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电动车辆充电站混合光伏与电池储能系统的多目标技术经济优化

来源:JLG电瓶       2026-06-06 10:09:57       点击:

电动汽车(EV)的日益遍及导致对经济高效充电基础设施的需求不断增加。但是,将可再生动力整合至电动汽车充电站(EVCS)存在经济和运营应战,首要源于电池储能体系(BESS)的高本钱与光伏(PV)发电的动摇性。为处理这些应战,本研讨提出一种结合混合光伏与电池储能体系的充电站技能经济评价办法,选用多方针优化结构。该办法归纳了光伏发电的精密技能建模、电池储能体系的容量衰减、充放电损耗、充电需求曲线及能量调度战略,一起引入考虑净计量法规和影响电动汽车充电站运营商税收方针的经济模型。这一集成结构完成了对光伏-储能混合体系经济可行性的全面评价。针对巴西戈亚尼亚的案例研讨结果表明,电价结构、储能体系本钱及顶峰时段电能输出鼓励方针对经济可行性具有明显影响。敏感性剖析与优化结果表明,电池储能体系(BESS)本钱与峰值电价是影响最明显的关键参数。虽然下降BESS本钱或提顶峰值电价可提高经济效益,但只有当本钱降至极低水平(100美元/千瓦时)时,BESS在较低峰值电价(0.35美元/千瓦时)场景下的经济优势才干闪现。该优化模型一起给出了光伏体系与BESS容量的最优装备计划,以及24小时周期内BESS的最优调度战略,在确保本钱效益的一起完成了动力利用率与收益的最大化。

