安(ān)科(kē)瑞 陳(chén)聰(cōng)

摘(zhāi)要：大量
，無(wú)序的插(chā)電式混(hùn)合(hé)動(dòng)力(lì)汽車(chē)接入電網，會(huì)造(zào)成(chéng)高(gāo)峰(fēng)時段(duàn)電(diàn)網變壓器(qì)過(guò)熱
，過(guò)載，導(dǎo)致跳(tiào)閘(zhá)甚(shèn)至大麵(miàn)積(jī)停(tíng)電。因(yīn)此(cǐ)電(diàn)動(dòng)汽車的協調(tiáo)充電(diàn)問題是電(diàn)網中一(yī)個研(yán)究(jiū)熱點和難點。文章(zhāng)首先將插(chā)電(diàn)式(shì)混合(hé)動(dòng)力(lì)汽車協調充電(diàn)問題(tí)定義為(wéi)帶約(yuē)束條件的優(yōu)化問(wèn)題(tí)，然後提出(chū)一種(zhǒng)雙層(céng)*優(yōu)充(chōng)電策略對該優(yōu)化問題進行(háng)求(qiú)解(jiě)。在(zài)第(dì)一(yī)層基於需求側(cè)管理對電網低壓變壓(yā)器的(dí)負荷曲綫(xiàn)進(jìn)行(háng)扁平化(huà)平滑(huá)優化(huà)；在(zài)第二層(céng)基(jī)於一致性(xìng)迭(dié)代(dài)算法，使插電式(shì)混合動(dòng)力汽車(chē)用(yòng)戶的總體(tǐ)充電成(chéng)本(běn)達(dá)到最小並同時滿足(zú)用(yòng)戶(hù)的(dí)充電需求(qiú)。所提(tí)充電(diàn)策略(lüè)既保(bǎo)持(chí)了電(diàn)網變壓器(qì)供(gōng)電負荷(hé)曲綫(xiàn)波動(dòng)最(zuì)小，又實現(xiàn)了每個(gè)電(diàn)動(dòng)汽(qì)車(chē)用戶(hù)的(dí)充電(diàn)成本最小(xiǎo)，滿足(zú)了用戶的(dí)充(chōng)電需(xū)求(qiú)。

關鍵(jiàn)詞(cí)：插電式混(hùn)合(hé)動(dòng)力(lì)汽車(chē)；多(duō)目標優化(huà)；需(xū)求側管理；動態資(zī)源分配(pèi)

0引言(yán)

為鼓勵(lì)電(diàn)動汽(qì)車用(yòng)戶參與到電(diàn)動(dòng)汽車的(dí)協調充(chōng)電過(guò)程，本文提出(chū)了一(yī)種用戶成本分(fēn)攤(tān)模型，並利用(yòng)帶約(yuē)束(shù)條件(jiàn)的優化(huà)模型(xíng)描述了(liǎo)有(yǒu)*時(shí)域(yù)內(nèi)電(diàn)動汽(qì)車(chē)協調(tiáo)充電(diàn)的動態(tài)變(biàn)化過(guò)程；其次，為(wéi)解決(jué)所描述的優化問題，本文(wén)提出(chū)了兩(liǎng)層*優充(chōng)電(diàn)策略將描述(shù)的優(yōu)化問題分(fēn)解成(chéng)2個(gè)階(jiē)段(duàn)，分(fēn)別在低壓變壓器(qì)控製層和用戶(hù)控製層(céng)來(lái)予以解決(jué)。

1係統模(mó)型(xíng)

1.1圖(tú)論介紹

在有(yǒu)向圖(tú)G=(V,E)中(zhōng),非空集合V=表(biǎo)示圖(tú)的頂(dǐng)點(diǎn)，E=表示從頂(dǐng)點j可(kě)以(yǐ)接受(shòu)到(dào)i的(dí)信息，wi,j是(shì)關聯矩(jǔ)陣W的第(dì)i行
，第j列元素。對(duì)於(yú)節點(diǎn)i∈V，其(qí)入鄰居(jū)和(hé)出鄰居(jū)為Ni-=和Ni+=。節點i接收(shōu)入鄰居的(dí)信息，並將自(zì)身(shēn)信(xìn)息發(fā)送(sòng)給出(chū)鄰居完成信息

在鄰居之(zhī)間的傳遞。di-=|Ni-|和(hé)d=|Ni+|分(fēn)別(bié)表示(shì)入鄰居和出鄰(lín)居的(dí)個數(shù)。強連通(tōng)的有(yǒu)向圖(tú)是指(zhǐ)任意(yì)兩個節(jié)點(diǎn)之間(jiān)是可達的(dí)。令k=k0,k1,…,kN-1表(biǎo)示N個時間(jiān)戳,G(k)=(V,E(k))表示k時(shí)刻的強連通(tōng)圖。

1.2問(wèn)題(tí)描述

本文(wén)研究(jiū)的(dí)分(fēn)布(bù)式(shì)電(diàn)網架構(gòu)如(rú)圖1所示，包含1個高(gāo)壓變(biàn)壓器(qì)（HVT）連(lián)接到1組低壓變(biàn)壓(yā)器（LVTs），每個(gè)低(dī)壓(yā)變(biàn)壓器又(yòu)連接到多(duō)個用(yòng)戶，並(bìng)且(qiě)每(měi)個(gè)用戶擁有(yǒu)1台(tái)插電式混(hùn)合(hé)動力汽(qì)車(chē)。

