比，证明了所提策略在降低电网负荷波动、提高电力系统稳定性方面的有效性。本文总结了研究成果，并对未来的研究方向进行了展望。

通过本文的研究，可以为电动汽车充电站的有序充电策略提供理论支持和实践指导，推动电动汽车充电基础设施的健康发展，为城市可持续发展做出贡献。

二、电动汽车充电站现状分析

随着全球环保意识的日益加强和对可再生能源利用的重视，电动汽车（EV）作为一种清洁、高效的交通方式，正逐渐受到广大消费者的青睐。电动汽车的普及和发展，无疑对充电设施的建设和管理提出了更高的要求。当前，电动汽车充电站的建设和运营现状呈现出以下几个特点。

充电站分布不均。在大城市或经济发达地区，充电站的建设相对集中，而在偏远地区或欠发达地区，充电设施则显得相对匮乏。这种分布不均的现象在一定程度上限制了电动汽车的普及和使用。

充电设施的技术标准不统一。由于电动汽车充电技术的多样性和复杂性，不同品牌和型号的电动汽车可能需要不同的充电设备和充电接口。这种技术标准的多样性给充电站的建设和管理带来了挑战。

V2G_模式下的电动汽车充放电控制思路探究与讨论

AUTO TIME 91 NEW ENERGY AUTOMOBILE |

新能源汽车

电动汽车在安全行驶过程中，需要电池

提供充足的电能，而电池是一种储能元件，

能够从系统吸取电能，并在电网负荷处于高

峰的状态下，可以借助V2G技术将能量安全

输送给系统。因此，在V2G模式下，主动探

究电动汽车充放电控制思路，创新其控制策

略，有效引导用户有序进行电动汽车的充放

电，对提高电网运行的安全稳定性、接纳可

再生能源的能力具有十分重大的现实意义。

1　V2G技术阐述

1.1　概念V2G技术主要是借助电气、计算机、通

信等多个学科的专业知识和技能，实现电动

汽车和电网互动。当电动汽车为空闲状态时，

借助相应的蓄电池，有效储存能量，在智能电网的联通下完成削峰填谷，促进电动汽车

有序充放电。

基于V2G模式下电动汽车电池作为储能

单元，当其电量低于电网负荷时，借助电网

能量流动，为电动汽车补充电量，促进其安

全稳定运行。当电网负荷较高时，电动汽车

处于空闲状态，借助相关电子设备反馈将电

能有效输送给电网。当电动汽车不运行时和

电网有效连接，当其达到相应数量的情况下，

可以将这些电动汽车的蓄电池当作分布式储

能单位，完成电网的基础服务。电动汽车和

电网之间，借助多种方式进行联通，并在相

对应的连接系统平台内，电能可以向电网有

效转换部分火力发电、风能发电等部分可再

生新能源的转换，促进两者之间的能量有效

流动和利用[1]。电动汽车用户可以在电价低时，呼延洪

雷达新能源汽车（浙江）有限公司　浙江省杭州市　311243

摘要：电动汽车属于动态负荷，充电行为的随机性较强，对电网具有较大影响。当电动汽车大规模无序充电

的过程中，在很大程度上降低了电网运行的安全可靠性。因此，人们要积极探索科学有效的控制措施，

控制电动汽车有序充放电，改善相应区域电网的负荷特性，确保电网运行的稳定性、经济性。基于此，

本文首先对V2G技术进行了阐述，然后分析了V2G双向充放电装置的基本结构，提出相应的控制策略，

基于多目标的电动汽车有序充电策略研究

现代电子技术ModernElectronicsTechnique2022年9月1日

第45卷第17期Sep.2022Vol.45No.17

0引言

近几年来，随着化石资源的枯竭和环境问题的日益

加剧，电动汽车作为一个新兴产业受到了广泛的关注。

其中，纯电动汽车（ElectricVehicle，EV）作为新能源汽车

的代表，与传统的燃油汽车相比以电代油，具有诸多优

点，如行驶成本低、温室气体排放少、噪声小、能量转化

率高以及能源多样化等。因此，当今生态环境下，纯电动

汽车的投入可以缓解石油供给压力[1⁃2]并改善大气环境。然而，大量EV接入电网之后，其充电需求将造成负

荷急剧增长，进而造成负荷峰谷差加大、配电线路过载

等不良影响，对现有的电力系统造成巨大的压力[3⁃4]。同

时，EV接入电网不受时间和空间的限制，具有不确定

性，离开电网也具有一定的随机性，如果不进行准确的

预测和控制，将会增加电网的不稳定性，影响配电网的

运行。所以，对EV用户充电行为的研究十分必要，当前

关于电动汽车有序充电的研究很多。

文献[5]利用电价对EV的充电行为进行引导，建立

了以电网负荷峰谷差最小所对应的峰谷电价时段为目

标的优化模型。文献[6]基于分时电价，综合考虑电网和

用户两个方面的利益，建立双目标优化的数学模型，优基于多目标的电动汽车有序充电策略研究

郭豪杰，崔双喜

（新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐830047）

摘要：针对目前大量电动汽车随机并网，对电网安全经济运行等方面产生的不利影响，提出一种基于多目标的电动

汽车有序充电策略。首先，搭建电动汽车充电模型，在Matlab中采用蒙特卡洛法模拟电动汽车无序充电情况；其次，以小区基础负荷为基础求出新的分时电价，在分时电价的基础上建立电动汽车用户充电费用最少和负荷峰谷差最小的多目标有序充电模型；最后，以某小区为例，采用多目标遗传算法对目标函数求解，对比分析电动汽车在无序充电策略下和基于多目标的电动汽车有序充电策略下的仿真结果。仿真结果表明，所提出的新的基于分时电价的电动汽车多目标有序充电控制策略，不仅可以有效地减小电网的峰谷差，还可以降低电动汽车用户的充电费用，充分验证了该策略的有效性与合理性。关键词：有序充电策略；电动汽车；分时电价；蒙特卡洛；充电费用；峰谷差中图分类号：TN99⁃34；TM73文献标识码：A文章编号：1004⁃373X（2022）17⁃0145⁃06

电动汽车有序充放电模型研究

林琳;孙新凤;王新娜

【期刊名称】《电气自动化》

【年(卷),期】2018(040)003

【摘要】近年来,电动汽车的发展规模越来越大,随之而来的是在电动汽车接入电网后,充放电特性对电网在运行与规划等方面带来了一些新的问题和影响.经研究发现,对于碳的产出量、机组系统的旋转备用量和负荷曲线等指标方面在电动汽车接入电网后都有明显改善,为了便于分析,在考虑了综合效益的基础上,构建了电动汽车有序充、放电的数学模型,并采用基于免疫进化的细菌觅食算法,通过算例验证了模型和方法的可行性和有效性.%In recent years,the size of development of electric

vehicles has kept expanding.After electric vehicles are accessed to the

power grid,their charge/discharge characteristics have brought about new

issues and influence in grid operation and planning.As found in the

research,vehicle access to the grid has made outstanding contributions in

the respects of such indexes as carbon output,spinning reserve of the unit

system and load curve.To facilitate analysis,under consideration of

comprehensive benefit,a mathematical model was established for orderly