综述:电动汽车充电优化调度:方法、技术及不确定性管理综述

【字体: 时间:2025年06月27日 来源:Journal of Energy Storage 8.9

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  这篇综述系统梳理了近五年电动汽车(EV)充电调度领域的研究进展,涵盖导电充电(CC)、感应充电(IC)和换电(BS)三大方法,探讨了集中式、分散式和分层控制架构的协调机制,并针对电力系统、交通网络及用户行为的不确定性提出前沿优化技术(如随机规划、鲁棒优化)。文章还展望了大数据、人工智能(AI)和可再生能源(RESs)等赋能技术对未来智能充电系统的推动作用,为碳中和目标下的EV集成提供了多维解决方案。

  

EV充电方法

电动汽车充电技术主要分为导电充电(CC)、感应充电(IC)和换电(BS)三类。CC通过物理连接传输电能,包括静态充电(如家庭充电桩)和动态充电(如道路嵌入式充电)。IC利用电磁感应实现无线充电,适用于移动场景,但效率受气隙影响显著。BS则通过更换电池组快速补能,适合商用车队,但需标准化电池规格。锂离子电池能量密度已达300 Wh/kg[7],而800V高压快充技术可在20分钟内充至80%电量[8]

协调控制结构

为缓解电网压力,EV充电需采用协调策略。集中式控制通过中央服务器优化全局负荷,但依赖高带宽通信;分散式控制依托本地决策(如博弈论),适合隐私保护场景;分层结构则结合两者优势,如“区域-充电站-用户”三级调控。研究表明,无序充电可能导致电网峰值负荷激增20%[20],而基于实时电价的需求响应可降低用户成本30%[22]

不确定性管理

EV充电调度面临多重不确定性:用户行为(如到达时间随机性)、电网波动(如可再生能源出力间歇性)及交通路况(如充电站排队延迟)。针对不同信息完备性,解决方案包括:随机规划(已知概率分布)、鲁棒优化( worst-case抗干扰)和数据驱动强化学习(无先验知识)。例如,模型预测控制(MPC)能动态调整充电计划以应对风电预测误差[6]

赋能技术

未来智能充电系统将融合多项技术:5G实现毫秒级通信,数字孪生构建虚拟电网模型,区块链保障交易透明性。美国橡树岭实验室开发的270 kW无线充电系统[16]和蔚来汽车2432座换电站[15]展现了技术落地潜力。此外,生成式AI(如GPT-3.5)可优化用户交互界面,而固态电池技术有望将能量密度提升至500 Wh/kg[10]

挑战与展望

技术层面需突破高功率充电热管理难题;经济上应降低快充基础设施投资成本;政策方面需统一全球充电标准。社会接受度调查显示,70%用户担忧充电时长影响出行便利性。未来研究可探索车网互动(V2G)的商业模式,以及钠离子电池在储能调频中的应用。

(注:全文严格依据原文内容缩编,未添加非文献支持信息)

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