基于出行概率矩阵的电动汽车快速充电站规划

发布时间：2020-04-13 15:46

【摘要】：为了应对环境污染和能源安全问题,在交通出行领域推广和应用电动汽车具有重要的意义,我国电动汽车产销量现已居世界首位。随着电动汽车保有量的迅速增加,未来电动汽车充电负荷将对电网产生巨大的影响。电动汽车快速充电站是电动汽车推广和发展的关键环节。合理的电动汽车充电负荷预测和快速充电站规划是电动汽车产业发展的重要保障。本文重点研究了不同类型电动汽车充电负荷预测方法和电动汽车快速充电站选址定容的方法。(1)从电动汽车的行为特性、用户出行特性和动力电池充电特性三个方面分析了影响电动汽车快充需求的主要因素。基于城市道路拓扑结构和改进速度-流量关系模型模拟电动汽车行驶特征,基于出行概率矩阵和Dijkstra算法模拟电动汽车行驶路径。采用蒙特卡洛方法预测电动汽车快充需求的时空分布,最后通过对交通网和配电网耦合分析,得到电动汽车充电负荷时空分布。(2)基于电动汽车快充需求时空分布,研究了在配电网容量约束的条件下,电动汽车快速充电站选址定容优化问题。从便于用户友好充电的角度出发,综合考虑充电站建设运行成本、车主前往充电站途中耗时成本和排队等待时间成本,以配电网安全性和相邻充电站间距离为约束建立充电站选址定容优化模型。基于M/M/c排队论模型,优化配置快速充电站容量。基于Voronoi图和改进粒子群算法优化求解策略,得到快速充电站的最优位置和服务分区。最后以某市中心城区电动汽车充电站规划为例仿真分析,验证了所提模型和方法的可行性和有效性。
【图文】：

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充电的便利性，减小人们购买积极性。合理的充电设施规划不仅能提高人们的充电满意度，还能合理利用城市有限的土地资源，避免投资的浪费。电动汽车充电网络是城市规划建设的一部分，和城市市政、交通网络、配电网络建设紧密相关。电动汽车充电负荷有可能导致中压线路和变压器过负荷。精确的充电负荷预测可以定量分析对电网造成的影响，对电力系统规划、运行管理和电力市场交易都具有重要的意义。因此，，提出合理的电动汽车充电负荷预测和快速充电站规划方法迫在眉睫。1.2 电动汽车市场发展现状2017 年 7 月，全球知名战略咨询公司罗兰贝格和德国汽车研究机构亚琛汽车工程技术有限公司联合发布《2017 年第二季度全球电动汽车发展指数》，在报告中显示中国电动汽车市场在全球电动汽车发展指数中跃居第一[3]，图 1.1 从技术、行业、市场三个指标反映世界七大电动汽车生产国家发展格局。

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充电基础设施建设作为一项基本要务，计划 2030 年之前逐步淘汰完善的充电设施服务网络，促进了法国电动汽车的发展，充电设施的公共道路向商店、停车场、经销商等多元化发展。2015 年 EU's Tme 公司开始在高速公路服务区修建电动汽车充电站，满足城市之电服务。国内电动汽车充电设施发展现状汽车基础设施包括集中式充电站和分散式充电桩。根据中国电动设施促进联盟（充电联盟）统计得出，截止 2018 年 6 月全国公共超过 27 万个，相比较 2017 年 6 月增加约 10 万个，月均增加 834电桩数量为 31.2 万个，充电桩总数约为 59 万个，电动汽车与充电4:1。我国是充电设施发展速度最快的国家，公共充电桩保有量约为二位美国的 4 倍。在 2014 年颁布的《电动汽车充电基础设施发展20》中提到，截止 2020 年底，新增集中式充换电站 1.2 万座，分散0 万个[4]。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U491.8

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