طراحی بهینه ایستگاه های شارژ و تعویض باتری خودروهای برقی مبتنی بر انرژی خورشیدی

با توجه به مسائل اقتصادی و زیست محیطی، خودروهای برقی روز به روز در حال گسترش در جهان هستند. برای تامین انرژی خودروهای برقی، ایستگاه های شارژ باتری مورد استفاده قرار می گیرند اما اشکالی که این ایستگاه ها دارند، طولانی بودن مدت زمان شارژ باتری در آنها و همچنین تاثیر منفی آن بر عملکرد شبکه برق در زمان شارژ تعداد زیادی از خودروهای برقی می باشد. در سال های اخیر، مبحثی تحت عنوان ایستگاه تعویض باتری خودروهای برقی مطرح گردیده است. از آنجائی که این عمل در مدت زمان کوتاه صورت می گیرد، رفاه مشتریان را در پی دارد. از طرف دیگر ایستگاه های تعویض باتری می توانند همانند یک ذخیره ساز انرژی عمل کنند و بدین ترتیب منفعت صاحب ایستگاه و منفعت شبکه برق نیز در نظر گرفته می شود. همچنین، ادغام منابع انرژی تجدیدپذیر در شارژ باتری خودروهای برقی می تواند به طور چشم گیری انتشار آلودگی کربن را کاهش دهد. اولویت اصلی برای تامین برق مورد نیاز این ایستگاه، استفاده از انرژی های نو می باشد. در صورت کمبود برق تولیدی ناشی از انرژی های نو، می توان مابقی انرژی موردنیاز را از شبکه دریافت نمود، در این پژوهش، مبحث طراحی ایستگاه ترکیبی (شارژ باتری همراه با تعویض آن) مطرح گردیده است تا فواید هر دو ایستگاه شارژ و تعویض را پوشش دهد. در این مساله ما دو هدف داریم، هدف اول حداکثر استفاده از انرژی خورشید و هدف دوم حداقل کردن هزینه سالانه ایستگاه. برای بهینه سازی عملکرد ایستگاه مورد نظر از الگوریتم های فرا ابتکاری دوهدفه (بهینه سازی ازدحام ذرات MOPSO، الگوریتم ژنتیک NSGA-II و الگوریتم جستجوی درونی ISA چند هدفه) استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که جبهه پرتو ایستگاه ترکیبی، جبهه پرتو ایستگاه تعویض باتری را مغلوب می کند. با انتخاب یک نقطه از جبهه پرتو در ایستگاه تعویض باتری، به ازای PUPT=۴۰.۷۰۲% (نسبت انرژی خورشیدی استفاده شده به انرژی کل)، مقدار هزینه سالانه با ۱۰۷*۴.۵۵۲ می باشد، درحالی که در ایستگاه ترکیبی به ازای PUPT=۴۷.۴۵۸% مقدار هزینه سالانه برابر با ۱۰۷*۴.۵۴۹ می باشد. به عبارت دیگر در ایستگاه ترکیبی در مقایسه با ایستگاه تعویض باتری، هزینه سالانه کاهش و استفاده از انرژی خورشید افزایش می یابد.