電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃：建模、仿真與優(yōu)化調(diào)度

前言
第1章　緒論1
1.1　電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1
1.1.1　電動汽車發(fā)展簡史2
1.1.2　國外電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀3
1.1.3　國內(nèi)電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀6
1.2　電動汽車充電設(shè)施發(fā)展現(xiàn)狀9
1.2.1　電動汽車充電設(shè)施總體現(xiàn)狀9
1.2.2　國外電動汽車充電設(shè)施發(fā)展現(xiàn)狀11
1.2.3　國內(nèi)電動汽車充電設(shè)施發(fā)展現(xiàn)狀17
1.3　電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃問題研究現(xiàn)狀20
1.3.1　電動汽車充電對電網(wǎng)的影響20
1.3.2　電動汽車充電設(shè)施仿真建模21
1.3.3　電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃的優(yōu)化模型與求解方法23
1.3.4　基于V2G架構(gòu)的電動汽車充電設(shè)施與配電網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化23
1.3.5　電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃指標(biāo)設(shè)計(jì)24
第1篇　電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃建模與優(yōu)化
第2章　電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃建模與求解方法概述28
2.1　電動汽車充放電設(shè)施規(guī)劃模型28
2.1.1　電動汽車充放電設(shè)施經(jīng)濟(jì)型模型分析28
2.1.2　考慮充電距離的電動汽車充電站規(guī)劃模型31
2.1.3　考慮服務(wù)能力的電動汽車充電站規(guī)劃模型31
2.1.4　考慮充電需求的電動汽車充電站規(guī)劃模型32
2.1.5　考慮碳排放的電動汽車充電站規(guī)劃模型33
2.1.6　考慮電網(wǎng)安全性的電動汽車充電站規(guī)劃模型33
2.1.7　多目標(biāo)電動汽車充電站規(guī)劃模型33
2.1.8　其他規(guī)劃模型34
2.2　電動汽車充放電設(shè)施規(guī)劃模型的優(yōu)化方法36
2.2.1　求解電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃的遺傳算法36
2.2.2　求解電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃的粒子群優(yōu)化算法37
2.2.3　求解電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃的多目標(biāo)優(yōu)化算法38
2.2.4　求解電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃的其他優(yōu)化算法38
第3章　電動汽車充放電設(shè)施規(guī)劃原則與考慮因素40
3.1　電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃的基本原則40
3.2　影響充電站布局的因素42
3.3　電動汽車充電負(fù)荷估算42
3.3.1　常用充電方式43
3.3.2　充換電設(shè)施43
3.4　電動汽車行駛特性分析47
3.5　電動汽車與充換電設(shè)施的模式匹配50
3.6　電動汽車充換電負(fù)荷模型50
3.6.1　估算模型假設(shè)50
3.6.2　充換電負(fù)荷頻率及比例模型51
3.6.3　充換電負(fù)荷計(jì)算模型53
3.7　本章小結(jié)54
第4章　基于SPEA-Ⅱ算法的多目標(biāo)電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃55
4.1　理想充電站規(guī)劃模型的基本假設(shè)55
4.2　理想電動汽車充電設(shè)施的多目標(biāo)規(guī)劃模型55
4.2.1　問題現(xiàn)狀55
4.2.2　優(yōu)化目標(biāo)57
4.2.3　約束條件59
4.3　求解理想充電站規(guī)劃模型的SPEA-Ⅱ算法60
4.3.1　SPEA-Ⅱ算法原理60
4.3.2　基本算法流程60
4.3.3　基于SPEA-Ⅱ算法的改進(jìn)設(shè)計(jì)61
4.4　算例分析65
4.4.1　算例描述65
4.4.2　模型參數(shù)設(shè)定66
4.4.3　優(yōu)化參數(shù)設(shè)定67
4.4.4　結(jié)果分析67
4.5　本章小結(jié)70
