纯电动公交车充电需求特性研究

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1、纯电动公交车充电需求特性研究　　摘要大量电动汽车接入电网，其充电负荷曲线对原电力负荷曲线间的影响是电网安全稳定的一个重要课题。本文建立了充电需求数学分析模型并进行算例仿真。结果表明：在设定的运营模式下，电池荷电状态（SOC）的大小与充电负荷峰荷的大小成反比，SOC越大越有利，且利于动力电池寿命的延长。关键词纯电动公交车；负荷曲线匹配；电池荷电状态中图分类号U469.72文献标识码A文章编号1674-6708（2013）93-0037-02具有环保特性的纯电动公交车将成为一种电力负荷，其需求特性的研究存在其必要性。本文从纯电动公交车规模化运

2、营的角度出发，以某条公交线路为算例，计算使用纯电动公交车后的充电负荷曲线，分析了纯电动公交车充电需求特性对电网的影响。1纯电动公交车的运营模式6本文选择在停车场、公交总站设置充电设备进行充电或者换电。一天的运营期间内至少充电一次，此外在纯电动公交换电站仍留有后备车辆，以满足突发情况的需求，在高峰时段，不允许充电或者最小化换电时间。白天只采用换电池的方式进行能源供给，利用负荷低谷时段对更换的电池进行常规充电[1]。2纯电动公交车充电需求特性分析2.1充电机充电需求单台充电机输入侧所需最大功率可以表示为[2]：（2-1）在POmax和Vmax

3、的基础上再增加kr%的容量裕度，得到充电机的输入、输出最大功率，即设计容量：（2-2）（2-3）2.2某一线路公交的充电需求分析更换蓄电池和分散充电结合时的充电站功率需求。设所需车辆数为：（2-4）其中，ty为每次发车车辆的运行时间，tj为发车时间间隔，tc为更换蓄电池所需时间。kc%为所取裕度。蓄电池运行m趟后消耗的电能为：（2-5）其中，为纯电动公交车运行一圈消耗的电能，m为充满电状态下运行的圈数。对蓄电池进行充电，则充电电能为：（2-6）其中，tcharge为充电所需时间，π为充电效率。设在tcharge完成了蓄电池所消耗的电能，即

4、：（2-7）根据纯电动公交动力蓄电池的实际充电过程的数据[3]，得到tcharge的估算值为：（2-8）另外，考虑蓄电池充电时除去充电时间其它需消耗的时间，则实际的充电实际为：（2-9）6其中，kch%为所取裕度。可得，每组蓄电池在完成一次充电并等待下一次服务总的周期为：（2-10）设某线路公交全体总计发车Y次，则每组蓄电池被利用的次数为：（2-11）所需蓄电池的最少组数为：（2-12）取裕度k%，得到所需蓄电池的组数为：（2-13）蓄电池每间隔时间tj完成一次充电周期，进入充电状态，所以有充电机数量等于同时在进行充电的蓄电池数量，所以充

5、电机数量为：（2-14）则可得充电站所需功率的瞬时值为：（2-15）所以，由上式可知，并非所有的充电机在同一时间达到最大输出功率。因此，若按照来设计充换电站的容量，虽可以满足纯电动公交的功率需求，但存在较大裕量，造成浪费，经济性较差。2.3电池荷电状态一般每次充电开始的时候，电池有一定的剩余电量，即电池荷电状态（SOC）大于0。设纯电动公交每次充电的起始SOC服从正态分布N（0.5，0.12），即，起始SOC的期望为0.5，其分布在[0.2，0.8]内的概率超过99%[4]。3算例分析3.1纯电动公交车及充电机参数6本文所用的纯电动公交车

6、的参数如下[3]：蓄电池额定容量为360Ah，最大充电电流为120A，整车最高端电压为445V，运行能耗和空调能耗分别为1.2kWh/km和7kWh/h，电池更换时间为4min。充电方法采用CC/CV，额定容量为400Ah，额定电压382V，最高电压445V，最大电流120A，终止电流10A。取kr%为9%，、分别为90%和0.9。可得充电机的输出有功随时间t（min）的变化函数为：3.2分析某公交线路设某公交线路运行时间为6：00至23：00，其高峰时的发车间隔设为5min，其它时段发车间隔时间均为10min。设高峰时段的运行时间为31

7、min，其它时间的运行时间为13min。取余量为20%，由式（2-4）可得，高峰时间所需车辆9辆，其它时间所需车辆为3辆。由上表可验证知，所需最少车辆数为9辆。7：00-9：30和17：00-19：00这两个高峰时段，需要7辆车才可以满足运行要求，保证每5min发一次车，2辆车做备用；其它时间只需2辆车就可以满足运行要求，保证每10min发一次车，1辆车做备用。3.3不同SOC下的运行圈数与充电时间计算考虑空调等能耗，设纯电动公交车的耗电量为1.5kWh/km，取0.8。取10%的裕度，在SOC为14%、43%和672%时及m为9、7、5

8、时得到TC为4.09h、3.18h、2.18h。考虑soc的不同，得到纯电动公交车在如表3所列不同时段内所需电池组数为：4、12、4、12、4。所以，高峰时段所需最少电池组数为12组，其它时段