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摘要：首先对新能源充电站进行处理，根据得出的数据，建立改进的排队论模型，列出电动汽车充电设施及服务建立的平衡方程，并以先到先充、充完及走、等待过长及走为基本原则，建立充电往来的关系，得出电动汽车可以开始充电时间点。利用排队论求出时间点，根据已知条件，建立规划模型。
关键词：新能源充电站优化；排队论
引言
随着能源危机和温室效应日益严峻，世界各国政府把新能源充电站的建设提上了议程。其中，光伏发电站建设得到了世界各国的重视，光伏发电可降低电动汽车对传统化石燃料的依赖，真正实现低碳。对于新能源电动汽车充电站而言，在实际运行中由于新能源的功率输出具有间歇性和不确定性的特点，这使得仍有部分需求需要通过从电网购买电能来满足[1]。
1新能源充电站结构
现推出一种具有光伏发电装置的新能源充电站，该新能源充电站的系统结构如图1所示。站内设有8台充电桩和光伏发电装置，每一台充电桩的充电功率在50kW范围内可调。新能源充电站拥有站内新能源，既能为电动汽车提供充电服务，又能将站内新能源的电能反送电网[2]。光伏发电装置通过DC/DC交流器连接到DC母线，通过充电机为电动汽车提供充电功率。假设该充电站给100辆电动汽车提供服务。未来一天内新能源充电站从电网购电和向电网售电的电价如表1所示，光伏发电量如表2所示。固定充电电价为1.5元/kW·h，由一周充电记录中的某一天来表示用户未来一天内的充电需求。以充电站向电网和用户售电收入减去其从电网购电的成本为其利润。在光伏全额利用和允许弃光两种情况下，计算和分析未来一天内充电站的最大利润[3]。
2建立新能源充电模型
1）首先对数据进行处理，选取周天的数据，将周天的充电时刻进行换算，时间制换算成小数点制。对时间进行分段，对每一段内包含的电动汽车数量及每个电动汽车开始充电的时间、充电时长、充电电量进行详细统计。2）根据得出的数据，建立改进的排队论模型，将电动汽车不同时间来充电和充电时长不同，进行排队，按照先到先充的原则，将各个车辆进行排序，按照时间顺序依次充电。考虑到充电桩一共只有8个，属于有限资源的排队论，而且各个充电时长的不同，造成了等待不是一个必要条件[4]。为了使充电等待情况更加合理，通过资料搜寻，得出人们最优的等待时间为6min，所以，若在6min内，充电桩还是满充电状态，电动汽车将不会充电并离去。
3模型的建立
3.1充电站向电网购电成本模型
3.1.1目标函数
将一天24h分为5个时段，记为i（i=1，2，3，4，5），对应的时段分别为00：00—06：00、06：00—10：00、10：00—14：00、14：00—18：00、18：00—24：00。记第i时段的购电电价（元）为Ri，购电成本（元）为m，第i时段需要购买的电量（kW·h）对应为Qi。由表1可知，R1=0.30，R2=0.75，R3=0.70，R4=0.60，R5=0.80，建立模型：
由图2汇总数据可知，全天充电电量（即用户总需求量）Qi,max为2039.36kW·h。各个时段的光伏发电量均小于用户需求量。
4.2考虑光伏全额利用的两种极限方案
（1）将光伏发电电量全部出售给电网，仅通过向电网购电来满足用户需求。该方案下充电站利润为1421.82元。（2）将光伏发电电量全部出售给用户，不足的部分再从电网购买。该方案下充电站利润为1594.37元[5]。综上所述，光伏全额利用时，将光伏发电电量尽可能出售给用户，不足的部分再从电网购买可以获得最大利润，为1594.37元。考虑允许弃光情况下，由于允许弃光的弃光率可以为0%～100%，所以可计算方案2下的利润范围。完全弃光（弃光率为100%）时，利润为1268.97元；完全不弃光（弃光率为0%）时，利润即为光伏全额利用时的利润1594.37元。
5求解充电车辆
根据一天内的车辆来往充电开始时间，利用改进的排队论模型对其进行计算，建立充电往来的关系，根据先到先充、充完及走、等待过长及走的原则，得出一天内有以下时间点来充电的电动汽车可以得到充电。
结语
本文研究了新能源充电站的能量优化管理，在考虑电网、充电站和电动汽车用户3个利益主体的情况下，得出充电站在完全不弃光（弃光率为0%）时，充电站利润能达到最大，利润即为光伏全额利用时的利润。
参考文献
[1]易桂波,沈志意.绿色发展理念下新能源汽车充电设施规划布局研究[J].中外建筑,2018(08):179-180.
[2]冯南希.新能源汽车市场响应式充电方法探索与研究[J].通信电源技术,2018,35(07):49-51+56.
[3]丁东. 新能源汽车充电路径规划与服务系统研究与实现[D].西安理工大学,2018.
论文作者:艾旭
论文发表刊物:《城镇建设》2019年12期
论文发表时间:2019/8/26
标签：充电站论文; 新能源论文; 电网论文; 光伏论文; 电动汽车论文; 利润论文; 电量论文; 《城镇建设》2019年12期论文;