电池更换站与电网的互动机制以及优化控制策略研究报告-

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1、电池更换站集群优化算法研究报告1绪论发展新能源车辆是金世界各国应对能源危机和环境保护的主要手段Z—，随着锂离了动力电池的使用寿命、能量密度等性能快速提升，各种类型的新能源车辆逐渐进入了大规模的示范应用阶段，某些类型的新能源车辆已经进入商业化阶段，如：日木丰［D公司混合动力车已经销售了100多万辆，美国通用公司的VOLT纯电动轿车2012年销售超过了6力辆。在国内为推动新能源车辆的发展，推出了“十城千辆”的电动汽车推广计划，公布了“关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知”，“节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法”等电动汽车补贴政策。

2、2012年6月28FI,国务院印发了“关于节能与新能源汽车产业发展规划(2012〜2020年)”，确立了纯电驱动为新能源汽车发展和汽车工业转型的主要战略取向，提出了到2015年纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆；到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆产业化目标。充电基础设施网络是大规模的电动汽车商业运行实现的主要支撑环节，其中有关充电基础设施规划布局、充换电站优化设计方法、充换电站经济运行方法以及充换电站与配电网的相互影响关系等问题成为国内外相关研究领域的重点研究内容。1

3、.1研究背景根据不同纯电动车辆的运行特点以及搭载的动力电池的容量不同，目前主要有以下儿种能源补给模式：(1)交流慢速充电充电装置安装在车辆上，地面只提供单相交流电源，电池充电倍率为0.1C〜0.15C,满充电时间一般在8〜10小时;(2)直流快速充电设立地面充电设备，通过充电设备为车辆提供直流充电输出接口，电池充电倍率为0.3C〜1C,满充屯的时间一般为1〜3小时；(1)电池更换方式电池更换模式是采用事先充满电的电池组替换车辆上需要充电的电池组，满足车辆运行的要求，替换下来的电池组在地而进行充电，电池充电倍率为0.3C〜1C,满充电的时间一般为

4、1〜3小时。表纯电动汽车能源补给模式分析特点交流慢充直流快充电池更换优势占地血积小、投资少、安全性好,有利于延长电池使用寿命便于分散安装、满足紧急补电需求节省充电时间，提高车辆利用率、便于集屮管理劣势功率小、充电时间长快速充电策略受环境因素影响较大占地而积大、设备投入多、运营成本较高交流慢速充电由于投资成本低、配套资源需求少是未来私人使用的电动乘用车的主要能量补给模式，直流快速充电是交流慢速充电的有效补充，可以为电动乘用车提供应急性的充电服务，而屯池更换模式具冇的最人特点为：车辆利用率高、电池充电环境好，特别适用于要求车辆运行密度髙的场合，例如

5、：公交车、城帀环卫车、出租车等。目前，“十城千辆”试点城市已增至25个；私人购买节能与新能源汽车试点城市已增至6个,包括上海、深圳、长春、合肥、杭州和北京。其中，北京、深圳、合肥、杭州、重庆等城市充电基础设施发展规模较大。北京的纯电动公交车、环卫车和出租车主要以集团用户为主，采用裸车销售、电池租赁、充换结合的运营模式，由北京市电力公司负责充电设施的建设、运营和电池租赁；北京市发改委给予充电设施不高于30%的补贴，北京市给予和国家补贴1的配套资金。截止目前，北京示范运营的新能源汽车已达到2457辆,已建设各类充换电站49座。深圳市的纯电动公交车和

6、出租车采用第三方建站运营的模式，充电方式以直流整车充电为主，采用融资租赁、车电分离、网络智能管理、充维结合的运营模，目前已建成并运营57座充换电站，为2303辆新能源汽车捉供充换电服务。合肥市电动车辆采用定向采购模式，用户主要是车企员工和合作企业；车辆采用交流慢充的充电方式，集中建站管理。截止2011年底，合肥市共推广新能源汽车2018辆，其中江淮同悦纯电动轿车1585辆。杭州市新能源汽车达1425辆，杭州在公共服务领域，倡导购买新能源汽车的同吋探索整车租赁模式。由电池金业购买裸车，连同电池系统一起开展整车租赁，乘用车采用标准电池模块的快速更换

7、模式。重庆市目前已冇829辆新能源汽车，2座充换电站，其屮比较特色的是铁酸锂电池纯电动公交车，快速充电，满足公交车的使用特性，每6-8分钟充电一次，每天充电6~8次。根据《屮国汽车产业发展报告》（2008年）确定的各种车辆在车辆总体保有量的比例，国务院〃关于节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）〃确定的全国电动车辆的总量，以及《北京市电动汽车规划》屮预测到2015年北京市电动汽车数量，利用等比例的方法预测到2020年北京市电动车辆的数量如表l-2o表1-22020年北京市纯电动汽车规模预测私人用车公交车出租车公务车数量（万辆）53

8、.30.491.185.03表1-32020年北京市充电设施规模预测私人用车公交乍出租车公务车数最（万辆）充电桩53.3万个配电容最100MW快充桩0