[发明专利]电动汽车换电站动力电池的容量配置方法

说明书

本发明公开了一种电动汽车换电站动力电池的容量优化配置方法。在明确换电站物理结构的基础上，通过其实际运行机理对动力电池状态转移特性进行建模。换电站内动力电池共存在四种状态，随着时间的推移，四种状态之间相互转化。在分时电价机制下以电动汽车换电站年总综合成本最小化为目标，综合考虑实际运行情况中存在的各种等式以及不等式约束，得出动力电池容量优化配置的数学优化模型。通过对数学模型优化求解，可以得到换电站动力电池的运行调度策略以及配置数量。本发明的这种容量配置方法，减小了换电站的综合成本，提高了换电站的运营利润，可为电动汽车换电站的发展规划以及优化运行提供理论基础，同时也对电动汽车的发展提供了有力支持。本发明适用于充换电一体化模式下的电动汽车换电站。

技术领域

本发明涉及及电动汽车换电站运行配置技术领域，特别是涉及电动汽车换电站动力电池的容量优化配置方法。

背景技术

当能源危机与环境污染等重大问题显现时，人们开始逐渐探索对新能源的使用，这使得风力发电与光伏发电近十年迅猛发展，然而它们所具有的间歇随机性给电网带来了巨大挑战，因此众多学者开始追寻如何抑制其出力的不确定性。电池储能因响应速度快、安全可靠等优势成为了主要采用的手段。同时在汽车行业，电动汽车成为了人们逐渐倾向与关注的热点，伴随着一系列补贴与优惠政策的出台，电动汽车保有量持续上升。电动汽车的诞生，于电力系统而言，不仅带来了充电方面的挑战，更带来了可以挖掘的、具有无限潜力的巨大研究价值。电动汽车能源补充的方式有充电方式与换电方式。在换电方式下电池实行租赁制，车主无需购买，并且换电时间仅需几分钟，与燃油汽车补充能源耗时相当，因此换电站逐渐走入人们的视野。国家电网公司为打造电动汽车能源供给体系，提出“换电为主，插充为辅，集中充电，统一配送”方式，鼓励集中充电统一管理。

对电动汽车换电站的容量配置即指对换电站内的动力电池数量进行配置。换电站内配置动力电池的数量既与换电站在初期购买动力电池的初始投资成本有关、也与换电站在实际运行中能否满足用户的换电需求有关。若换电站内配置的动力电池数量较多，对于满足实际运行中用户的换电需求是有优势的，但这必然会带来初始购买成本的增加；反之若为减少初始投资成本而较少地配置动力电池，则面对实际换电情况，不能获得更多的换电收益。如何配置电动汽车换电站内动力电池的数量是换电站建设的首要考虑因素，因此需要对电动汽车换电站内动力电池的容量配置提供一种有效的方法。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种能够考虑实际运行情况的电动汽车换电站动力电池容量配置方法，力求配置结果在实际运行中为最优，减小换电站的综合成本，提高换电站的运营利润。

为了达到上述目的，本发明提供了一种电动汽车换电站动力电池的容量配置方法，具体步骤包括：

S1：换电站的物理结构包括：充电设施、待充电池库、换电设备、满充电池库和控制中心；换电站内的动力电池的运行由控制中心统一调控；将换电站内动力电池分为在四种状态，在换电站充电设施中充电的动力电池称为正在充电状态，C状态；在待充电池库中的动力电池称为待充电状态，W状态；在换电设备中有换电需求的电动汽车上的动力电池称为换电需求状态，need状态；在满充电池库中的动力电池称为满电状态，S状态；换电站内的动力电池随着时序的推移，在四种状态之间相互转换；

S2：设定换电站初期购买的动力电池总数为N_total，所述换电站提供换电服务的电动汽车数量为N_EV，则换电站内部具有的总动力电池数量N_b则为N_b＝N_total-N_EV；