面向电动汽车大规模应用的优化控制与调度关键技术研究

Towards the massive application of Electric Vehicles(EVs) in the future, this project constructs the optimized control model with practicability, studies information transmission strategy and optimized the control method with progressiveness and systematicness, and proposes the whole-scene modeling and the visual analytical approach with availability.The project shall systematically analyze the interactions between EVs and power grid, establish the multi-parameter synergistic optimized model, and provide the theoretical basis for the study of the massive EV adoption. Then the project, aiming at restrictions of time-sensitive data transmission in IEEE 802.11p protocol, shall study the establishment of an information transmission mechanism utilizing the data delay characteristic and channel available duration as well as interference, providing guarantees for the establishment of optimized control method. Moreover, the project proposes the hierarchical control mechanism toward the friendly grid-access and preferred grid service quality, meanwhile this project shall study multi-energy-complemented-based synergistic optimized scheduling strategy and service quality assessment measures considering the echeloned utilization of EV batteries, which provides an effective solution to the massive adoption of EVs. Furthermore, the paper shall provide the whole-scene modeling methods for the verification and validation of new models and measures. The study of this project shall provide theoretical basis and technology reserve for motivating the EV industrialization and the development of smart grid, which shall be of penetrating significance to the implementation of major policies on domestic economic construction, such as the energy-saving and emission reduction as well as utilization of new energy sources.

本项目面向未来电动汽车大规模应用，从实用性出发构建优化控制模型，从先进性和系统性出发研究信息传输策略和优化控制与调度方法，注重实现性给出全景建模和可视化分析方法。系统分析了电动汽车与电网的交互作用，建立多参数协同优化模型，为调度方法的研究奠定了理论基础；为突破IEEE 802.11p协议对传输时间敏感性数据的制约，研究利用数据时延特性、信道可用时长和干扰等因素建立信息传输机制，为优化控制方法的有效实施提供保障；给出面向电网友好和服务优质的分层控制机制，考虑电动汽车动力电池的梯次利用，研究基于多能互补的协同优化调度策略和服务质量评价函数，为电动汽车规模化接入提供有效的解决方案；给出电动汽车全景建模方法，验证新模型、新方法的有效性。本项目的研究成果可为进一步推动电动汽车产业化和智能电网的发展提供理论依据和技术储备，对节能减排和新能源利用等国民经济建设中重大决策的实施具有深远意义。

全球社会经济发展面临能源短缺和气候环境恶化的严峻形势，能源供需革命成为应对这一局面的有效解决方案。电动汽车因具有负荷和储能单元双重特性，其规模化应用和随之产生的诸多技术和科学课题已成为相关领域的研究热点。本项目从实用性出发构建了优化控制模型，从先进性和系统性出发研究了信息传输策略和优化控制与调度方法，注重实现性给出了全景建模和可视化分析方法，并取得了一系列成果。首先，利用几何过程建立了电动汽车电池充电、放电、正常行驶和维修过程的生命周期模型，为电动汽车参与电网能量互动提供了理论基础；深入分析了充放储一体化电站与电网的交互作用，建立了考虑充放储一体化电站的多约束条件下的多参数机组组合优化模型。其次，给出了互动优化业务的自适应网络选择算法，建立了可变参数的自适应信道接入机制，不仅可以满足互动环境下用户多样性需求，还可以为高速移动车辆到邻域网的信息接入与传输提供有效的解决方案。再次，提出了考虑电动汽车换电站和风电的机组组合优化策略，解决了可再生能源波动对机组组合发电效率的影响问题；考虑环境友好和绿色发展等战略需求，提出了互动协同优化策略。同时,考虑电网友好和用户满意的电网特性，提出了虚拟费用最小的电动汽车分布式充放电优化策略，实现了负荷、可再生能源和火电机组的协同优化，改善了用户满意度。最后，给出了面向电动汽车规模化接入的微网建模和可视化分析方法，为电动汽车大规模接入关键科学问题的研究提供了有效工具。本项目还将部分研究成果衍生并凝练出新的研究方向，将所得的优化建模方法拓展应用到图像处理和无线传感器网络，并取得了有益的成果。本项目的研究成果可为进一步推动电动汽车产业化和智能电网的发展提供理论依据和技术储备，对节能减排和新能源利用等国民经济建设中重大决策的实施具有深远意义。