圖(tú)1分布式電網架(jià)構(gòu)

圖(tú)1所示(shì)的分布(bù)式(shì)電(diàn)網架構(gòu)［19—20］是(shì)一種徑(jìng)向放(fàng)射網狀結(jié)構(gòu)，由於低壓(yā)變(biàn)壓(yā)器(qì)比(bǐ)高(gāo)壓變(biàn)壓器(qì)更(gēng)容易過載(zǎi)，高(gāo)壓(yā)變壓器和低(dī)壓變壓(yā)器(qì)無(wú)法(fǎ)同(tóng)時獲得波動(dòng)最小的(dí)負荷(hé)曲(qū)綫。因此本文研究低壓側電(diàn)網的負載(zǎi)波動情況。在此(cǐ)基(jī)礎(chǔ)上，本(běn)文(wén)進一步研(yán)究(jiū)使(shǐ)電(diàn)動汽車用戶充(chōng)電成本最小(xiǎo)化的(dí)充(chōng)電策略(lüè)，從(cóng)而(ér)使用戶(hù)能(néng)積極參與(yǔ)到負荷曲綫(xiàn)的削峰填(tián)穀中(zhōng)去。

本文(wén)將電網中(zhōng)的插電(diàn)式(shì)混合動力汽(qì)車協調(tiáo)充電(diàn)問題(tí)描述成有*時域(yù)的多約(yuē)束(shù)優化問(wèn)題。假設(shè)所有(yǒu)電(diàn)動(dòng)汽車(chē)充(chōng)電開(kāi)始和結(jié)束(shù)的時(shí)刻分別為k0和kN-1，xi,k∈R表示電(diàn)網在k時(shí)刻提供給電動汽車i的電能。

一般(bān)來說，對於(yú)約束(shù)條件(jiàn)為綫(xiàn)性的凸(tū)優(yōu)化問(wèn)題具有*一(yī)的全局*優解，為了便於求解(jiě)和(hé)表征電(diàn)動汽車(chē)充電用(yòng)戶的充電成本，本(běn)文(wén)假設(shè)每個(gè)電動汽(qì)車(chē)i在時刻k均關(guān)聯(lián)一(yī)個凸的二次型(xíng)成本函(hán)數

Fi,k(xi,k)=(xi,k-αi,k)2/2βi,k+γi,k（1）

式(shì)中：αi,k和(hé)γi,k∈R為(wéi)成本係數；βi,k>0保(bǎo)證了二次型(xíng)函數(shù)為(wéi)凸(tū)函數(shù)。相應的(dí)導函數為(wéi)

Ji,k(xi,k)=dFi,k(xi,k)/dxi,k=(xi,k-αi,k)/βi,k（2）

由於(yú)插(chā)電式(shì)混合動力汽車的(dí)鋰離子電(diàn)池(chí)容量和(hé)最大充(chōng)電(diàn)功(gōng)率有一定的限(xiàn)製，因此(cǐ)電(diàn)動汽車i在(zài)k時刻(kè)具有相應的最大充(chōng)電(diàn)功率和最小充(chōng)電功(gōng)率約(yuē)束

-xi,k≤xi,k≤i,k（3）

在本文中(zhōng)，假(jiǎ)設i,k=i，-xi,k=-xi。為(wéi)了滿足(zú)用在某(mǒu)一(yī)段時(shí)間(jiān)[k0,kN-1]的充電需(xū)求，有如(rú)下(xià)約束(shù)條(tiáo)件

i,k=bi（4）

式(shì)中：bi為(wéi)電動汽車i在時間段[k0,kN-1]內(nèi)需要(yào)充的電(diàn)能。此外，電網低(dī)壓變(biàn)壓(yā)器(qì)提供給所有電動(dòng)汽車(chē)的電能為(wéi)

i,k=dk（5）

式中：dk為(wéi)k時(shí)刻電網提(tí)供給n個電動汽車的電(diàn)能。

從電動汽車用(yòng)戶(hù)的角度，每(měi)個(gè)用(yòng)戶(hù)都(dū)希(xī)望(wàng)將自(zì)身的充(chōng)電成本降到*低。因此，在(zài)分布(bù)式(shì)電(diàn)網中插電式(shì)混(hùn)合動(dòng)力(lì)汽車協調充電問題可表(biǎo)示(shì)為(wéi)如(rú)下(xià)帶(dài)約(yuē)束(shù)條件的優(yōu)化(huà)問(wèn)題

在(zài)下(xià)一節中(zhōng)本文將給出相應(yīng)的(dí)*優充(chōng)電控(kòng)製策略，來(lái)解(jiě)決(jué)式（6）所描述(shù)的(dí)電(diàn)動汽車協調(tiáo)充電問題(tí)。

2*優(yōu)充(chōng)電(diàn)策略

為(wéi)了(liǎo)解決式（6）所(suǒ)示(shì)的(dí)有(yǒu)*時(shí)域內帶等式約束和(hé)不等(děng)式約束的優(yōu)化(huà)問(wèn)題，本(běn)文提出了(liǎo)一(yī)種(zhǒng)雙(shuāng)層(céng)*優充電(diàn)策略，其(qí)框架(jià)如圖2所示。