第5章　基于SPEA-Ⅱ算法的多目標(biāo)電動汽車充電設(shè)施重規(guī)劃71
5.1　研究現(xiàn)狀71
5.2　基于現(xiàn)有充電設(shè)施的電動汽車充電站重規(guī)劃模型72
5.3　基于SPEA-Ⅱ算法的電動汽車充電站二次選址規(guī)劃求解74
5.3.1　SPEA-Ⅱ算法流程74
5.3.2　算法性能評價74
5.4　算例分析74
5.4.1　算例描述74
5.4.2　算法參數(shù)設(shè)置76
5.4.3　結(jié)果分析77
5.5　本章小結(jié)78
第6章　基于交通流模型的電動出租車充電設(shè)施規(guī)劃79
6.1　居民出行分布預(yù)測80
6.2　出租車載客分布和載客目的地選擇概率81
6.3　出租車空駛分布81
6.3.1　出租車空駛目的地選擇概率81
6.3.2　出租車空駛分布82
6.4　小區(qū)載客率83
6.5　出租車運(yùn)營模型84
6.5.1　模型假設(shè)84
6.5.2　具體步驟84
6.6　算例分析86
6.6.1　算例描述86
6.6.2　統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集87
6.6.3　參數(shù)設(shè)定87
6.6.4　結(jié)果分析88
6.7　本章小結(jié)91
第7章　基于經(jīng)濟(jì)性的電動汽車充電站多級選址規(guī)劃模型研究92
7.1　基于經(jīng)濟(jì)性的電動汽車充電站多級選址規(guī)劃模型92
7.1.1　研究現(xiàn)狀92
7.1.2　模型假設(shè)93
7.1.3　多級選址規(guī)劃模型93
7.2　求解基于經(jīng)濟(jì)性的電動汽車充電站多級選址規(guī)劃模型的遺傳算法設(shè)計(jì)94
7.2.1　遺傳算法簡介94
7.2.2　遺傳算法基本流程95
7.2.3　基于遺傳算法的模型求解95
7.3　算例分析96
7.3.1　算例描述96
7.3.2　求解與分析97
7.4　本章小結(jié)99
第2篇　電動汽車充電設(shè)施系統(tǒng)仿真建模
第8章　電動汽車充電設(shè)施的離散系統(tǒng)仿真建模102
8.1　仿真建模方法的優(yōu)勢102
8.2　離散系統(tǒng)仿真建模概述102
8.3　常用仿真軟件104
8.4　基于AnyLogic平臺的仿真建模104
8.5　其他仿真建模106
第9章　基于系統(tǒng)動力學(xué)的電動汽車充電設(shè)施仿真建模107
9.1　系統(tǒng)動力學(xué)模型107
9.1.1　系統(tǒng)動力學(xué)概述107
9.1.2　Bass模型簡介108
9.2　基于AnyLogic行人庫的電動汽車仿真環(huán)境109
9.2.1　行人交通流仿真建模110
9.2.2　社會效應(yīng)仿真建模110
9.2.3　工廠與運(yùn)輸仿真建模110
9.3　電動汽車運(yùn)行仿真設(shè)計(jì)111
9.3.1　路網(wǎng)層、障礙層分析與構(gòu)建111
9.3.2　行動模塊鋪設(shè)112
9.3.3　充電站設(shè)計(jì)113
9.3.4　路徑規(guī)劃114
9.3.5　電動汽車設(shè)置116
9.4　基于行人庫模型的電動汽車運(yùn)行仿真分析116
9.4.1　仿真環(huán)境與參數(shù)設(shè)置116
9.4.2　仿真結(jié)果分析118
9.4.3　優(yōu)化改進(jìn)思路121
9.5　本章小結(jié)121
第10章　基于多智能體的城市公共區(qū)域快速充電設(shè)施運(yùn)營仿真建模122
10.1　城市公共區(qū)域電動汽車運(yùn)行模式分析122
10.1.1　城市公共區(qū)域電動汽車種類122
10.1.2　基于AnyLogic軟件的智能體仿真模型123
10.2　基于多智能體的電動汽車快速充電站運(yùn)營仿真模型124
10.2.1　電動汽車快充模式簡介124
10.2.2　快速充電站運(yùn)營系統(tǒng)仿真框架及各模塊功能設(shè)計(jì)124
10.2.3　電動汽車運(yùn)行系統(tǒng)仿真模型125
10.2.4　碳減排運(yùn)行系統(tǒng)仿真模型126
10.3　仿真案例128
10.3.1　問題描述129
10.3.2　參數(shù)設(shè)定129
10.3.3　仿真結(jié)果分析130
10.3.4　分析與討論137
10.4　本章小結(jié)137
第3篇　電動汽車有序充電優(yōu)化調(diào)度
第11章　基于TOPSIS方法的居民區(qū)電動汽車有序充電策略140
11.1　居民區(qū)電動汽車出行及充電規(guī)律分析140
11.2　居民區(qū)慢充設(shè)施運(yùn)營模型142
11.2.1　慢充設(shè)施運(yùn)行特點(diǎn)142
11.2.2　模型功能設(shè)計(jì)143
11.2.3　TOPSIS分析方法143
11.3　電動汽車有序慢充管理策略145
11.3.1　直接控制145
11.3.2　間接控制145
11.4　仿真案例146
11.4.1　問題描述146
11.4.2　實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)146
