دوره 21، شماره 4 - ( مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران - جلد 21 شماره 4 1403 )
جلد 21 شماره 4 صفحات 75-61 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Shaker M H, Farzin H, Mashhour E. A multiobjective framework for simultaneous placement of electric vehicle battery swapping and charging stations in centralized charging mode. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers 2024; 21 (4) :61-75
URL: http://jiaeee.com/article-1-1563-fa.html
URL: http://jiaeee.com/article-1-1563-fa.html
شاکر محمدحسن، فرزین حسین، مشهور الهه. چارچوبی چندهدفه برای جایابی هم‌زمان ایستگاه‌های تعویض و شارژ باتری خودروهای الکتریکی در حالت شارژ متمرکز. نشریه مهندسی برق و الکترونیک ایران. 1403; 21 (4) :61-75
گروه برق - دانشکده مهندسی - دانشگاه شهید چمران اهواز
چکیده: (1120 مشاهده)
هدف از این مقاله ارائه چارچوبی چندهدفه برای جایابی بهینه هم‌زمان ایستگاه‌های تعویض و شارژ باتری خودروهای الکتریکی در حالت شارژ متمرکز است. در حالت شارژ متمرکز، برخلاف حالت غیرمتمرکز، تجهیزات شارژ در محلی غیر از ایستگاه تعویض باتری قرار دارند که به آن ایستگاه مرکزی شارژ گفته میشود. باتری‌ها در این محل شارژ شده و در فواصل زمانی معین میان ایستگاه‌های تعویض باتری توزیع می‌شوند. توابع هدف مدل ارائه‌شده در این مقاله، کمینه کردن هزینه جابه‌جایی باتری‌ها، بهبود شاخص ولتاژ و کاهش هزینه تلفات شبکه توزیع است. به این منظور یک مدل غیرخطی چندهدفه جهت محاسبه مقادیر توابع هدف مسئله ارائه شده است. از الگوریتم ژنتیک چندهدفه (NSGA-II) برای حل مسئله بهینه‌سازی در این مقاله استفاده شده است. خروجی الگوریتم ژنتیک یک سطح پَرِتو شامل چند مجموعهای از پاسخها خواهد بود که پاسخ نهایی از میان آنها با استفاده از روش تصمیمگیری فازی انتخاب میشود. درنهایت مدل پیشنهادی بر روی سیستم آزمون 69 باسه IEEE پیاده‌سازی شده است و نتایج در سناریوهای متفاوت مورد بررسی قرار گرفتهاند. نتایج به‌دست‌آمده به‌خوبی کارایی مدل ارائه‌شده را نشان می‌دهند.
واژه‌های کلیدی: خودروی الکتریکی، ایستگاه تعویض باتری، شارژ متمرکز، فرسودگی باتری، جایابی، باتری قابل تعویض
چکیده مبسوط [PDF 285 KB] (19 دریافت)
فهرست منابع
1. [1] J. Buberger, A. Kersten, M. Kuder, R. Eckerle, T. Weyh, and T. Thiringer, "Total CO2-equivalent life-cycle emissions from commercially available passenger cars", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 159, p. 112158, 2022. [DOI:10.1016/j.rser.2022.112158]
2. [2] L. Gustavsson, T. Nguyen, R. Sathre, and U. Y. A. Tettey, "Climate effects of forestry and substitution of concrete buildings and fossil energy", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 136, p. 110435, 2021. [DOI:10.1016/j.rser.2020.110435]
3. [3] S. Hemavathi and A. Shinisha, "A study on trends and developments in electric vehicle charging technologies", Journal of Energy Storage, vol. 52, p. 105013, 2022. [DOI:10.1016/j.est.2022.105013]
4. [4] O. Sadeghian, A. Oshnoei, B. Mohammadi-Ivatloo, V. Vahidinasab, and A. Anvari-Moghaddam, "A comprehensive review on electric vehicles smart charging: Solutions, strategies, technologies, and challenges", Journal of Energy Storage, vol. 54, p. 105241, 2022. [DOI:10.1016/j.est.2022.105241]
5. [5] N. Ding, K. Prasad, and T. Lie, "The electric vehicle: a review", International Journal of Electric and Hybrid Vehicles, vol. 9, no. 1, pp. 49-66, 2017. [DOI:10.1504/IJEHV.2017.082816]
6. [6] K. Koirala and M. Tamang, "Planning and establishment of battery swapping station-A support for faster electric vehicle adoption", Journal of Energy Storage, vol. 51, p. 104351, 2022. [DOI:10.1016/j.est.2022.104351]