圖(tú)2一種基於LVTs和插電式混(hùn)合(hé)動(dòng)力汽車之(zhī)間相互作用的*優(yōu)控(kòng)製方案(àn)

2.1第一(yī)階段優(yōu)化

為了(liǎo)能*大(dà)程(chéng)度(dù)實(shí)現電網低壓變(biàn)壓(yā)器的(dí)負(fù)載曲綫“削峰填穀(gǔ)”目(mù)的，低(dī)壓變(biàn)壓器控(kòng)製(zhì)器基於用戶的非(fēi)電動汽車(chē)負載來(lái)規劃(huá)提(tí)供(gōng)給電動(dòng)汽車充電(diàn)的(dí)電能(néng)。令(líng)dkj表(biǎo)示在時刻(kè)kj變壓器提(tí)供(gōng)給(gěi)n台(tái)電動(dòng)汽(qì)車充電的(dí)電(diàn)能，qi(k)表(biǎo)示(shì)電動汽車用戶i的非(fēi)電動(dòng)汽車(chē)負(fù)載所消耗(hào)的功率(shuài)（如熱(rè)水器(qì)
，電吹風
，空調(tiáo)等），第一(yī)階段(duàn)的目(mù)標是(shì)通過規劃給電動汽(qì)車(chē)充電(diàn)的電能(néng)盡可能使(shǐ)得低壓變壓器側總負荷曲綫（即電(diàn)動汽(qì)車負(fù)荷與非(fēi)電動(dòng)汽(qì)車負荷之和）最平。通過對某居(jū)民用電(diàn)區域(yù)統計其(qí)負載變化(huà)規律(lǜ)，本(běn)文(wén)假設(shè)某(mǒu)個(gè)家庭(tíng)中的非電動汽車負載對用戶i來(lái)講(jiǎng)是已(yǐ)知(zhī)的。第一階段(duàn)低壓變壓器控(kòng)製器基於(yú)需(xū)求側(cè)管(guǎn)理負荷(hé)曲綫波(bō)動(dòng)最小(xiǎo)問(wèn)題可以描(miáo)述為

式中(zhōng)：目(mù)標(biāo)函數(shù)f(d)為(wéi)各個時(shí)刻負(fù)荷(hé)曲(qū)綫(xiàn)的波(bō)動(dòng)變(biàn)化之和(hé)，當且僅當(dāng)f(d)=0時(shí)，總體的(dí)功率(shuài)曲綫和理想(xiǎng)的功(gōng)率曲綫(xiàn)保持(chí)一致，即(jí)負(fù)載(zǎi)曲綫(xiàn)*全(quán)實現了(liǎo)削峰填(tián)穀；dkj為(wéi)優(yōu)化變量，表示(shì)在時(shí)刻kj變壓(yā)器提供給(gěi)n台(tái)電(diàn)動汽車充(chōng)電(diàn)的電(diàn)能(néng)，kj=k0,k1,…,kN-1為電動(dòng)汽車的優化(huà)時刻(kè)；qi(k)為電動汽(qì)車(chē)用戶i的(dí)非電(diàn)動(dòng)汽車(chē)負載所消(xiāo)耗(hào)的(dí)功率(shuài)；i為電(diàn)動(dòng)汽車i的最大

充電功(gōng)率；η為期(qī)望(wàng)的(dí)負(fù)載功率曲綫，計算(suàn)公式(shì)為

通過MATLAB綫(xiàn)性多約束優化(huà)（mu*ivariatelinearprogrammingproblem,MLPP）工(gōng)具箱可(kě)有效解(jiě)決式（7）所示的(dí)綫性多(duō)約(yuē)束(shù)優(yōu)化問題。算法如下(xià)：

（1）算(suàn)法1基(jī)於LVT需求側(cè)管(guǎn)理調(tiáo)度(dù)算法輸入：bi,qi(k),i=1,2,…n,k=k0,k1,…,kN-1輸出(chū)：dkj,kJ=k0,k1,…,kN-1

Step1.PHEVi向(xiàng)LVT發(fā)送用(yòng)戶的充電需(xū)求(qiú)bi以及其(qí)他(tā)非電動汽車(chē)的負(fù)載qi(k)，i=1,2,…n,k=k0,k1,…,kN-1。

Step2.LVT計算k時刻總(zǒng)體(tǐ)非(fēi)電(diàn)動汽車負載

Step3.LVT計算(suàn)理想的(dí)負(fù)載功(gōng)率(shuài)曲綫

Step4.利(lì)用MATLAB的(dí)MLPP工具(jù)箱(xiāng)求(qiú)解(jiě)問(wèn)題（7）。

Step5.LVT將獲(huò)得的(dí)需(xū)求(qiú)側(cè)管理調度結果(guǒ)發(fā)送給所有(yǒu)的(dí)電動汽車用(yòng)戶(hù)。

2.2第二(èr)階段優(yōu)化(huà)

