提升光储充电站运行效率的多目标优化配置策略

易建波; 胡猛; 王泽宇; 胡维昊; 黄琦

doi:10.7500/AEPS20230821005

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提升光储充电站运行效率的多目标优化配置策略

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 提升光储充电站运行效率的多目标优化配置策略
- Multi-objective Optimal Configuration Strategy for Improving Operation Efficiency of Photovoltaic Energy Storage Charging Stations
- 电力系统自动化 2024年48卷第14期页码：100-109
- 作者机构：
  
  1.电力系统广域测量与控制四川省重点实验室(电子科技大学),四川省成都市 611731
  2.西南科技大学信息工程学院,四川省绵阳市 621010
- 作者简介：
  
  易建波(1981—)，男，副教授，硕士生导师，主要研究方向：电力系统分析与控制、电力系统故障诊断。E-mail：jimbo_yi@uestc.edu.cn
  胡猛(1999—)，男，通信作者，硕士研究生，主要研究方向：新能源发电运行与控制、直流配电网。E-mail：iwillhm@126.com
  王泽宇(1999—)，男，硕士研究生，主要研究方向：电力系统直流输电。E-mail：3155760096@qq.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金面上项目(52277083);四川省科技厅重点研发计划资助项目(2021YFG0098)
- DOI：10.7500/AEPS20230821005
  中图分类号：
- 收稿：2023-08-21，
  
  修回：2024-01-03，
  
  网络出版：2024-04-09，
  
  纸质出版：2024-07-25
- 稿件说明：
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易建波,胡猛,王泽宇等.提升光储充电站运行效率的多目标优化配置策略[J].电力系统自动化,2024,48(14):100-109.

YI Jianbo,HU Meng,WANG Zeyu,et al.Multi-objective Optimal Configuration Strategy for Improving Operation Efficiency of Photovoltaic Energy Storage Charging Stations[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(14):100-109.
易建波,胡猛,王泽宇等.提升光储充电站运行效率的多目标优化配置策略[J].电力系统自动化,2024,48(14):100-109. DOI： 10.7500/AEPS20230821005.

YI Jianbo,HU Meng,WANG Zeyu,et al.Multi-objective Optimal Configuration Strategy for Improving Operation Efficiency of Photovoltaic Energy Storage Charging Stations[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(14):100-109. DOI： 10.7500/AEPS20230821005.

摘要

光储充电站的运行效率直接影响到其经济效益及电网侧的电能质量。针对在进行容量配置时对运行效率考虑不足会导致非必要的电能损耗，文中提出一种提升光储充电站运行效率的多目标优化配置策略。通过分析光储充电站变换器与内源线路功率损耗对于运行效率的影响，提出充电站的运行效率评估指标与计算方法，并讨论光储充电站运行效率对其容量配置的影响。建立以充电站经济效益、运行效率、电网侧峰谷供电功率补偿能力最佳为优化目标的多目标容量优化配置策略。针对优化目标特性，提出一种改进二代非支配排序遗传算法得到优化策略求解方法。选取中国西南地区某典型光储充电站运营场景，通过算例验证了优化策略的有效性与优越性。

Abstract

The economic benefits and grid-side power quality of photovoltaic energy storage charging stations are directly affected by their operation efficiency. As insufficient consideration of operation efficiency during the capacity configuration can lead to unnecessary power losses

this paper proposes a multi-objective optimal configuration strategy for improving the operation efficiency of photovoltaic energy storage charging stations. By analyzing the impact of power losses of both the converter and the internal source line on the operation efficiency of the photovoltaic energy storage charging stations

this paper proposes evaluation indicators and calculation methods for the operation efficiency of charging stations

and discusses the impact of operation efficiency of photovoltaic energy storage charging stations on their capacity configuration. A multi-objective optimal capacity configuration strategy is established with the optimal economic benefits of charging stations

operation efficiency

and grid-side peak-valley power compensation capacity as the optimization objectives. Aiming at the characteristics of the optimization objectives

an improved non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ (NSGA-Ⅱ) is proposed to obtain the solution method for the optimization strategy. The effectiveness and superiority of the optimization strategy are verified through a case study on operation scenarios of a typical photovoltaic energy storage charging station in southwest China.

关键词

Keywords

references

张美霞，徐立成，杨秀，等 . 基于电动汽车充电需求时空分布特性的充电站规划研究［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 1 ）： 256 - 265 .

ZHANG Meixia ， XU Licheng ， YANG Xiu ， et al . Planning of charging stations based on spatial and temporal distribution characteristics of electric vehicle charging demand ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 1 ）： 256 - 265 .

李高俊杰，杨军，朱旭，等 . 计及电动汽车用户响应特性的充电站实时电能共享机制［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 12 ）： 56 - 66 .

