18758

۱۸۷۵۸

شارژ خودروهاي الكتريكي در ايستگاههاي تعويض باتري با در نظر گرفتن امنيت شبكه

كارشناسي ارشد

قدرت - سيستم هاي قدرت

فروردين ۱۳۹۷

دكتر شهرام جديد

برق

در اين پژوهش، برنامه‌ريزي شارژ خودروهاي الكتريكي در ايستگاه‌هاي تعويض باتري با رويكرد بهينه‌سازي هزينه شارژ مجموعه ايستگاه‌ها و تلفات انرژي به همراه حفظ امنيت بهره‌برداري از شبكه انجام گرفته است. به اين منظور از دو نوع متغير كنترلي مكان تعويض و اولويت شارژ باتري‌ها در مسائل بهينه‌سازي، استفاده شده است. فرايند راهكارهاي ارائه شده در اين پروژه در قالب سه طرح بيان گرديده‌اند. در طرح اوليه، برنامه‌ريزي شارژ تعداد به نسبت زيادي از خودروها در يك شبكه حلقوي با هدف كمينه‌سازي مجموعه هزينه شارژ خودروها، انحراف ولتاژ شين‌هاي شبكه و تلفات توان انجام گرديده است. در طرح دوم، برنامه‌ريزي شارژ، براي تعداد به نسبت كمتري از خودروها در يك ناحيه از شبكه توزيع با آرايش بهره‌برداري شعاعي انجام شده است. در اين طرح، فرآيند شارژ خودروها با هدف كاهش هزينه شارژ و هزينه تلفات انرژي و با در نظر گرفتن امنيت بهره‌برداري از شبكه، شامل قيود بيشينه مقدار مجاز انحراف اندازه ولتاژ شين‌هاي شبكه از مقدار ايده‌آل و بيشينه مقدار مجاز توان ظاهري عبوري از خطوط شبكه، مطرح شده است. علاوه بر آن، از قيد بيشينه مجاز توان مصرفي براي هر يك از ايستگاه‌ها نيز استفاده گرديده است. روش بهينه‌سازي انجام گرفته در دو طرح اول، مدل اصلاح شده‌اي از تركيب دو روش الگوريتم ژنتيك و بهينه‌سازي تجمعي ذرات بوده است. در طرح سوم، مدل اصلاح شده نهايي و كاملي از مديريت شارژ پيشنهادي براي خودروها بيان گرديده است. عمليات برنامه‌ريزي در اين طرح با سه هدف كمينه‌سازي هزينه شارژ خودروها و تلفات انرژي، كمينه‌سازي انحراف ولتاژ شين‌هاي شبكه و بيشينه‌سازي فاصله مقادير توان ظاهري عبوري از خطوط از بيشينه مقدار مجاز آن‌ها انجام شده است. روش بهينه‌سازي در اين طرح، الگوريتم بهينه‌سازي چندهدفه از نوع مرتب‌سازي نامغلوب نوع دوم است. فرآيند زمان‌بندي شارژ باتري‌ها در اين طرح طوري صورت گرفته كه وقفه‌اي در شارژ گروه‌ها پديد نيايد. همچنين، با بكارگيري يك راهبرد قيمت‌دهي پويا به منظور خريد برق براي ايستگاه‌ها، نه تنها هزينه شارژ خودروها با نگاه عملي مدل‌سازي شده است، بلكه باعث شده است تغييرات بار ايستگاه‌ها وضعيت هموارتري داشته باشد و هزينه‌هاي بهره‌برداري از شبكه، در عمل، كاهش يابد. در فرآيند مديريت شارژ خودروها در اين طرح، علاوه بر امنيت بهره‌برداري از شبكه، از دو قيد بيشينه تعداد باتري تعويض شده در هر ايستگاه و شارژ همه باتري‌هاي تعويض شده نيز استفاده شده است. با استفاده از دو قيد اخير، تعداد باتري تعويض شده و محدوديت در انتخاب اين تعداد براي هر ايستگاه در مسئله در نظر گرفته مي‌شود. همچنين مي‌توان اطمينان حاصل كرد كه تأمين فضاي كافي شارژ براي همه باتري‌هايي كه تعويض شده‌اند نيز در برنامه لحاظ شده است. كلمات و عبارات كليدي- خودروهاي الكتريكي، ايستگاه‌هاي تعويض باتري، برنامه‌ريزي با راهبرد قيمت‌دهي پويا و بدون رخ دادن وقفه در شارژ ، الگوريتم بهينه‌سازي تركيبي وراثتي و تجمعي ذرات، الگوريتم بهينه‌سازي چندهدفه از نوع مرتب‌سازي نامغلوب نوع دوم

1397/02/10

4/30/2018 12:00:00 AM

In this thesis, charging schedule of electric vehicles (EVs) at battery swapping stations (BSSs) is done which seeks to optimize the charging cost and cost of energy loss considering power system operational security. To this end, two kinds of variables, named as battery swapping location and battery charging priority, are employed for all of the optimization problems. The approaches are presented in the form of three scenarios. For the first one, charging schedule of relatively large number of EVs through a transmission network is performed as a preliminary template. For the second scenario, instead, charging schedule of relatively much less number of EVs through a region of a radial distribution network is accomplished. The problem is designed as a single objective which the goal of charging process is to minimize the cost of charging and energy loss. Considered constraints of the problem include maximum voltage deviation value of network buses and maximum permitted values for apparent power flowing through network branches. The last constraint of the problem is maximum permitted power consumption of the BSSs. For the first two scenarios, a modified combination of genetic algorithm (GA) and particle swarm optimization (PSO) is used as solution method. In the third scenario, a modified and completed form of EVs charging management is designed. Scheduling process is modeled as a multi-objective problem which the objective functions consist of the cost pertaining to charging and energy loss, voltage deviation of buses and apparent power flowing through branches. Besides that, the two latter objective functions are also modeled and considered as the power system operational security constraints. Two other constraints of this scenario are maximum number of battery swapping for each of the BSSs and charging all of the swapped batteries. Charge timing process of this scenario is designed in which no interruptions will occur for each of the batteries while charging. Furthermore, a dynamic pricing is depicted in order to applicably model the cost charging of the BSSs and also hinder high magnitude alternations in power consumption of the BSSs which makes the load profile smoother. Solution method of this scenario is non-dominated sorting genetic algorithm type II (NSGA-II) accompanied by analytical hierarchy process (AHP) in order to choose the best answer among the whole choices which approximate the Pareto front of the problem. Keywords: Electric vehicles; battery swapping stations; scheduling by dynamic pricing strategy and non-interruptible charging method; non-dominated sorting genetic algorithm type II; modified combination of genetic algorithm and particle swarm optimization