為了(liǎo)能使(shǐ)所有用戶(hù)的(dí)充電成(chéng)本達到最(zuì)小，同時(shí)滿足用(yòng)戶的(dí)充電(diàn)需(xū)求，第二(èr)階(jiē)段(duàn)將在第(dì)一階(jiē)段基(jī)礎(chǔ)上，基於一(yī)致(zhì)性迭代算(suàn)法來解(jiě)決最初的優化問題（6），獲(huò)得(dé)全(quán)局的(dí)*優的調度(dù)策(cè)略(lüè)。其中，問題(tí)（6）中(zhōng)的(dí)第三(sān)項等式(shì)約束(shù)，通過(guò)在迭代(dài)算(suàn)法(fǎ)中引(yǐn)入拉格朗日乘子向量，並通過(guò)迭代(dài)使其(qí)收(shōu)斂到一致(zhì)的(dí)*優(yōu)值，從而滿足該(gāi)項等式約束。在文獻中，本文提(tí)出了一致性(xìng)迭代(dài)算(suàn)法(fǎ)並解(jiě)決動(dòng)了態資源分配(pèi)問題(tí)（dynamicresourceallocationproblem,DRAP），獲得(dé)了(liǎo)全局(jú)*一的*優解(jiě)。在本(běn)文(wén)中(zhōng)，本文利(lì)用一致性(xìng)迭代(dài)算法來(lái)解決優(yōu)化(huà)問題(tí)（6），算法(fǎ)的(dí)證明過程見(jiàn)文獻定理1。

（2）算法(fǎ)2基(jī)於(yú)一致(zhì)性(xìng)迭代(dài)的*優充電算(suàn)法

PHEVi（i=1,2,…,n）通(tōng)過(guò)基於鄰居信息(xī)交換的一(yī)致(zhì)性算法，依次(cì)迭代拉(lā)格(gé)朗(lǎng)日乘(chéng)子λi,k(t)滿(mǎn)足（6）中的(dí)第三項等(děng)式(shì)約束條件，迭(dié)代優(yōu)化變(biàn)量(liáng)xi,k(t)滿(mǎn)足（6）中第二項(xiàng)不等式(shì)約束(shù)條件，迭代殘差變(biàn)量si,k(t)滿(mǎn)足（6）中第一項等(děng)式約束(shù)條件(jiàn)。

Step3.電動汽車(chē)用(yòng)戶(hù)執行(háng)相應的*優成(chéng)本*優調度策略。

針對基於一(yī)致性(xìng)迭(dié)代的*優充電(diàn)算(suàn)法(fǎ)2，當(dāng)迭代(dài)步長(cháng)趨(qū)向於無窮大時，可以(yǐ)得到問(wèn)題（6）的(dí)*優解。另外，算法2中(zhōng)當前的(dí)電動汽(qì)車當(dāng)且(qiě)僅當與(yǔ)鄰(lín)居(jū)的電動汽車進(jìn)行信息(xī)交(jiāo)換實(shí)現了(liǎo)全(quán)局(jú)*優，是(shì)一(yī)種(zhǒng)*全(quán)分布(bù)式算(suàn)法。隨著(zhuó)網(wǎng)絡(luò)節點和規模的擴(kuò)大，該算(suàn)法仍然適用(yòng)。通(tōng)過(guò)結合算(suàn)法(fǎ)1和算法2，本文提(tí)出的(dí)雙層*優充電策略(lüè)既保(bǎo)持(chí)了電網變(biàn)壓(yā)器(qì)端的負荷(hé)曲綫(xiàn)的穩(wěn)定性(xìng)，又使(shǐ)得電動汽車用戶(hù)的(dí)充(chōng)電(diàn)成本最(zuì)小，進一(yī)步(bù)鼓(gǔ)勵了用(yòng)戶參與到(dào)電(diàn)網(wǎng)削(xiāo)峰(fēng)填穀(gǔ)輔助(zhù)服務(wù)中去(qù)。

3仿真研(yán)究

為(wéi)了驗(yàn)證本文(wén)提(tí)出的(dí)智(zhì)能電網(wǎng)中(zhōng)電(diàn)動(dòng)汽車雙(shuāng)層*優充電(diàn)策(cè)略的有(yǒu)效(xiào)性，以某小區內分布(bù)式電網中小(xiǎo)規(guī)模(mó)的電(diàn)動汽車(chē)滲透(tòu)為背景。考慮(lǜ)到(dào)電動(dòng)汽車(chē)充電時的(dí)充電功(gōng)率對小區內(nèi)變壓器峰(fēng)值的(dí)影響若電動(dòng)汽車(chē)數目(mù)過少則導(dǎo)致負荷波動幅度過(guò)小，起(qǐ)不到普(pǔ)適(shì)性(xìng)的研究目的。同時，根(gēn)據(jù)對不(bù)同汽車數(shù)量樣(yàng)本(běn)的計算結果進行比對，一(yī)般電動汽車(chē)充電個數達(dá)到4個後，就會對(duì)峰值(zhí)產(chǎn)生顯(xiǎn)著(zhù)影響，並(bìng)且後(hòu)續隨著(zhuó)汽(qì)車(chē)數量增(zēng)多，仿真(zhēn)結論均趨(qū)於(yú)一(yī)致。因此本(běn)文(wén)考(kǎo)慮小區(qū)內(nèi)具(jù)有普適(shì)性的電動汽(qì)車充電場景，以(yǐ)4個(gè)電動汽車(chē)用戶充電為(wéi)例(lì)進行仿(fǎng)真(zhēn)研究(jiū)。

