Оптимізація режимів роботи зарядних станцій електромобілів постійним струмом
Вантажиться...
Дата
2024
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальнicть теми. Поширення електромобілів є основним напрямком розвитку автомобільної галузі в усьому світі. Вони мають нульові викиди та низький рівень шуму, тому є ідеальним рішенням для боротьби з проблемами екології та нестачі викопного палива. Однією із перепон розповсюдження електромобілів є нестача зарядної інфраструктури та час необхідний для їх заряджання. Екологічною складовою електромобілів також є первинний ресурс електроенергії. Для підтримки ідеї нульової толерантності до викидів парникових газів найкращим рішенням є розбудова зарядних станцій на основі мікромереж із відновлюваними джерелами енергії. Фотоелектричні системи можуть бути встановлені на навісах для паркування автомобілів - карпортах або на дахах будівель, підключені до зарядної станції, яка в свою чергу може працювати в острівному режимі або в режимі підключення до мережі. Через переривчастість відновлюваних джерел енергії необхідно підключення станції до громадської електромережі для забезпечення стабільної роботи станції, навіть у періоди низької сонячної генерації. Якщо електромобілі будуть заряджатися зеленою енергією ринок електромобілів буде заохочуватися, оскільки використання електромобілів сприятиме мінімізації впливу транспорту на навколишнє середовище. Випадковий або неузгоджений підхід до заряджання електромобілів негативно впливає на розподільчу мережу, включаючи приріст реальних втрат електроенергії, зміну напруги в мережі, надмірне навантаження на мережу. Тому робота станції контролюється відповідним органом - агрегатором. Агрегатор — це взаємодіючий орган між клієнтами - власниками електромобілів та оператором розподільчої мережі, який оптимально задовольняє вимоги клієнтів щодо зарядки без шкоди для мережевих обмежень. Контроль за роботою станції може виконуватись, централізовано або розподілено. Обидва підходи переслідують одну, або кілька цілей, серед яких мінімізація витрат; мінімізація втрат потужності; стабільність напруги; зниження пікового навантаження; скорочення довгих черг на зарядних станціях; а також зменшення перевантаження лінії, мережі та трансформатора. Агрегатор зарядної станції також може отримувати вигоду, беручи участь в енергетичному ринку і продаючи надлишкову енергію в мережу за допомогою концепції PV to Grid (PV2G). Використовуючи наявні дані щодо попиту на навантаження, фотоелектричної потужності та потужності накопичувача, доступної на зарядній станції, можна розрахувати оптимальний алгоритм роботи зарядної станції, максимізуючи прибуток.
Метою даної роботи є формування графіку розподілу потужностей зарядної станції на основі мікромережі з фотоелектричним модулем при мінімізації вартості первинної енергії для агрегатора зарядної станції.
Об’єкт дослідження: процес диспетчеризації генерації, акумулювання та купівлі/продажу електричної енергії на зарядній станції електромобілів постійним струмом.
Предмет дослідження: оптимізація процесів диспетчеризації генерації, акумулювання та купівлі/продажу електричної енергії для зарядної станції електромобілів постійним струмом на основі мікромережі з фотоелектричним модулем, системою накопичення та підключенням до громадської мережі.
Методи дослідження: Дане дослідження було проведено з використанням сучаного методу обчислювальної математики - цілочисельного змішаного лінійного програмування з розв’зувачем interior-point solver. Для обчислення цільової функції і моделювання роботи зарядної станції використано програмне середовище Jupyter Notebook, бібліотеку для задач оптимізації GEKKO на мові програмування Python.
Наукова новизна результатів дослідження. Проведено комплексні дослідження зарядних станцій електромобілів, їх компоненти, типи процесу зарядки, рівні заряджання. Проаналізовано світовий досвід розбудови зарядних станцій на основі Microgrid та інтеграція в них ВДЕ. Зроблено висновки щодо перспективних напрямів розвитку зарядної інфраструктури в Україні та можливості ефективного використання енергоресурсів.
Підтверджено ефективність використання методу цілочисельного змішаного лінійного програмування з розв’зувачем interior-point solver для оптимізації роботи зарядної станції постійного струму. Для чотирьох експериментальних варіантів роботи станції було знайдено оптимальні рішення, які мінімізують вартість первинної енергії для агрегатора зарядної станції.
Практичне значення роботи. Отримані результати моделювання можна використовувати для подальшого раціонального вибору методу оптимізації роботи зарядних станцій електромобілів постійним струмом з метою мінімізації вартості первинної енергії для агрегатора.
Опис
Ключові слова
станція зарядки постійним струмом, електромобіль, мікромережа, сонячна генерація, оптимізація, DC charging station, electric vehicle, microgrid, solar generation, optimization
Бібліографічний опис
Лавренова, Є. Р. Оптимізація режимів роботи зарядних станцій електромобілів постійним струмом : магістерська дис. : 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка / Лавренова Єлизавета Русланівна. – Київ, 2024. – 113 с.