光伏电动汽车充电站储能容量优化研究(毕业设计论文开题报告)

南京师范大学 毕业设计 论文 开题报告 姓姓名 名 刘事成学学 号 号 21140107 学学院 院 南瑞电气与自动化学院 专专业业电气工程及其自动化 题题目 目 光伏电动汽车充电站储能容量优化研究 指导教师 指导教师 唐小波 2018 年1 月 8 日 开题报告填写要求 1 开题报告作为毕业设计 论文 答辩委员会对学生答辩资格 审查的依据材料之一 此报告应在指导教师指导下 由学生在毕业 设计 论文 工作前期内完成 经指导教师签署意见及院 系审查 后生效 2 开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计 的电子文档标准格式 可从教务处网址上下载 打印 禁止打印在 其它纸上后剪贴 完成后应及时交给指导教师签署意见 3 有关年月日等日期的填写 应当按照国标 GB T 7408 94 数 据元和交换格式 信息交换 日期和时间表示法 规定的要求 一 律用阿拉伯数字书写 如 2005 年 4 月 26 日 或 2005 04 26 毕毕 业业 设设 计 论计 论 文 开文 开 题题 报报 告告 1 本课题的目的及研究意义 随着电动汽车在世界各国的广泛发展 充电基础设施的规划与建设问题已得到我 国政府的更多关注 根据我国电力系统的一次能源利用现状 约 75 80 的电是由燃煤 发出的 通过电网对电动汽车充电所产生的碳排放量并不比传统燃油汽车更低 并且 也难以降低对传统化石燃料的依赖 这种情况下 要达到发展目标 存在两种方式 一是大力发展可再生能源发电系统 提高电网对可再生能源的消纳能力 增加电网中 可再生清洁能源的利用率 二是直接建立电动汽车充放电设施与可再生能源发电系统 的关联 通过集成系统实现可再生能源的就地消纳利用 从当前的发展情况来看 调 整电网的一次能源结构是一个长期的非常难的国情 而采用含可再生清洁能源的集成 方式降低电动汽车的间接碳排放 将成为最有效的途径 在智能电网建设中 实现电动汽车与可再生能源的有机集成 对二者的应用都存 在促进作用 有助于提高整体运行的经济和环境效益 1 可再生能源发电可降低电 动汽车对化石燃料的依赖 实现真正意义上的低碳 2 电动汽车又能协助解决可再 生能源的间歇性问题 降低储能系统成本 3 通过集成系统实现电动汽车对可再生 能源发电的就地消纳利用 可降低二者简单接入电网造成的不良影响 4 可再生分 布式电源就地服务于电动汽车充电 将减少其远距离输送电能的容量 使长线路输送 过程产生的功率损耗得到明显改善 在分布式电源中 光伏发电是最主要的利用形势之一 其发展潜力不容小视 据 世界能源组织统计 到 2020 年 太阳能累计安装容量将至 540GW 其发电量占全球发 电量的 5 8 随着技术的进步和生产规模的扩大 其成本不断下降 目前光伏发电的 成本为 0 8 元 kWh 这将意味着光伏发电在未来将会得到更快的发展 综合考虑经济效益和环境效益 在光伏充电站的规划中 一方面要尽可能地降低 建设和运行成本 另一方面 要尽可能提高光伏发电占电动汽车充电能量比例 按照 当前的光伏发电成本 二者本质上是矛盾的 因此 这是一个尚待解决的多目标优化 问题 2 本课题的国内外的研究现状 在规划设计层面 以可再生能源与电动汽车换电设施集成的环境和经济效益为目 标 需研究集成系统的容量优化配置问题 当前 针对微电网内可再生分布式电源的容量优化配置问题已产生了丰富的理论 成果 在示范工程方面 文献 12 介绍了国内外部分已建成并投入使用的光伏发电系统 的电动汽车充电站 国外早期光伏充电站普遍存在设计容量小 充电效率不高 站内 缺乏储能系统等不足 愿因是因为当时光伏充电站主要强调一种节能环保的示范概念 充电设备技术水平有限 且投资者节省建站成本 另一方面 针对与容量优化配置紧密关联的电动汽车充电站的优化布局也进行了 探索性研究 一些文献基于某种特定算法对电动汽车充电站的优化布局进行建模 而 我国对微网的研究和应用还处于初始阶段 为此我国相关科研人员对微网技术展开深 入研究 清华大学重点对微网的构成及运行保护进行研究 天津大学主要研究了微网 的网络拓扑及分布式储能技术 合肥工业大学主要研究了微网的并网控制 综合调度 方法 并建成了一个微网实验平台 该平台由风能 太阳能 生物质能等可再生能源 组成的发电系统 储能装置以及个类负载组成 文献 6 将最小网损 最小负荷波动和 最大负荷因数作为优化目标 对电动汽车的充放电进行优化控制 文献 7 则以最小配 电网损耗为优化目标建立电动汽车有序充放电控制模型 文献 8 在智能电网环境下 分别建立含风 光发电系统的电动汽车换电站容量优化数学模型 以系统投资运行成 本最低为目标 采用微分进化算法进行求解 得到集成系统各组成单元容量配比的优 化方案 文献 9 以系统投资成本最小化和可再生能源利用率最大化为目标 