导言

对低碳出行处理计划日益增加的需求,加重了对可继续且经济高效的电动汽车充电基础设施的需求[1]。在此布景下,可再生动力技能(尤其是光伏(PV)体系与电池储能体系(BESS)的结合)的集成,已成为应对减排与提高电网独立性两层应战的战略性处理计划[2]。在这种混合装备的多种使用中,电动汽车充电站(EVCSs)因其在城市区域日益增加的部署规模及对交通领域脱碳的潜力,展现出特别突出的使用价值[3]。全球电动汽车(EVs)数量的继续增加,进一步突显了对充电处理计划的需求——这些计划不只需要技能可靠,还必须具有经济可行性与环境友好性[4]。
混合光伏-电池储能体系(PV-BESS)经过完成动力的本地化出产与存储来满意这一需求,可战略性地用于下降峰值负荷与运营本钱[5]。此类体系还具有在强辐照期存储过剩光伏发电并在用电顶峰或低发电期开释的才能,然后明显提高电动汽车充电站(EVCS)的全体可靠性与运转灵活性[4]。除运转优势外,电池储能体系的使用增强了电动汽车充电站呼应分时电价的才能,并支持经过动力办理战略缓解太阳能发电的间歇性问题[6]。
但是,要充沛开释这种整合的潜力,需要战胜重大的技能与经济应战。其中包含光伏组件与电池储能体系(BESS)容量的合理装备、最优充放电战略的制定,以及随时间推移的衰减与功率损失建模[7]。此外,此类体系的财政可行性对BESS本钱、当地电价结构及监管机制(如适用于电动汽车充电站运营商的净计量方针和税收计划)具有高度敏感性[8]。这些因素共同决定了混合装备计划的经济可行性,亟需树立一个能捕捉问题多维特性的归纳剖析结构。
因此,一种整合技能建模、经济剖析和监管参数的全体办法论对于支持该领域的出资决策至关重要。这种办法能够指导开发由光伏-电池储能混合体系供电的优化、高性价比电动汽车充电站,然后推意向更可继续的动力与交通体系的转型。
近年来,与电动汽车充电站集成的光伏-电池储能体系的经济性与技能优化已得到广泛研讨。虽然并非所有研讨都包含经济优化剖析,但相关研讨工作既聚焦于单方针优化,也关注多方针优化。单方针优化办法首要致力于完成运营本钱最小化、净收入最大化,或经过确认最佳体系容量装备来完成这些方针。文献[9]树立了混合整数线性规划(MILP)模型,在考虑电池储能体系(BESS)退化与电价动摇的条件下完成年化本钱最小化;文献[10]则对光伏-风电-储能混合体系的经济可行性进行了验证。文献[11]研讨了并网混合体系的装备计划,根据经济性指标对电动汽车充电站(EVCS)设计进行优化。文献[12]将电网束缚纳入优化流程,文献[13]评价了并网式光伏-风电-储能充电站计划的盈余指数与体系可行性。文献[14]将技能经济剖析与优化算法相结合,针对快速充电站需求对光伏-储能体系进行容量装备,要点研讨能量流办理战略。文献[15]以巴基斯坦为例探讨了光伏并网式充电站的部署计划,经过敏感性剖析展开技能经济评价,为构建本钱效益明显且具减排效应的充电基础设施提供依据。[16]提出了一种混合储能体系,将超导磁储能与BESS相结合,以缓解光伏型电动汽车充电站(PV-based EVCS)中的瞬态动摇并提高电网稳定性,一起延长BESS使用寿命并增强全体体系可靠性。[17]将研讨规模扩展至发展中国家,在净计量方针结构下评价了光伏、沼气、风能及氢基EVCS模型。其研讨结果凸显出光伏-沼气体系更优的经济可行性,以及氢动力处理计划的环境效益。
多方针优化已被广泛使用,旨在平衡经济功率、可继续性和运转稳定性等相互抵触的方针。[4]选用混合多方针粒子群优化(PSO)办法,将风电、光伏与储能体系集成至电动汽车充电站(EVCS),完本钱钱与排放的两层下降。[18]提出快速充电站-光伏-电池储能体系(BESS)联合规划的两阶段结构,归纳运用排队论、非分配排序遗传算法II(NSGA-II)与含糊优化技能,完成选址-容量-运转协同优化。[3]构建了经济与环境方针均衡的两阶段优化模型,证明在盈余才能影响最小化的前提下可明显提高可继续性。[19]选用NSGA-II算法优化并/离网混合充电站,但未考虑电池储能调度与企业税收因素。[20]提出了一种整合抽水蓄能(PHS)的模型以提高电网稳定性和可变可再生动力利用率,而[5]则选用数字孪生模型优化电动公交车场站,经过协调充电与能量调度战略完本钱钱与排放两层最小化。[21]设计了一种结合光伏-风电的快速电动汽车充电站,选用随机电动汽车需求建模与先进混合优化算法,实证表明该体系具有高可再生动力渗透率和可观的出资回报率。[22]对土耳其多座城市的混合太阳能电动汽车充电站进行了剖析,运用技能-经济与环境多方针优化办法,确认了兼顾可再生动力并网、储能本钱与碳减排方针的区域性处理计划。
在巴西,关于电动汽车充电站(EVCS)的经济剖析研讨仍相对有限。[23]研讨了并网光伏-电池储能体系(PV-BESS)在快速充电站中的经济可行性,要点剖析了该体系对电网依赖性和本钱效益的影响。[24]评价了沿首要高速公路布设光伏充电站的经济性,并根据电动汽车遍及率猜测模型优化了站点选址计划。[25]探讨了充电站出资面临的应战,提出选用Multi智能体结构来优化光伏动力的自消纳份额。[26]对一座运营中的充电站展开了实证研讨,证明即使初始出资本钱较高,该项目仍具有财政可行性。
虽然在优化光伏-电池储能体系(PV-BESS)与电动汽车充电站(EVCSs)的容量装备和运转战略方面已获得明显发展,但如何将技能束缚、经济可行性和监管要求整合至一致结构仍存在研讨空白。%%为处理这一问题,本研讨提出了一种面向EVCSs中光伏-电池储能混合体系的归纳技能经济剖析结构,旨在同步优化体系性能与经济可行性。
本研讨论文的首要贡献可归纳为以下亮点:

  • 开发了一种用于评价混合光伏-电池储能体系(PV-BESS)电动汽车充电站(EVCS)技能经济性的立异办法。

  • 技能经济模型的集成建模,需考虑光伏发电、电池储能体系(BESS)退化、充放电损耗、需求曲线以及能量调度战略,包含适用于电动汽车充电站运营商的净计量法规与税收经济模型。

  • 敏感性剖析提醒了电价结构、BESS本钱及鼓励方针对经济可行性的影响。

  • 使用多方针优化办法确认体系最优规模,在最大化经济收益与最小化初始出资之间获得平衡,包含开发最优BESS调度战略以协调体系容量、动力需求与运转功率的联系。

  • 对根据可再生动力的充电基础设施扩展包作出贡献,推进更高效、可继续的处理计划。