11.4.3　參數(shù)設(shè)定147
11.4.4　仿真結(jié)果分析147
11.5　本章小結(jié)150
第12章　基于階梯懲罰策略的商業(yè)區(qū)電動汽車有序充電策略151
12.1　研究現(xiàn)狀151
12.1.1　基于價格信號的需求響應(yīng)研究151
12.1.2　基于激勵機(jī)制的需求響應(yīng)研究152
12.2　基于經(jīng)濟(jì)懲罰的商業(yè)區(qū)有序充電管理場景介紹153
12.3　商業(yè)區(qū)停車場車流分布模型154
12.3.1　商業(yè)區(qū)交通流模型154
12.3.2　用戶停車概率模型156
12.4　商業(yè)區(qū)停車懲罰模型158
12.4.1　商業(yè)區(qū)用戶停車意愿158
12.4.2　電動汽車分時段懲罰模型158
12.5　商業(yè)區(qū)有序充電優(yōu)化模型160
12.5.1　優(yōu)化模型160
12.5.2　PSO算法161
12.6　算例仿真結(jié)果對比分析163
12.6.1　問題描述163
12.6.2　參數(shù)設(shè)置163
12.6.3　實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)165
12.6.4　仿真結(jié)果分析166
12.7　本章小結(jié)169
第13章　考慮用戶多樣性的電動汽車有序充電優(yōu)化策略171
13.1　引言171
13.2　各類型電動汽車負(fù)荷需求模型171
13.2.1　起始充電時刻171
13.2.2　日行駛里程173
13.2.3　電池特性與充電時長模型173
13.2.4　電動汽車充電意愿模型174
13.2.5　各車型協(xié)同充電負(fù)荷計(jì)算175
13.3　電動汽車充電站收益模型176
13.3.1　集中式充電優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)176
13.3.2　約束條件177
13.3.3　分散式充電優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)179
13.4　充電站收益模型算法流程180
13.4.1　基于PSO的集中式控制策略180
13.4.2　基于拉格朗日松弛法的分散式控制策略182
13.5　算例分析182
13.5.1　問題描述182
13.5.2　模型參數(shù)設(shè)定183
13.5.3　算法參數(shù)設(shè)定184
13.5.4　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)184
13.5.5　實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析184
13.6　本章小結(jié)189
第14章　含可再生能源與電動汽車有序充電的可調(diào)節(jié)魯棒優(yōu)化控制190
14.1　研究現(xiàn)狀190
14.2　魯棒優(yōu)化理論概述191
14.2.1　最優(yōu)化問題分類191
14.2.2　魯棒優(yōu)化模型192
14.2.3　可調(diào)節(jié)魯棒優(yōu)化模型194
14.2.4　魯棒對等式的轉(zhuǎn)化196
14.3　基于魯棒優(yōu)化的風(fēng)電微網(wǎng)電動汽車有序充電策略199
14.3.1　引言199
14.3.2　電動汽車與風(fēng)電不確定性建模200
14.3.3　微網(wǎng)調(diào)度問題描述203
14.3.4　魯棒優(yōu)化模型206
14.3.5　魯棒對等式與可調(diào)節(jié)魯棒優(yōu)化206
14.3.6　算例仿真208
14.3.7　本節(jié)小結(jié)212
14.4　基于魯棒優(yōu)化的光伏微網(wǎng)電動汽車有序充電策略213
14.4.1　光伏微網(wǎng)系統(tǒng)模型214
14.4.2　光伏微網(wǎng)雙層調(diào)度系統(tǒng)模型216
14.4.3　算例分析222
14.4.4　本節(jié)小結(jié)227
第15章　V2G研究進(jìn)展與展望228
15.1　V2G對電網(wǎng)側(cè)影響分析228
15.1.1　V2G對電網(wǎng)調(diào)度的影響228
15.1.2　V2G對電能質(zhì)量的影響229
15.1.3　V2G對電網(wǎng)穩(wěn)定性研究230
15.1.4　V2G對配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)成本研究230
15.1.5　V2G對電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)研究230
15.2　V2G對用戶側(cè)影響分析231
15.2.1　V2G對用戶需求響應(yīng)研究231
15.2.2　V2G模式下用戶經(jīng)濟(jì)性研究231
15.3　V2G對儲能系統(tǒng)影響分析232
15.3.1　可再生能源消納的電動汽車與儲能系統(tǒng)研究232
15.3.2　基于V2G模式的動力電池梯級利用研究232
15.4　V2G對環(huán)境影響分析233
附錄　中英文對照表234
參考文獻(xiàn)　236