電動汽車(chē)參數如表1所示。電(diàn)動汽(qì)車充電的時(shí)間為(wéi)18:00至次日(rì)6:00，共12h，每(měi)個小時(shí)采(cǎi)樣14個(gè)點(diǎn)，一共(gòng)有(yǒu)168個(gè)采(cǎi)樣(yàng)點(diǎn)。本(běn)文通過以(yǐ)最(zuì)大功(gōng)率(shuài)充(chōng)電的方式(shì)進(jìn)行(háng)對比(bǐ)，從(cóng)而(ér)突出本文(wén)的算法有(yǒu)效性。

表(biǎo)1仿真中的(dí)電(diàn)動汽車參(cān)數設置

隨(suí)著通信技術和測量(liáng)技(jì)術(shù)在智能電網中的(dí)廣泛(fàn)應(yīng)用(yòng)，假(jiǎ)設在局(jú)域網(wǎng)中電(diàn)動(dòng)汽車(chē)用(yòng)戶之間(jiān)的(dí)拓(tuò)撲連接(jiē)方(fāng)式如(rú)圖3所示。另外，以最大功率充(chōng)電的拓(tuò)撲(pū)結構為(wéi)全聯(lián)通方(fāng)式(shì)。

圖3仿真(zhēn)中(zhōng)強連(lián)通(tōng)電動汽(qì)車拓撲(pū)結(jié)構(gòu)

在(zài)本仿真研究(jiū)中，所(suǒ)有(yǒu)電(diàn)動汽車的開始充電(diàn)時(shí)間(jiān)為18:00，結(jié)束(shù)時間為(wéi)次日6:00。采(cǎi)樣周期14samples/h。因此整個電(diàn)動汽車優(yōu)化運行共(gòng)有168個采樣時刻，本文(wén)等(děng)間隔(gé)地將(jiāng)其分為(wéi)4組(zǔ)，每組21個(gè)采樣(yàng)時(shí)刻。在(zài)每個(gè)時(shí)刻(kè)，與(yǔ)每個電(diàn)動汽車(chē)關(guān)聯的(dí)成(chéng)本函(hán)數(shù)均采(cǎi)用二次型(xíng)凸(tū)函數形(xíng)式。算(suàn)法2中的正參數ε=0.2。

圖4算(suàn)法1的(dí)電(diàn)動汽車充電(diàn)功(gōng)率(shuài)曲綫(xiàn)

圖5以最(zuì)大功率充(chōng)電的負荷曲(qū)綫(xiàn)

圖6不協調充電時電(diàn)動(dòng)汽車充電的功(gōng)率分配

圖(tú)7不(bù)協調(tiáo)充電(diàn)和協(xié)調充(chōng)電(diàn)電(diàn)動(dòng)汽車(chē)充(chōng)電(diàn)的(dí)功率曲綫

圖8電動(dòng)汽車用戶(hù)每日(rì)充(chōng)電成(chéng)本柱形(xíng)圖(tú)

仿真結果如圖4—圖8所(suǒ)示(shì)。圖4為通過算法1低(dī)壓(yā)變壓(yā)器的負(fù)載功率(shuài)曲(qū)綫(xiàn)。綠(lǜ)色(sè)實綫表示總的非(fēi)電動(dòng)汽車(chē)負載。從圖4可(kě)以看(kàn)出，當電(diàn)動汽車(chē)的運(yùn)行周期(qī)被(bèi)分割的(dí)時間區(qū)間個數趨(qū)向(xiàng)於(yú)無窮(qióng)時(shí)，總功率曲(qū)綫將(jiāng)與期(qī)望的負載曲綫保持一致，達到(dào)完(wán)整的(dí)“削(xiāo)峰填穀”效果(guǒ)。

圖5和(hé)圖6分別(bié)為電動(dòng)汽車(chē)在(zài)協調(tiáo)充電策(cè)略(lüè)和不(bù)協調(tiáo)充(chōng)電(diàn)策略下的(dí)仿(fǎng)真結(jié)果。不協(xié)調(tiáo)充電策略是(shì)指(zhǐ)電動汽(qì)車以(yǐ)最(zuì)大功率(shuài)進行充電直(zhí)到達(dá)到用(yòng)戶(hù)的(dí)充電需求。通過圖5和(hé)圖(tú)6的對比(bǐ)可(kě)以看出(chū)，電(diàn)動汽車(chē)的協(xié)調(tiáo)充(chōng)電(diàn)策略(lüè)可以(yǐ)極大的減小(xiǎo)電動(dòng)汽(qì)車(chē)的充電峰值(zhí)負荷，從(cóng)而(ér)可(kě)以進(jìn)一(yī)步(bù)減(jiǎn)小對(duì)電(diàn)網穩定性的(dí)影響(xiǎng)。圖7表(biǎo)示(shì)分別(bié)在協調充(chōng)電和非協(xié)調充(chōng)電情況下(xià)總體的功率(shuài)曲綫變(biàn)化(huà)。

