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內容簡介: |
本书对PEV与传统燃油车之间的优势和劣势进行了对比,介绍了不同类型PEV的历史背景,并对PEV关键技术进行了解读,主要包括电池技术、动力传动技术和电动汽车供电设备。基于将PEV集成到电网可能产生的影响,本书对PEV与电网的集成过程中的障碍和难点进行了阐述,还介绍了成本控制模型、容量规划、需求控制,以及充电效率控制相关的研究,并针对成本价格模型的充电网络需求控制策略、充电网络的负载均衡架构等进行了理论分析和实例研究。本书还通过运用定位理论,对各种规模充电设施提供容量规划、优化布局的方案设计建议。为了弥补PEV充电对电网带来的负面影响,本书还提出将PEV车载电池与电网相连,实现相互补充,比如削峰填谷、存储、应急备份。基于此功能的应用,本书侧重对车网、车楼、车车、车家之间的能量传递和电网有效能量存储进行了阐述。同时,本书还对在设计和运营PEV充电网络时所涉及的社会因素进行了剖析。本书适合电网规划人员、车辆设计工程师、电池设计开发人员、智能交通工程师、充放电设备供应商,以及大学汽车及电力相关专业师生阅读。
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目錄:
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目录
译者序
原书前言第1章插电式电动汽车概述
11概述
111环境形势
112成本节约
113能源自主与安全
12电动化交通发展历史
121早期发展
122电动汽车的衰落
13电动汽车车型及规范
131纯电动汽车
132插电式混合动力汽车
133混合动力汽车
134燃料电池汽车
135燃油效率及措施
136碳排放比较
14插电式电动汽车销量
15本章小结
参考文献第2章使能技术
21电池技术
211锂离子电池
212基础电池术语
213设计准则
214电池管理系统
22插电式电动汽车动力传动系统架构
23电动汽车服务设备
231充电机技术
232充电速率与选择
233无线充电
234充电站布局
24本章小结
参考文献第3章PEV电网集成的障碍
31PEV充电对电网的影响
311配电网
312对发电机组的影响
313输电网
32PEV充电站网络
33高购置成本
34本章小结
参考文献第4章PEV成本模型
41电池衰减成本
411PEV电池模型
412建模方法Ⅰ:NREL模型
413建模方法Ⅱ
414建模方法Ⅲ
42电力成本
421综合费率
422使用时间费率
423临界峰值定价
424实时定价
425倾斜块率
43案例研究
44本章小结
参考文献第5章充电服务的经济性分析
51概述
52服务收费
521客户的视角
522充电服务提供者的视角
523社会最优定价
53其他定价约束
531有限的容量
532基于拍卖的价格
533不真实的行为
54电传交通理论
55阻塞及其对定价的影响
56网络外部特性
57需求预测
58本章小结
参考文献第6章大型PEV充电站容量规划
61概述
62系统概念
63单级电动汽车的存储容量分析
631储能装置接入动态
632分析分布
633对单独一辆PEV充电的单充电器技术
634用于多辆PEV的单充电器技术
64多级电动汽车的存储容量分析
65数值模拟实例
651单一种类的客户
652多层次的客户
66本章小结
参考文献第7章小型电动汽车充电站容量规划
71概述
72系统结构
721随机模型
722模拟案例
73盈利模型
74绩效评估
75具有竞争性储能技术的充电站
76系统元建模方法
77本章小结
参考文献第8章PEV的充电需求控制
81概述
82快速充电站的负荷管理与数值模拟评估
821快速充电站的负荷管理
822数值模拟评估
83复合充电技术下的负荷管理
831系统模型
832问题公式化
833全局问题
834局部问题
835全局和局部问题之间的联系
836计算LoLP
837数值评估
84本章小结
参考文献第9章最优服务速率
91概述
92最佳单个电池充电
93快速充电站的充电控制
931充电站排队分析
932充电站的盈利模式
933数值评估
94本章小结
参考文献第10章充电设施位置布局设计
101概述
102充电设施定位问题的分类
1021连续定位模型和离散网络模型
1022静态和动态问题
1023其他分类方法
103慢速充电站布局设计
104快速充电站布局设计
105本章小结
参考文献第11章充电站网络的负载均衡
111概述
112快速充电站网络
1121PEV进站控制
1122资源分配框架
113充电站网络分散控制
1131博弈公式
1132PEV用户(跟随者)
1133充电网络运营商(主导者)
114数据结果
1141空间车辆分布
1142仿真设置
115本章小结
参考文献第12章V2X系统
121概述
122V2G
123电力系统辅助服务概述
1231法规
1232储备
1233电动机起动
1234PJM和CAISO区域V2G示范
124客户端应用
1241车楼互联(V2B)
1242车家互联(V2H)
1243车车互联(V2V)
125本章小结
参考文献第13章超越技术的集成社会和经济维度
131消费者对PEV的认识与实证研究
132PEV推广的理论框架
1321创新扩散
1322计划行为理论与理性选择理论
133PEV应用场景的案例研究
1331受控排放的区域
1332哥伦比亚波哥大的电动出租车
