基于分布式移动储能的充电桩功率提升及运营策略研究

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近些年来,电动汽车用户群体规模迅速扩大,作为与之相配套的充电基础设施,充电桩的快速补电能力以及如何围绕其建立有效的运营机制逐步成为业内关注的重点。从电网安全角度来说,高功率充电特别是大规模的高功率充电,极易带来冲击性负荷风险;从电网经济性角度来说,配电网扩容改造成本高且容量利用率偏低,充电桩运营模式单一,盈利手段少。分布式移动储能作为一种能量缓存装置,能够保证在电网充电负荷功率一定的前提下,有效提升充电桩的功率,并丰富了充电桩的运营手段。因此,基于分布式移动储能的充电桩功率提升研究成为本文研究重点。首先,针对配网容量有限条件下的电动汽车高功率快速补电场景,设计基于双向能量缓存的充电桩功率提升系统;利用能量信息化及储能电池动态重构技术解决不同电池模组的差异化充放电管理问题,充分发挥储能电池的差异化充放性能并提升电网容量利用率;提出“能量跟着用户走”的快速补电模式,实现储能电池模块在时空双维度的调度和管控以提升充电桩功率,设计多充电桩接口下的能量运营机制。其次,利用统计学建模的方式对选择快速补电模式用户的充电行为进行数据拟合,建立基于数据挖掘的日负荷模型;基于日负荷模型与分布式电源出力,提出分布式移动储能的调度计划,以模型预测控制的滚动优化和反馈校正为手段,优化储能调度策略,减小日前预测误差过大造成的实际值偏离计划值现象,完善充放电控制策略,实现分布式移动储能的最优调度;将基于模型预测控制的调度策略与已有方法进行比较,证明所提策略的有效性。最后,从核定成本和制定最优电价两方面入手,计算本文所提商业运营机制的运营收益。在核定成本方面,提出基于能量消耗频率特性的储能容量优化配置方案,得到储能运营成本和调度成本,完成分布式移动储能的成本核定;在确定最优电价方面,考虑可移动储能实时调度对运营收益的影响,提出基于时空双维度的电价策略,利用电价弹性矩阵和遗传算法求解不同场景下的最优分时电价及其盈利值;对比固定储能的运营收益,证明分布式移动储能运营机制的优越性。
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