車輛入智能電網(wǎng)系統(tǒng)充饋電資源管理機(jī)制研究.pdf

1、電動(dòng)汽車作為一種低碳環(huán)保的交通工具，其推廣和使用受到了相關(guān)業(yè)界的高度關(guān)注。能否為電動(dòng)汽車提供高效便利的充電服務(wù)，成為制約電動(dòng)汽車全面應(yīng)用的關(guān)鍵。車輛入電網(wǎng)（Vehicle to Grid，V2G）系統(tǒng)可以在先進(jìn)的信息技術(shù)和控制技術(shù)的支持下，使電動(dòng)汽車根據(jù)其自身能量需求和電網(wǎng)負(fù)荷狀態(tài)，實(shí)施電能在車輛與電網(wǎng)之間的動(dòng)態(tài)雙向流動(dòng)，避免大規(guī)模電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)帶來(lái)的電網(wǎng)重負(fù)載，并為電動(dòng)汽車用戶提供費(fèi)用低廉、靈活便利的充電服務(wù)。因此，V2G系統(tǒng)成為維

2、護(hù)智能電網(wǎng)供需動(dòng)態(tài)平衡，以及提升電動(dòng)車輛充電效率的關(guān)鍵。
　　在V2G系統(tǒng)中，電動(dòng)汽車與電網(wǎng)實(shí)體在調(diào)度指令的控制下實(shí)施電能交換。信息傳輸處理資源與能量資源的協(xié)同機(jī)制將會(huì)深刻的影響車輛充饋電過(guò)程的效率，但是現(xiàn)有研究尚未對(duì)該機(jī)制進(jìn)行深入探討。本論文將在深入分析信息通信、數(shù)據(jù)處理和能量調(diào)度三者關(guān)系與作用機(jī)理的前提下，提出V2G信息傳輸與處理平臺(tái)，為電網(wǎng)信息的高效傳輸和車輛的充饋電控制提供技術(shù)支撐。作為V2G信息傳輸系統(tǒng)的一種典型應(yīng)用，電

3、動(dòng)車隊(duì)可在調(diào)度指令的控制下從充電站獲取電能補(bǔ)充。車隊(duì)充電的整體達(dá)到性，為充電站的充電調(diào)度機(jī)制設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。如何在保證車隊(duì)充電服務(wù)質(zhì)量的前提下，提升充電效率是一個(gè)新的課題。不僅如此，在V2G信息系統(tǒng)的支持下，將傳統(tǒng)充電站功能進(jìn)行拓展，實(shí)現(xiàn)無(wú)電網(wǎng)電能供給環(huán)境中，利用車輛間的直接電能交互方式進(jìn)行車輛充電，也是V2G系統(tǒng)中能量資源管理的重要研究問(wèn)題。綜上，本學(xué)位論文以V2G系統(tǒng)充饋電應(yīng)用中的信息資源和能量資源為研究對(duì)象，研究了信息傳輸技術(shù)

4、、計(jì)算與傳輸協(xié)同的信息處理策略、電動(dòng)汽車車隊(duì)充電控制機(jī)制和車輛間電能直接交互機(jī)制等關(guān)鍵問(wèn)題。
　　本論文首先提出V2G信息無(wú)線傳輸系統(tǒng)架構(gòu)，作為后續(xù)電動(dòng)汽車充饋電控制信令的通信基礎(chǔ)。該傳輸系統(tǒng)通過(guò)引入認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)，提升了頻譜使用效率并增強(qiáng)了通信的抗干擾能力。針對(duì)行駛電動(dòng)汽車?yán)肰2G信息傳輸系統(tǒng)向充電站傳輸充電預(yù)約信息場(chǎng)景，本論文在分析車輛移動(dòng)特征、信息正確傳輸率以及車輛充電收益等因素內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)上，提出了最大化車輛充電收益的

5、多車輛協(xié)同頻譜檢測(cè)算法。極端惡劣的通信環(huán)境可能會(huì)對(duì)電網(wǎng)信息正確傳輸以及電網(wǎng)正常運(yùn)營(yíng)調(diào)度產(chǎn)生嚴(yán)重影響。本論文建立了不可靠通信與電網(wǎng)需求響應(yīng)管理收益的關(guān)系模型，并提出了基于共享新能源電能存儲(chǔ)的多區(qū)域電量協(xié)同調(diào)度機(jī)制，有效降低了不可靠通信對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的不利影響。
　　本論文對(duì)V2G信息傳輸系統(tǒng)的功能進(jìn)行了擴(kuò)展，通過(guò)在其關(guān)鍵信息節(jié)點(diǎn)上增加計(jì)算服務(wù)器的方式，增強(qiáng)了系統(tǒng)的計(jì)算和信息處理能力，提出了V2G計(jì)算傳輸平臺(tái)概念。為了解決大規(guī)模電網(wǎng)信息實(shí)

6、時(shí)傳輸需求與有限的無(wú)線通信資源之間的矛盾，本論文將電動(dòng)汽車作為信息的承載和傳輸實(shí)體，并利用V2G計(jì)算傳輸平臺(tái)的信息處理能力對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚壓縮。通過(guò)將車載傳輸和無(wú)線傳輸?shù)犬悩?gòu)通信方式與數(shù)據(jù)處理技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了最小化充電站信息投遞開(kāi)銷的電網(wǎng)信息處理與投遞優(yōu)化算法。此外，本論文還將V2G計(jì)算傳輸平臺(tái)的計(jì)算資源應(yīng)用于對(duì)車輛應(yīng)用任務(wù)的卸載和計(jì)算服務(wù)中，提出了最大化邊緣計(jì)算服務(wù)提供者收益的車輛計(jì)算任務(wù)卸載策略。
　　在V2G信息傳輸系統(tǒng)的通

7、信支持下，本論文針對(duì)電動(dòng)汽車車隊(duì)充電調(diào)度策略問(wèn)題展開(kāi)了研究。基于充電車隊(duì)的批量達(dá)到特性，建立了充電站的車隊(duì)充電服務(wù)排隊(duì)模型。在區(qū)分車隊(duì)充電需求特征類型的基礎(chǔ)上，本論文采用合同理論，對(duì)不同類型車隊(duì)設(shè)計(jì)了具有選擇激勵(lì)機(jī)制的充電功率分配方案。此外，本論文還將充電服務(wù)質(zhì)量和新能源電能動(dòng)態(tài)變化特性引入充電控制策略設(shè)計(jì)過(guò)程中，提出了在滿足充電服務(wù)損失率約束條件下，最大化充電站收益的充電功率分配和車隊(duì)準(zhǔn)入控制聯(lián)合優(yōu)化機(jī)制。
　　針對(duì)無(wú)電網(wǎng)支持條

8、件下的電動(dòng)汽車充電需求，本論文對(duì)傳統(tǒng)充電站功能進(jìn)行了延伸，提出了一種由電能交換站、新能源發(fā)電裝置及鄰近區(qū)域饋電車輛共同組成的車-車能量云架構(gòu)?；谠撃芰吭?，充電車輛可直接從饋電車輛獲取所需電能。根據(jù)饋電車輛的不同特征，本論文定義了饋電需求度指標(biāo)并對(duì)饋電車輛進(jìn)行了分類。針對(duì)充饋電能供需關(guān)系的動(dòng)態(tài)可變性特征，本論文求得了電能交換站最佳購(gòu)電量，并在分析不同類型饋電車輛對(duì)交換站收益貢獻(xiàn)度差異性的基礎(chǔ)上，基于合同理論提出了區(qū)分饋電車輛類型優(yōu)先級(jí)的