1333菲律宾马尼拉的电动三轮车
1334意大利罗马的绿色公共交通
1335法国巴黎的汽车共享
1336美国的工作场所充电设施部署行动
1337美国的零排放车辆计划
134本章小结
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內容試閱:
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美国国家工程院(The United States National Academy of Engineering)将电力系统和地面交通认定为20世纪最关键的两项工程技术成果。这两大领域在各自相对独立的发展过程中,分别构筑了社会最重要的基础设施,广泛地服务于社会并满足经济发展的各种需要,而它们之间的交互作用有限。在过去的十年间,我们见证了集这两大系统于一身的插电式电动汽车(Plugin Electric Vehicle,PEV)获得了社会的广泛关注,这主要得益于PEV在经济和环境方面的诸多效益优势。具体而言,这种趋势的主要驱动因素包括因碳排放增加而引起的环境问题,对原油能源的过度依赖,因石油市场波动带来的不良影响,以及电网现代化和可再生能源一体化的转变。将PEV整合到现有的电网系统中需要进行整体分析,这是由于PEV 会在两个很复杂的系统电力系统和交通系统之间产生更复杂的交互作用。为了形成各种调度和管理决策,需要使用跨学科的方法和决策机制。从电动汽车的角度来说,确保用户理想的续驶里程是最应优先考虑的因素,因此续驶里程这个因素极大地推动了车辆动力总成由传统内燃机向电动机转变。电动汽车有两个主要部件车载电池和电力电子设备,车载电池用于存储所需能量,电力电子设备能够实现有效的能量转换。电动汽车和电网之间的相互作用由充电桩实现,而充电桩的设计应满足各种充电时间段的需求和PEV的技术要求。充电桩具备双向能量转换能力时,也可以允许车辆在某些特定情况下将车载电池内的电能注入电网。因此,由于这种双向充电功能,车载电池是PEV技术中颇为关键的使能组件,其中电池容量、各种节能措施以及电池成本是影响PEV销售和市场占有率的主要因素。上述各种因素相结合反映了PEV的复杂性。对于含有大量PEV的交通系统,这些因素将进一步与其他多个资源管理相关的问题相结合。具体而言,车辆将由电网提供能源,而充电设施扮演着负责电网与车辆之间电力传输的角色,因此充电桩的设计、规划和操作显得尤其重要,如果设计不当,这些设施可能无法充分利用电网资源,甚至使电网处于过载状态。要解决这些问题,充电站需要配备辅助设备(例如能量存储单元)以保护电网,避免因客户集中用电引起过载,这又增加了设计的复杂性。同时,设计充电站网络还受到其他实际情况的约束,例如在不同区域中客户密度不均,网络运营商可能需要通过货币激励政策或改变其优先选择服务的位置来影响客户的选择。关于PEV,除了要考虑技术需求和经济效益外,还应认真考虑人为因素。例如,尽管PEV在经济上是可行的,但是许多用户若购买PEV后需要改变驾驶习惯,这很有可能会延迟或者降低主流人群对电动汽车的接纳程度。对PEV技术的补贴政策在早期可能会有所帮助,但是要获得主流客户的认可,就必须对经济、社会和技术进行综合研究。对此,本书将从下列三个维度全面描绘让大众人群能够接纳PEV所面临的挑战和机遇:①技术层面;②经济层面;③社会层面。本书的第1、2、3、4、9章阐述PEV在技术上遇到的各种困难和挑战。第5、6、7、8、10、11、12章侧重于阐述PEV在经济层面所面临的各类问题。第13章则着重对PEV在社会层面所面临的挑战进行讨论。值得注意的是,这三个层面在部分章节会有交叉,例如第9章通过对车载电池衰减的考量,进而优化经济效益和利润率。第1章开篇引入插电式电动汽车的概念介绍,对PEV与传统燃油车之间的优势和劣势进行对比,提供了各种不同类型PEV的历史背景,并对当前PEV车型和市场发展趋势进行了整体的介绍。第2章致力于对PEV关键技术的解读,前半部分着重介绍电池技术,后半部分主要介绍动力传动技术和电动汽车供电设备。第3章侧重对PEV与电网的集成过程中的障碍和难点进行阐述,并简要分析PEV集成到电网可能产生的负面影响。第4章主要讲解PEV的成本控制模型(例如电池衰减模型和不同的价格机制)。第5章是一个过渡,从技术层面过渡到经济层面,并提供了详实的容量规划、需求控制以及与充电效率控制相关的研究。第6章主要针对各种消费层级的客户在大规模充电设施基础上提供容量规划策略。第7章对快速充电站的容量和电能存储规模进行研究。第8章讨论了基于成本价格模型的充电网络需求控制策略。第9章侧重在对快速充电站的充电使用率的控制优化。第10章描述了充电站网络的优化布局。第11章主要通过成本价格机制搭建了充电网络的负载均衡架构。PEV车载电池可以与电网实现相互补充,例如削峰填谷、存储和应急备份。基于此功能的应用,第12章主要集中在对车网、车楼、车车、车家之间的能量传递进行阐述。第13章主要针对在设计和运营PEV网络时所涉及的社会因素进行剖析。我们向所有帮助和支持我们完成这本书的同仁表示衷心的感谢!虽然无法一一列出他们的姓名,但我们心存感激。感谢Artech House Inc和Aileen Storry的工作人员为本书出版所提供的帮助和支持。最后,感谢本书的匿名评审专家,他们提出的宝贵意见使本书更加完善!
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