7. [7] M. Khalid, F. Ahmad, B. K. Panigrahi, and L. Al-Fagih, "A comprehensive review on advanced charging topologies and methodologies for electric vehicle battery", Journal of Energy Storage, vol. 53, p. 105084, 2022. [DOI:10.1016/j.est.2022.105084]
8. [8] X. Yang, C. Shao, C. Zhuge, M. Sun, P. Wang, and S. Wang, "Deploying battery swap stations for shared electric vehicles using trajectory data", Transportation Research Part D: Transport and Environment, vol. 97, p. 102943, 2021. [DOI:10.1016/j.trd.2021.102943]
9. [9] S. R. Revankar and V. N. Kalkhambkar, "Grid integration of battery swapping station: A review", Journal of Energy Storage, vol. 41, p. 102937, 2021. [DOI:10.1016/j.est.2021.102937]
10. [10] H. Farzin, "Reliability cost/worth assessment of emergency B2G services in two modes of battery swap technology", Sustainable Energy, Grids and Networks, vol. 31, p. 100787, 2022. [DOI:10.1016/j.segan.2022.100787]
11. [11] W. Li, Y. Li, H. Deng, and L. Bao, "Planning of electric public transport system under battery swap mode", Sustainability, vol. 10, no. 7, p. 2528, 2018. [DOI:10.3390/su10072528]
12. [12] C. Li, N. Wang, W. Li, Q. Yi, and D. Qi, "A battery centralized scheduling strategy for battery swapping of electric vehicles", Journal of Energy Storage, vol. 51, p. 104327, 2022. [DOI:10.1016/j.est.2022.104327]
13. [13] S. Wang, L. Yu, L. Wu, Y. Dong, and H. Wang, "An improved differential evolution algorithm for optimal location of battery swapping stations considering multi-type electric vehicle scale evolution", IEEE Access, vol. 7, pp. 73020-73035, 2019. [DOI:10.1109/ACCESS.2019.2919507]
14. [14] M. Zeng, Y. Pan, D. Zhang, Z. Lu, and Y. Li, "Data-driven location selection for battery swapping stations", IEEE Access, vol. 7, pp. 133760-133771, 2019. [DOI:10.1109/ACCESS.2019.2941901]
15. [15] R. A. G. Rendón, R. A. H. Isaza, and F. A. O. Cruz, "Optimal location of battery swap stations for electric vehicles", Scientia et technica, vol. 24, no. 3, pp. 377-384, 2019. [DOI:10.22517/23447214.21481]
16. [16] U. Sultana, A. B. Khairuddin, B. Sultana, N. Rasheed, S. H. Qazi, and N. R. Malik, "Placement and sizing of multiple distributed generation and battery swapping stations using grasshopper optimizer algorithm", Energy, vol. 165, pp. 408-421, 2018. [DOI:10.1016/j.energy.2018.09.083]
17. [17] H. Wu, G. K. H. Pang, K. L. Choy, and H. Y. Lam, "An optimization model for electric vehicle battery charging at a battery swapping station", IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 67, no. 2, pp. 881-895, 2017. [DOI:10.1109/TVT.2017.2758404]
18. [18] L. Ni, B. Sun, X. Tan, and D. H. Tsang, "Inventory Planning and Real-time Routing for Network of Electric Vehicle Battery Swapping Stations", IEEE Transactions on Transportation Electrification, 2020. [DOI:10.1109/TTE.2020.3015290]
19. [19] Y. Zheng, Z. Y. Dong, Y. Xu, K. Meng, J. H. Zhao, and J. Qiu, "Electric vehicle battery charging/swap stations in distribution systems: comparison study and optimal planning", IEEE transactions on Power Systems, vol. 29, no. 1, pp. 221-229, 2013. [DOI:10.1109/TPWRS.2013.2278852]
20. [20] A. R. Jordehi, M. S. Javadi, and J. P. Catalão, "Optimal placement of battery swap stations in microgrids with micro pumped hydro storage systems, photovoltaic, wind and geothermal distributed generators", International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 125, p. 106483, 2021. [DOI:10.1016/j.ijepes.2020.106483]
21. [21] M. Ban, D. Guo, J. Yu, and M. Shahidehpour, "Optimal sizing of PV and battery-based energy storage in an off-grid nanogrid supplying batteries to a battery swapping station", Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, vol. 7, no. 2, pp. 309-320, 2019. [DOI:10.1007/s40565-018-0428-y]