從圖7可以看(kàn)出，不協(xié)調充電(diàn)策(cè)略的總功(gōng)率(shuài)最(zuì)大值(zhí)為42kW，相對於(yú)期望的(dí)功率(shuài)曲綫(xiàn)20kW造成(chéng)了110%的過(guò)載(zǎi)，而協調充電策略(lüè)波動至(zhì)25kW，遠遠(yuǎn)小於非(fēi)協調充電策略，驗證了(liǎo)本文(wén)提出(chū)的算法(fǎ)通過(guò)控製(zhì)電動(dòng)汽車的(dí)充(chōng)電功率(shuài)和(hé)充(chōng)電時(shí)間使總(zǒng)功率曲綫波動明(míng)顯減(jiǎn)小(xiǎo)。圖(tú)8表示在協(xié)調(tiáo)充電和(hé)非(fēi)協(xié)調充(chōng)電情況下(xià)用(yòng)戶的成(chéng)本柱(zhù)形(xíng)圖。

從(cóng)圖(tú)8可以(yǐ)看出，協(xié)調充電策(cè)略(lüè)不僅僅可以(yǐ)減(jiǎn)小(xiǎo)全體的電動汽(qì)車用戶充電成(chéng)本，同時(shí)可以大(dà)大減少每個(gè)電動(dòng)汽(qì)車(chē)用(yòng)戶的充電成(chéng)本，從而可以鼓(gǔ)勵用(yòng)戶(hù)參與到(dào)電網的“削(xiāo)峰(fēng)填穀”協調充(chōng)電(diàn)調度策略中(zhōng)去(qù)。

通(tōng)過對電(diàn)動汽車的充電(diàn)策略(lüè)進行規劃(huá)，使(shǐ)用*優(yōu)的充電策(cè)略來(lái)完(wán)成電動汽車(chē)的充電(diàn)，用電能來替(tì)代傳統(tǒng)的化(huà)學(xué)能源，有利於減(jiǎn)緩傳(chuán)統能源(yuán)的(dí)消耗(hào)速度(dù)。進一(yī)步，通過(guò)大規模利(lì)用電(diàn)動汽車(chē)來取代(dài)傳統(tǒng)的油車，減少汙(wū)染物(wù)的排放，從而減小(xiǎo)環境汙染(rǎn)。本文(wén)的(dí)首(shǒu)要(yào)目(mù)標是(shì)通過使得(dé)電(diàn)網(wǎng)曲(qū)綫(xiàn)波(bō)動(dòng)最(zuì)小(xiǎo)，峰(fēng)穀差(chà)最(zuì)小(xiǎo)，從(cóng)而(ér)避免(miǎn)因峰(fēng)值過(guò)高(gāo)引(yǐn)起跳(tiào)閘(zhá)甚(shèn)至(zhì)大麵積(jī)停電(diàn)。

4安科瑞充電樁(zhuāng)收(shōu)費(fèi)運營雲平台係(xì)統選型方(fāng)案(àn)

4.1概(gài)述

AcrelCloud-9000安(ān)科(kē)瑞充(chōng)電(diàn)柱(zhù)收費運營(yíng)雲平(píng)台(tái)係統(tǒng)通(tōng)過(guò)物聯網技術(shù)對接(jiē)入係(xì)統的電動(dòng)電(diàn)動(dòng)自(zì)行車充電(diàn)站(zhàn)以及各(gè)個(gè)充電整法行不間(jiān)斷地數據采集和(hé)監控(kòng)，實(shí)時(shí)監控充(chōng)電樁運行狀(zhuàng)態，進行(háng)充(chōng)電(diàn)服(fú)務(wù)
，支付管(guǎn)理，交(jiāo)易(yì)結算，資要管理
，電能(néng)管(guǎn)理，明(míng)細(xì)查詢等(děng)。同時(shí)對(duì)充(chōng)電機(jī)過溫保護
，漏(lòu)電(diàn)
，充電(diàn)機輸入/輸出過壓，欠(qiàn)壓(yā)，絕緣(yuán)低各類故障進(jìn)行(háng)預警；充(chōng)電樁(zhuāng)支持以太網
，4G或(huò)WIFI等方(fāng)式(shì)接入(rù)互(hù)聯網(wǎng)，用戶(hù)通過微(wēi)信(xìn)
，支(zhī)付(fù)寶(bǎo)，雲(yún)閃付(fù)掃碼(mǎ)充(chōng)電(diàn)。

4.2應用場所(suǒ)

適(shì)用(yòng)於民用建(jiàn)築(zhù)
，一般(bān)工(gōng)業建(jiàn)築
，居(jū)住小(xiǎo)區(qū)
，實(shí)業單位(wèi)
，商(shāng)業(yè)綜合(hé)體(tǐ)
，學(xué)校(xiào)
，園區(qū)等(děng)充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)模式的(dí)充(chōng)電(diàn)基(jī)礎設施設(shè)計。

4.3係統(tǒng)結構(gòu)

係(xì)統分為四(sì)層(céng)：

1）即數據(jù)采集層(céng)
，網(wǎng)絡傳(chuán)輸(shū)層
，數據(jù)層和客戶端(duān)層。

2）數據采集層：包(bāo)括電(diàn)瓶(píng)車(chē)智(zhì)能(néng)充電(diàn)樁(zhuāng)通訊(xùn)協議為標準modbus-rtu。電(diàn)瓶車(chē)智能充電(diàn)樁用(yòng)於(yú)采(cǎi)集(jí)充(chōng)電回(huí)路的電力參數，並進(jìn)行電能計量(liáng)和(hé)保(bǎo)護。

