光伏电动汽车充电站储能容量优化研究-开题报告

1、南京师范大学毕业设计（论文）开题报告姓名：刘事成学号：21140107学院：南瑞电气与自动化学院专业电气工程及其自动化题目光伏审动汽车充电站储能容量优化研究指导教师：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?有尖年月日等日期的填写 ，应当按照国标GB

2、/T7408- 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于或“ 2005-04-26 "。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尖注。根据我国电力系统的一次能源利用现状（约75%-80%勺电是由燃煤发出的），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

3、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尖联，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

4、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

5、，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，文献口 2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矢联的电动汽车充电站

6、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o而我国对微网的研究 和应用还处于初始阶段，为此我国相矢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。

7、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。文献门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，

8、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T生和辅助储能特f生，分约束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 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

9、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

10、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5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

11、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o2、 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

12、济和环境效益。毕业设计(论文)开题报告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,20142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,20163陈征，肖湘宁，路欣个台，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 ？杨耀，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(

13、5):1210-1216.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? L!J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光伏发电系统J?