基于光伏微网通信服务的电动汽车充电动态决策模型

【摘要】：新能源汽车和分布式电源作为国家两大新兴战略产业,在政府的大力支持下得以广泛而蓬勃地发展起来。智能电网下的微电网随之应运而生,其“即插即用”的模式将为电网降低发用电成本、提高供用电品质和实现智能化等方面带来优势。V2G技术作为一种应用交叉的新型能量互动技术,在微电网的应用环境下可充分发挥其经济性、灵活性和可接入性的特点,与微电网下具有随机性和间歇性的光伏发电、风力发电等分布式电源联合应用,可以将优势最大化。统一的IEC 61850通信标准将对微电网下各分布式组成单元之间参数信息通信提供技术保障。本文主要完成的工作为:(1)重点分析微电网下电动汽车作为分布式电源与间歇式分布式电源之间的实时通信需求,从电动汽车充放电策略与风电出力协调优化出发,建立目标函数和约束条件的数学模型;从微电网下V2G系统需求模型、V2G装置电池充电器的数学模型和微电网下计及光伏发电出力的V2G需求模型分析入手,得到电动汽车单元充电行为的需求功率,得出微电网下电动汽车单元与光伏发电单元之间的实时通信需求。(2)将IEC 61850标准引入微电网作为电力系统通信标准,建立微电网的分层式通信结构;依据IEC 61850对逻辑节点的命名规则和抽象方法,对电动汽车依托V2G充电站在微电网环境下实现通信需求功能所对应的逻辑节点、数据、数据属性和属性类型进行研究,特别是对标准中并没定义的逻辑节点予以研究;通过对V2G充电站的逻辑抽像,依据IEC 61850-7-420通信标准在微电网环境下构建V2G充电站及其相关设备和管理系统的数据通信模型。(3)重点研究Reporting报告机制,基于Reporting报告机制对通信服务模型、报告控制模块RCB和报告触发机制等进行设计;以动力电池寿命状态预测为例对参数同步通信进行研究,设计基于数据对象值替换的参数同步通信方案;对报告触发进行了设计,并对报告报文进行编程实现;对报告服务流程和操作界面进行设计,通过模拟实验进行验证。(4)对光伏发电出力的随机性进行分析,得出光伏出力的Beta分布模型;基于光伏出力的不确定性结合马尔可夫决策过程建立一种电动汽车充电动态决策模型;建立电动汽车与光伏发电单元之间光伏发电单元有功出力实时参数同步报告机制,并搭建硬件平台,对通信服务进行模拟实验分析。 【关键词】：微电网 电动汽车充电决策 V2G IEC 61850 光伏发电出力
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72;TM910.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 相关行业研究现状11-20
• 1.2.1 智能电网与分布式电源12-13
• 1.2.2 电动汽车与V2G技术研究现状13-18
• 1.2.3 IEC 6185018-20
• 1.2.4 相应问题的提出20
• 1.3 本文研究内容与主要工作20-22
• 第二章 微网下V2G的通信需求分析22-31
• 2.1 微电网的分层架构22-24
• 2.1.1 微电网的分层监控架构23
• 2.1.2 分布式电源监控终端之间的通信需求23-24
• 2.2 微网分布式能源实时通信需求24-30
• 2.2.1 电动汽车车辆荷电状态SOC要求24
• 2.2.2 电动汽车充放电与风电出力协同优化需求24-27
• 2.2.3 电动汽车充电与光伏发电出力协同优化需求27-28
• 2.2.4 仿真分析28-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 基于IEC 61850对微电网下V2G充电站信息建模31-44
• 3.1 IEC 61850的基本信息建模31-34
• 3.1.1 微电网中的信息交互31-32
• 3.1.2 微电网中的分层通信结构32-33
• 3.1.3 IEC 61850对逻辑节点的设计33-34
• 3.2 IEC61850对V2G充电站信息建模34-43
• 3.2.1 逻辑抽象34-35
• 3.2.2 逻辑设备与逻辑节点建模35-38
• 3.2.3 数据建模38-43
• 3.3 本章小结43-44
• 第四章 基于Reporting机制实现参数同步设计44-60
• 4.1 通信服务设计44-47
• 4.1.1 通信服务模型44
• 4.1.2 RCB报告控制块44-46
• 4.1.3 报告触发机制46-47
• 4.2 通信参数同步设计47-52
• 4.2.1 动力电池寿命状态预测48-49
• 4.2.2 报告时间顺序的管理49-50
• 4.2.3 参数同步分析与设计50-52
• 4.3 通信服务的编程实现52-54
• 4.3.1 报告触发设计52
• 4.3.2 报告报文的编程实现52-54
• 4.4 报告报文的模拟实验54-59
• 4.4.1 Reporting报告实现实验结构设计54-55
• 4.4.2 报告服务请求流程设计55-56
• 4.4.3 模拟实验界面设计56-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 微网下电动汽车单元的充电策略及其通信60-74
• 5.1 光伏发电出力的随机性分析60-62
• 5.1.1 不确定性影响要素60-61
• 5.1.2 光伏出力模型分析61
• 5.1.3 光伏出力贝塔(Beta)分布模型61-62
• 5.2 基于光伏出力不确定性的电动汽车充电策略62-68
• 5.2.1 马尔可夫动态决策模型62-63
• 5.2.2 一种电动汽车动态充放电决策63-66
• 5.2.3 电动汽车充电行为收益概率分布案例分析66-68
• 5.3 电动汽车单元与光伏发电单元的参数同步通信68-71
• 5.3.1 通信系统设计68-69
• 5.3.2 通信参数SV采样值服务设计69-70
• 5.3.3 通信参数有功出力的同步报告生成70-71
• 5.4 V2G通信服务模拟实验71-73
• 5.4.1 模拟实验硬件设计71
• 5.4.2 通信实验模拟测试71-73
• 5.5 本章小结73-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 工作总结74-75
• 6.2 工作展望75-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-81
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目81

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