3）網(wǎng)絡傳(chuán)輸層(céng)：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)將(jiāng)數(shù)據上(shàng)傳(chuán)至搭(dā)建(jiàn)好的數(shù)據(jù)庫(kù)服務器(qì)。

4）數據層(céng)：包含應用服務器和數據(jù)服務器(qì)，應(yīng)用服務(wù)器(qì)部(bù)署數(shù)據采集服(fú)務(wù)
，WEB網站，數(shù)據服(fú)務(wù)器(qì)部署(shǔ)實(shí)時(shí)數據庫
，歷史數(shù)據庫
，基礎數(shù)據(jù)庫。

5）應客戶端層：係統(tǒng)管理(lǐ)員可在(zài)瀏(liú)覽(lǎn)器(qì)中訪問(wèn)電瓶(píng)車充(chōng)電(diàn)樁收(shōu)費平(píng)台(tái)。終端(duān)充電用(yòng)戶通(tōng)過(guò)刷(shuā)卡掃碼的方(fāng)式啟動(dòng)充電(diàn)。

小(xiǎo)區充(chōng)電(diàn)平台功能主要涵(hán)蓋(gài)充電設施智能化(huà)大(dà)屏(píng)
，實時(shí)監(jiān)控
，交(jiāo)易管理(lǐ)
，故障(zhàng)管(guǎn)理(lǐ)
，統(tǒng)計(jì)分析
，基(jī)礎數據(jù)管理(lǐ)等(děng)功能(néng)，同時為運維人員提供運維APP，充(chōng)電(diàn)用戶提供(gōng)充(chōng)電(diàn)小(xiǎo)程序。

4.4安(ān)科瑞充(chōng)電樁雲平(píng)台係統(tǒng)功(gōng)能

4.4.1智能化大(dà)屏(píng)

智(zhì)能化大(dà)屏展(zhǎn)示(shì)站點分布(bù)情況(kuàng)，對設備(bèi)狀(zhuàng)態
，設(shè)備使用(yòng)率
，充(chōng)電次數
，充(chōng)電(diàn)時長(cháng)
，充電(diàn)金額
，充電(diàn)度(dù)數
，充(chōng)電樁(zhuāng)故障等進行統計顯(xiǎn)示，同時(shí)可(kě)查(chá)看(kàn)每(měi)個站(zhàn)點的站點信息(xī)
，充電樁列表
，充(chōng)電記錄(lù)
，收益(yì)
，能(néng)耗(hào)
，故(gù)障(zhàng)記錄(lù)等。統一管理小(xiǎo)區充(chōng)電樁，查看設(shè)備使用(yòng)率，合理(lǐ)分配資源。

4.4.2實時監(jiān)控

實時監視(shì)充電(diàn)設施運行(háng)狀況，主(zhǔ)要包括充(chōng)電(diàn)樁運(yùn)行狀(zhuàng)態
，回路(lù)狀態
，充電過程(chéng)中的(dí)充電電量
，充電電壓(yā)電(diàn)流，充(chōng)電(diàn)樁告警(jǐng)信息等。

4.4.3交易(yì)管理

平台(tái)管理(lǐ)人員可管理充電用戶(hù)賬戶(hù)，對(duì)其進(jìn)行賬戶(hù)進行(háng)充(chōng)值
，退(tuì)款
，凍結(jié)
，注(zhù)銷等操作，可查(chá)看小區(qū)用戶每日的(dí)充(chōng)電交(jiāo)易(yì)詳(xiáng)細(xì)信(xìn)息(xī)。

4.4.4故(gù)障管(guǎn)理(lǐ)

設備自動上(shàng)報故(gù)障信息(xī)，平台管理人員可(kě)通(tōng)過平(píng)台(tái)查(chá)看(kàn)故障信(xìn)息並進(jìn)行派發處理，同(tóng)時運(yùn)維(wéi)人員(yuán)可(kě)通(tōng)過運維(wéi)APP收取故障推送(sòng)，運(yùn)維人員(yuán)在(zài)運(yùn)維工作(zuò)完成後將結果(guǒ)上(shàng)報。充電(diàn)用戶(hù)也(yě)可通(tōng)過(guò)充電(diàn)小程序反饋現場問題。

4.4.5統計分析

通(tōng)過係統平台，從充(chōng)電站(zhàn)點
，充電設施
，
，充電時(shí)間
，充電方(fāng)式(shì)等不(bù)同角(jiǎo)度(dù)，查詢充電交(jiāo)易統計信息(xī)
，能(néng)耗(hào)統(tǒng)計信息(xī)等。

4.4.6基礎數據(jù)管(guǎn)理

在係統平(píng)台(tái)建立運營(yíng)商戶(hù)，運營(yíng)商可(kě)建(jiàn)立和(hé)管(guǎn)理其(qí)運營所需(xū)站(zhàn)點和(hé)充電設施，維(wéi)護充電(diàn)設施信(xìn)息(xī)
，價(jià)格(gé)策略(lüè)
，折扣
，優惠(huì)活動(dòng)，同時可管(guǎn)理在(zài)綫卡(qiǎ)用(yòng)戶(hù)充(chōng)值(zhí)
，凍(dòng)結(jié)和解綁。4.4.7運維(wéi)APP