研究含光 伏发电系统的 EV 换电站多目标容量优化配置方法 文献 10 为满足充电负荷需求 采 用 馈电转移 方法对风 光 水三种可再生能源发电进行综合优化配置 以风 光 为主 水电协调使用的方式 共同为电动汽车充电 文献 11 建立了能量管理模型 运 用 V2G 技术实现集成系统内部能量的有效管理 优化配置储能电池和动力电池的容量 后续研究中 应综合考虑环境和经济效益 构建完善的评估指标体系 根据系统 设计的用途 灵活选择多方面的优化目标 针对不同充电方式 充电负荷需求特性和 辅助储能特性 分析特定集成系统模式下服务对象 需求侧管理 梯次利用等因素对 优化目标的影响建立有效的约束条件 基于电动汽车充电需求 可再生能源及常规负 荷预测结果 求解优化配置模型 最终为集成系统的优化规划设计提供指导 毕毕 业业 设设 计 论计 论 文 开文 开 题题 报报 告告 3 本课题的研究内容 对于含光伏发电系统的电动汽车充电站 首先要解决的是站内集成系统的电源设 计与容量优化配置问题 涉及的具体电气单元包括光伏电源 储能电池 对应的变流 器 充电设备等多个单元的容量与数量 在光伏充电站的建设规划中 应综合考虑经 济效益和环境效益 一方面要尽可能地降低建设和运行成本 另一方面 要尽可能提 高光伏发电占电动汽车充电量比例 按照当前的光伏发电成本 二者本质上是矛盾的 因此 是一个尚待解决的多目标优化问题 本课题以含可再生分布式光伏电源的充电站为研究对象 针对站内不同电气拓扑 结构的优化配置问题 分别提出含光伏发电系统的电动汽车充电站多目标容量优化配 置方法 根据站内充电需求 构建以系统投资 运行综合成本最小化和可再生能源利 用率最大化等为容量优化模型的目标函数 建立各组成单元成本的数学模型 从系统 基本决策变量的实时功率和电量平衡等角度提出优化模型的约束条件 运用混沌算法 对算例进行求解 得到基于不同光伏利用率目标下 充电站内各电气单元的最优容量 配置 并对不同优化结果的合理性和有效性进行综合分析 4 本课题的实行方案 进度及预期效果 实施方案 优化模型的求解需要计算光伏充电站的系统投资 运行成本和光伏发电利用率 针对任意一组容量配置方案 计算时应具备以下基础数据 充电站所在区域一年的光 照统计数据 考虑该充电站的电动汽车服务对象 调研预测一年中每天的充电电量需 求 确定光伏充电站系统各单元的具体参数 如单价 寿命 效率和额定容量等 综 合考虑充电需求和充电站占地面积等因素 确定各决策变量的上下限值 以建站成本 光伏发电利用率为优化目标 对组成光伏充电站的各单元进行容量 优化配置 具有多目标 非线性 多约束的特点 传统优化方法难以获取全局最优解 本课题选择采用混沌算法算法予以求解 实现混沌算法的基本步骤 算法初始化 将生成的混沌变量进行一次载波 得到 优化变量范围内的混沌变量 对生成的混沌变量进行可行性检测 重复上述步骤进行 迭代搜索得到满足约束条件可行解 并计算目标函数值 进行算例分析 验证所建优化模型的合理性和正确性 预期效果 1 建立含光伏发电系统的电动汽车充电容量优化配置模型 利用某地区典型数据 已知条件 将混沌算法作为优化算法并获得最优解 2 优化配置方法可以根据不同地区实际情况 优选适合当地建站的优化配置方 案 3 本课题提出的优化配置模型 可为电动汽车充电基础设施建设提供理论依据和 技术支撑 提高充电站内整体运行的经济和环境效益 毕毕 业业 设设 计 论计 论 文 开文 开 题题 报报 告告 5 已查阅参考文献 1 陈征 电动汽车光伏充换电站集成系统的优化方法研究 D 北京 华北电力大学工 学 2014 2 许上宇 含风光储的离网型电动汽车充电容量配比研 D 究 成都 电子科技大学硕 士学位论文 2016 3 陈征 肖湘宁 路欣怡 刘念 张建华 含光伏发电系统的电动汽车充电站多目标容量 优化配置方法 J 电工技术学报 2013 28 6 238 248 4 欧阳俊 杨洁 吴巍 朱银军 考虑光伏发电的电动汽车充电站容量优化配置研究 J 计算科学与探索 2017 11 87 94 5 杨珺 张建成 桂勋 并网风光发电中混合储能系统容量优化配置 J 电网技 术 2013 37 5 1210 1216 6 胡国珍 段善旭 蔡涛 陈昌松 独立型风光储发电系统容量配置的优化研究 J 电工 技术学报 2012 05 7 何其勇 张建成 鲍雪娜 并网型风光储混合发电系统中储能系统容量优化研究 J 华北电力大学学报 自然科学版 2012 04 8 黄来 李劲柏 刘武林 空间预测的电动汽车建站规划 J 湖南电力 2011 04 9 李素环 含光伏电源的电动汽车无线充电系统研究 D 中国科学院大学 2016 10 于大洋 可再生能源发电并网协调策略的研究 D 山东大学 2010 11 殷亮亮 基于虚拟储能的微网能量优化管理与控制 D 东华大学 2017 12 冯巍 电动汽车充电站 10kW