22. [22] J. Feng, S. Hou, L. Yu, N. Dimov, P. Zheng, and C. Wang, "Optimization of photovoltaic battery swapping station based on weather/traffic forecasts and speed variable charging", Applied Energy, vol. 264, p. 114708, 2020. [DOI:10.1016/j.apenergy.2020.114708]
23. [23] P. You et al., "Scheduling of EV battery swapping-Part I: Centralized solution", IEEE Transactions on Control of Network Systems, vol. 5, no. 4, pp. 1887-1897, 2017. [DOI:10.1109/TCNS.2017.2773025]
24. [24] H.-M. Chung, W.-T. Li, C. Yuen, C.-K. Wen, and N. Crespi, "Electric vehicle charge scheduling mechanism to maximize cost efficiency and user convenience", IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 10, no. 3, pp. 3020-3030, 2018. [DOI:10.1109/TSG.2018.2817067]
25. [25] W. Tushar, C. Yuen, S. Huang, D. B. Smith, and H. V. Poor, "Cost minimization of charging stations with photovoltaics: An approach with EV classification", IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 17, no. 1, pp. 156-169, 2015. [DOI:10.1109/TITS.2015.2462824]
26. [26] X. Wang, C. Yuen, N. U. Hassan, N. An, and W. Wu, "Electric vehicle charging station placement for urban public bus systems", IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 18, no. 1, pp. 128-139, 2016. [DOI:10.1109/TITS.2016.2563166]
27. [27] M. H. Shaker, H. Farzin, and E. Mashhour, "Joint planning of electric vehicle battery swapping stations and distribution grid with centralized charging", Journal of Energy Storage, vol. 58, p. 106455, 2023. [DOI:10.1016/j.est.2022.106455]
28. [28] H. Farzin, M. Fotuhi-Firuzabad, and M. Moeini-Aghtaie, "A practical scheme to involve degradation cost of lithium-ion batteries in vehicle-to-grid applications", ieee transactions on sustainable energy, vol. 7, no. 4, pp. 1730-1738, 2016. [DOI:10.1109/TSTE.2016.2558500]
29. [29] H. Farzin, M. Moeini-Aghtaie, and M. Fotuhi-Firuzabad, "Reliability studies of distribution systems integrated with electric vehicles under battery-exchange mode", IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 31, no. 6, pp. 2473-2482, 2015. [DOI:10.1109/TPWRD.2015.2497219]
30. [30] H. Farzin, M. Fotuhi-Firuzabad, and M. Moeini-Aghtaie, "A stochastic multi-objective framework for optimal scheduling of energy storage systems in microgrids", IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 8, no. 1, pp. 117-127, 2016. [DOI:10.1109/TSG.2016.2598678]
31. [31] J. Savier and D. Das, "Impact of network reconfiguration on loss allocation of radial distribution systems", IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 22, no. 4, pp. 2473-2480, 2007. [DOI:10.1109/TPWRD.2007.905370]
32. [32] رزمی، هادی. دعاگوی مجرد، حسن. نیکنام، طاهر. "بهره‌برداری بهینه‌ی احتمالاتی از نیروگاه‌های ترکیبی تولید برق و حرارت، بادی و خورشیدی"، نشریه مهندسی برق و الکترونیک ایران. ۱۴۰۱; ۱۹ (۱) :۱۴۹-۱۶۰.
33. [33] ورشوساز، فرشید. معظمی، مجید. فانی، بهادر. "برنامه‌ریزی و تخمین تصادفی ظرفیت یک ایستگاه شارژ خودروهای الکتریکی با سقف خورشیدی با استفاده از نظریه صف و جنگل تصادفی"، نشریه مهندسی برق و الکترونیک ایران. ۱۳۹۸; 16 (1) : 31-39.
34. [34] M. Bahrami, M. Vakilian, H. Farzin, and M. Lehtonen, "A CVaR-based stochastic framework for storm-resilient grid, including bus charging stations", Sustainable Energy, Grids and Networks, p. 101082, 2023. [DOI:10.1016/j.segan.2023.101082]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY NC 4.0) قابل بازنشر است. |