麵向運(yùn)維(wéi)人員使用，可以對(duì)站點和(hé)充(chōng)電樁進(jìn)行(háng)管理(lǐ)
，能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處(chǔ)理(lǐ)
，查(chá)詢流量(liáng)卡使用情(qíng)況(kuàng)
，查詢充(chōng)電\充值情況，進行遠程(chéng)參(cān)數設(shè)置，同(tóng)時(shí)可接(jiē)收故障推(tuī)送

4.4.8充(chōng)電(diàn)小程序(xù)

麵向(xiàng)充(chōng)電用戶使用(yòng)，可查看(kàn)附近空閒設(shè)備(bèi)，主要包(bāo)含(hán)掃(sǎo)碼充(chōng)電
，賬戶充值，充電卡綁定
，交(jiāo)易查(chá)詢(xún)
，故(gù)障(zhàng)申(shēn)訴等功能。

4.5係統硬件(jiàn)配置(zhì)

5結束(shù)語

本文研究(jiū)了分(fēn)布(bù)式電網架構中(zhōng)插電(diàn)式(shì)混合(hé)動(dòng)力汽車的協調充電(diàn)問題。首先，將(jiāng)電動(dòng)汽車(chē)的充電協調(tiáo)問題(tí)描述成(chéng)帶(dài)多個約(yuē)束條(tiáo)件的(dí)凸優化(huà)問(wèn)題，基於(yú)此，本(běn)文提出兩(liǎng)層*優充電策略來(lái)解(jiě)決該優(yōu)化(huà)問題。在所(suǒ)提提(tí)出(chū)的*優策(cè)略中(zhōng)，上(shàng)層應用(yòng)基(jī)於需求(qiú)側管理(lǐ)的(dí)調度(dù)算法來(lái)求(qiú)解，在(zài)此基(jī)礎(chǔ)上，下(xià)層應(yīng)用一致性迭(dié)代的優化算(suàn)法進(jìn)行求解。最後通過(guò)數值(zhí)仿真驗(yàn)證了(liǎo)所提(tí)算(suàn)法的有(yǒu)效(xiào)性。所(suǒ)提出(chū)的*優(yōu)充電(diàn)策(cè)略(lüè)既(jì)保持了電(diàn)網(wǎng)變壓器供電負(fù)荷曲(qū)綫波(bō)動(dòng)最小(xiǎo)，又實現(xiàn)了(liǎo)每個(gè)電(diàn)動汽車用(yòng)戶的充電(diàn)成本最小(xiǎo)，同(tóng)時滿(mǎn)足(zú)了用戶的充電(diàn)需求(qiú)。未來的研究(jiū)方向(xiàng)會考慮大規模的電動(dòng)汽車充電場景，即(jí)根據(jù)用(yòng)戶(hù)的行為和習慣(guàn)隨機(jī)地將電動(dòng)汽車接(jiē)入電網進行充電，並且用(yòng)戶充電的(dí)開始(shǐ)和(hé)結(jié)束時(shí)刻各(gè)不(bù)相(xiāng)同，該種場(cháng)景可(kě)通過(guò)本文(wén)提出的(dí)*優(yōu)控製(zhì)策(cè)略(lüè)結(jié)合滾(gǔn)動(dòng)域(yù)優化(huà)方法(fǎ)來(lái)予(yú)以(yǐ)解決。

參考(kǎo)文(wén)獻:

[1]範子愷(kǎi)，俞豪(háo)君，朱俊(jùn)澎(péng)，等.電力(lì)高(gāo)峰時(shí)段電動(dòng)汽(qì)車(chē)負荷優(yōu)化(huà)調度［J］.電力需(xū)求側管理，2014，16（5）：3-9.

[2]吳奇(qí)珂，陳(chén)昕(xīn)儒，姜(jiāng)寧(níng)，等(děng).峰(fēng)穀電價背景(jǐng)下考慮(lǜ)電(diàn)動汽車(chē)用戶(hù)行為的配(pèi)網規(guī)劃(huá)研(yán)究(jiū)［J］.電力(lì)需求(qiú)側管理，

[3]蒯聖宇(yǔ)，田佳，台德(dé)群(qún)，等(děng).計及分布(bù)式能(néng)源與(yǔ)電動汽車(chē)接入(rù)的空(kōng)間負荷(hé)預測(cè)［J］.電力(lì)需(xū)求(qiú)側管(guǎn)理(lǐ)，2019，21（1）：47-51.

[4]安科瑞(ruì)企業微電(diàn)網(wǎng)設計(jì)與(yǔ)應用手冊.2022.05版(bǎn)

[5]白(bái)雲霄，劉思(sī)捷(jié)，錢峰(fēng)，劉俊磊(lěi)，鮑(bào)威(wēi).智能(néng)電網(wǎng)中(zhōng)電(diàn)動汽(qì)車(chē)雙(shuāng)層(céng)*優(yōu)充電策略(lüè)