LI Gaojunjie ， YANG Jun ， ZHU Xu ， et al . Real-time energy sharing mechanism for charging stations considering user response characteristics of electric vehicles ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 12 ）： 56 - 66 .

王海鑫，袁佳慧，陈哲，等 . 智慧城市车-站-网一体化运行关键技术研究综述及展望［J］. 电工技术学报， 2022 ， 37 （ 1 ）： 112 - 132 .

WANG Haixin ， YUAN Jiahui ， CHEN Zhe ， et al . Review and prospect of key techniques for vehicle-station-network integrated operation in smart city ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2022 ， 37 （ 1 ）： 112 - 132 .

崔岩，胡泽春，段小宇 . 考虑充电需求空间灵活性的电动汽车运行优化研究综述［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 3 ）： 981 - 994 .

CUI Yan ， HU Zechun ， DUAN Xiaoyu . Review on the electric vehicles operation optimization considering the spatial flexibility of electric vehicles charging demands ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 3 ）： 981 - 994 .

国务院办公厅 . 关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见［J］. 中华人民共和国国务院公报， 2023 （ 19 ）： 7 - 11 .

General Office of the State Council of the People’s Republic of China . Guiding opinions on further building a high-quality charging infrastructure system ［J］. The Bulletin of the State Council of the People’s Republic of China ， 2023 （ 19 ）： 7 - 11 .

江晓蓓 . “光储充”一体化微电网将迎来大发展［J］. 新能源科技， 2021 （ 2 ）： 33 - 34 .

JIANG Xiaobei . “ Photovoltaic-energy storage-charging” integrated microgrid will usher in great development ［J］. New Energy Technology ， 2021 （ 2 ）： 33 - 34 .

张博，马梓耀，王辰，等 . 含光储充一体化电站的城市交直流混合配电网韧性提升策略［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 12 ）： 28 - 37 .

ZHANG Bo ， MA Ziyao ， WANG Chen ， et al . Resilience improvement strategy for urban AC/DC hybrid distribution network with photovoltaic-storage-charging integrated station ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 12 ）： 28 - 37 .

ÇIÇEK A ， ŞENGÖR İ ， GÜNER S ， et al . Integrated rail system and EV parking lot operation with regenerative braking energy， energy storage system and PV availability ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2022 ， 13 （ 4 ）： 3049 - 3058 .

王守相，张善涛，王凯，等 . 计及分时电价下用户需求响应的分布式储能多目标优化运行［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 1 ）： 125 - 132 .

WANG Shouxiang ， ZHANG Shantao ， WANG Kai ， et al . Multi-objective optimal operation of distributed energy storage considering user demand response under time-of-use price ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 1 ）： 125 - 132 .

胡代豪，郭力，刘一欣，等 . 计及光储快充一体站的配电网随机-鲁棒混合优化调度［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 2 ）： 507 - 517 .

HU Daihao ， GUO Li ， LIU Yixin ， et al . Stochastic/robust hybrid optimal dispatching of distribution networks considering fast charging stations with photovoltaic and energy storage ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 2 ）： 507 - 517 .

刘晋源，吕林，高红均，等 . 计及分布式电源和电动汽车特性的主动配电网规划［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 12 ）： 41 - 48 .

LIU Jinyuan ， LYU Lin ， GAO Hongjun ， et al . Planning of active distribution network considering characteristics of distributed generator and electric vehicle ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 12 ）： 41 - 48 .

ZHANG Y ， HE Y ， WANG X D ， et al . Modeling of fast charging station equipped with energy storage ［J］. Global Energy Interconnection ， 2018 （ 2 ）： 145 - 152 .

徐岩，何宸，付超，等 . 多种调度模式下的光储电站经济性最优储能容量配置分析［J］. 太阳能学报， 2019 ， 40 （ 6 ）： 1632 - 1640 .

XU Yan ， HE Chen ， FU Chao ， et al . Analysis of energy storage capacity allocation considering optimal economy of pv & battery cogeneration system under different scheduling modes ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2019 ， 40 （ 6 ）： 1632 - 1640 .

刘丽军，吴桐，陈贤达，等 . 基于时空特性以及需求响应的DG和EV充电站多目标优化配置［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 11 ）： 48 - 56 .

LIU Lijun ， WU Tong ， CHEN Xianda ， et al . Multi-objective optimal allocation of DG and EV charging station based on space-time characteristics and demand response ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 11 ）： 48 - 56 .

石锦凯，鲍谚，陈振，等 . 计及充电负荷不确定性的充电站储能鲁棒优化配置方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 20 ）： 49 - 58 .

SHI Jinkai ， BAO Yan ， CHEN Zhen ， et al . Robust optimization configuration method of energy storage for charging stations considering charging load uncertainty ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 20 ）： 49 - 58 .

