《電動汽車與智慧型電網融合系統的建模與協調控制》是依託山東大學，由孫波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：電動汽車與智慧型電網融合系統的建模與協調控制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孫波
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
電動汽車已成為世界汽車工業發展的必然趨勢，它作為移動儲能裝置也是智慧型電網必不可少的關鍵環節。電動汽車大規模接入智慧型電網必將引發一系列不容忽視的嚴峻問題：符合用戶行為的隨機充放電會降低電網的運行效率，導致電網利益和用戶利益產生矛盾；電池頻繁的儲能和饋電也將嚴重縮短其壽命，增加使用成本。因此，研究車網系統協調控制成為解決問題的關鍵。然而車網系統是一個異常複雜的隨機非線性系統，其整體建模、分析和控制都極其複雜且頗具難度，亟待解決。本項目擬運用相關向量機方法建立車網系統的準確模型；研究電動汽車隨機充放電的時空特性及對電網的影響；籍此提出兼顧電網運行經濟性和用戶滿意度的多目標最佳化控制策略；最後建立計及經濟、環境和社會效益等的車網融合綜合效益評估體系。本項目屬於電動汽車、智慧型電網、控制科學交叉前沿方向，不僅對發展我國電動汽車技術，推進其產業化具有重要意義，而且對相關學科的理論研究和套用有顯著促進作用。
結題摘要
電動汽車已成為世界汽車工業發展的必然趨勢，其大規模接入智慧型電網必將引發一系列不容忽視的嚴峻問題，因此，研究電動汽車智慧型充電技術成為解決問題的關鍵。本課題根據電動汽車的運行規律，建立了電動汽車無序常規充電、引導的常規充電、快速充電以及電池更換模式下的充電負荷模型，並以某市電網和車輛統計數據為例，採用蒙特卡羅法研究了電動汽車在不同充電模式下對電網負荷產生的影響。在此基礎上，綜合考慮電網和用戶利益，提出了充電開始時刻參數有效分布區間，在該區間內電動汽車可直接接入住宅區現有配電系統，不需增加配電容量，且峰值負荷、峰谷差以及充電費用能達到綜合最優；同時基於分時電價制度和電動汽車可入網的情況，建立了計及電網負荷波動及用戶成本的多目標最佳化模型，採用交叉遺傳粒子群算法求解得到次日最佳化充放電計畫。針對車載充電機為非線性負載，其大規模接入將給小區配電網帶來很大的諧波的問題，建立了含車載充電機的住宅區傳統三相配電網和新型單相配電網仿真模型，結合對配電變壓器阻抗特性的研究，對比分析了兩種配電模式下不同數量電動汽車接入充電產生諧波的變化規律。動力電池SOC估計、均衡控制以及快速充電技術是電動汽車智慧型充電控制的重要保障，基於Lipschitz非線性系統觀測器設計理論，提出了一類電池SOC估計新方法；提出了一種基於升壓變換和LC諧振變換的零電流開關Cell-to-Cell均衡電路，可實現電池組中電壓最高的電池單體對電壓最低的電池單體的直接均衡，有效提高了均衡效率；提出了一種電動汽車動力電池快速充電系統和方法，設計了隔離式半橋DC/DC電路和去極化電路結合的新型電路拓撲結構，採用涓流充電-大電流充電-去極化充電-浮充充電四階段充電方法，以及基於灰色模型預測理論的電壓終止判斷，從而達到快速充電、提高效率和電池壽命的目的。建設了包括兩台智慧型一體化快速充電機、兩台交流充電樁以及四個專用電動汽車充電測試車位的電動汽車智慧型充電試驗平台，並開展了相關試驗研究。