王育飞，叶俊斌，薛花，等 . 基于改进雨流计数法的梯次利用电池储能系统优化控制［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 8 ）： 39 - 49 .

WANG Yufei ， YE Junbin ， XUE Hua ， et al . Optimal control for energy storage system with echelon utilization batteries based on improved rain-flow counting method ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 8 ）： 39 - 49 .

全慧，李相俊，贾学翠，等 . 提高快充电站与配电网互动能力的储能系统模型及控制策略［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 19 ）： 23 - 30 .

QUAN Hui ， LI Xiangjun ， JIA Xuecui ， et al . Model and control strategy of energy storage system for improving interaction capability between fast charging station and distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 19 ）： 23 - 30 .

薛贵挺，汪柳君，刘哲，等 . 考虑碳排放的光储充一体站日前运行策略［J］. 电力系统保护与控制， 2022 ， 50 （ 7 ）： 103 - 110 .

XUE Guiting ， WANG Liujun ， LIU Zhe ， et al . Day-ahead operation strategy of an integrated photovoltaic storage and charging station considering carbon emissions ［J］. Power System Protection and Control ， 2022 ， 50 （ 7 ）： 103 - 110 .

李景丽，时永凯，张琳娟，等 . 考虑电动汽车有序充电的光储充电站储能容量优化策略［J］. 电力系统保护与控制， 2021 ， 49 （ 7 ）： 94 - 102 .

LI Jingli ， SHI Yongkai ， ZHANG Linjuan ， et al . Optimization strategy for the energy storage capacity of a charging station with photovoltaic and energy storage considering orderly charging of electric vehicles ［J］. Power System Protection and Control ， 2021 ， 49 （ 7 ）： 94 - 102 .

侯慧，王逸凡，黄亮，等 . 满足电动汽车快充需求的含储能复合型充电站充电优化策略［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 1 ）： 65 - 71 .

HOU Hui ， WANG Yifan ， HUANG Liang ， et al . Charging optimization strategy of composite charging station with energy storage to meet fast charging demand of electric vehicles ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 1 ）： 65 - 71 .

曾进辉，张伯伦，雷敏，等 . 光伏-混合储能直流微电网能效提升策略研究［J］. 电力电子技术， 2019 ， 53 （ 3 ）： 78 - 81 .

ZENG Jinhui ， ZHANG Bolun ， LEI Min ， et al . Research on energy efficiency improvement strategies of photovoltaic-hybrid energy storage DC microgrid ［J］. Power Electronics ， 2019 ， 53 （ 3 ）： 78 - 81 .

张华，周波，江坷滕，等 . 光储充电站交直流配电方式能效对比［J］. 电力系统及其自动化学报， 2022 ， 34 （ 1 ）： 84 - 92 .

ZHANG Hua ， ZHOU Bo ， JIANG Keteng ， et al . Comparison of energy efficiency of photovoltaic storage charging station between AC and DC power distribution modes ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2022 ， 34 （ 1 ）： 84 - 92 .

国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会 . 中低压配电网能效评估导则： GB/T 31367—2015 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2015 .

General Administration of Quality Supervision ， Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China ， Standardization Administration of the People’s Republic of China . Technical guide for energy efficiency evaluation of medium and low voltage power distribution networks ： GB/T 31367—2015 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2015 .

王育飞，蔡传高，薛花 . 基于改进NSGA-Ⅱ的社区电动汽车充电站优化充电策略［J］. 电力自动化设备， 2017 ， 37 （ 12 ）： 109 - 115 .

WANG Yufei ， CAI Chuangao ， XUE Hua . Optimized charging strategy of community electric vehicle charging station based on improved NSGA-Ⅱ ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2017 ， 37 （ 12 ）： 109 - 115 .

罗毅，李昱龙 . 基于熵权法和灰色关联分析法的输电网规划方案综合决策［J］. 电网技术， 2013 ， 37 （ 1 ）： 77 - 81 .

LUO Yi ， LI Yulong . Comprehensive decision-making of transmission network planning based on entropy weight and grey relational analysis ［J］. Power System Technology ， 2013 ， 37 （ 1 ）： 77 - 81 .

黄昊，倪秋龙，李震，等 . 考虑柔性负荷无功调节能力的配网日前两阶段无功随机优化调度［J］. 电力系统保护与控制， 2023 ， 51 （ 16 ）： 23 - 33 .

HUANG Hao ， NI Qiulong ， LI Zhen ， et al . Day-ahead two-stage stochastic reactive power scheduling optimization for a distribution network considering the reactive power regulation capability of flexible loads ［J］. Power System Protection and Control ， 2023 ， 51 （ 16 ）： 23 - 33 .

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