[發明專利]一種基于系統邊際發電成本的電動汽車充電方案優化方法

有效

• 申請號: 201310365531.6
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103400211A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 張新松;郭曉麗;顧菊平;華亮;李智;王亞芳;王建平
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04
• 代理公司: 南通市永通專利事務所 32100
• 代理人: 葛雷

技術領域

本發明涉及電動汽車技術，具體涉及一種機組系統邊際發電成本的電動汽車充電方案優化方法。

背景技術

燃油汽車在消耗大多數石油資源的同時排放出大量溫室氣體與污染氣體，對環境保護及可持續發展帶來了巨大的挑戰。與傳統汽車相比，電動汽車在緩解能源危機、促進人類與環境和諧發展方面具有無可比擬的優勢，目前已成為各國政府、能源廠商與汽車制造廠商關注的焦點。隨著電池生產、制造技術的不斷進步，環境污染的日益加劇及石油資源的逐漸枯竭，電動汽車在道路交通系統中所占的比例將日益提高。

在目前技術條件下，電動汽車主要通過與電網相聯的充電樁完成充電過程。因而，從電網角度來看，入網電動汽車是電力系統的新增負荷，其將顯著增加整個電力系統的運行成本。隨著電動汽車在電網中滲透率的逐漸提高，其充電行為對發電成本的影響將日益顯著，因而有必要優化入網電動汽車的充電方案，實現有序充電，盡量降低電動汽車總充電成本。

為實現電動汽車的最優充電，現有技術通過在機組組合模型中引入表征電動汽車充電方案的決策變量，建立考慮電動汽車充電優化的擴展機組組合模型，并利用優化算法對該模型進行求解以獲得電動汽車的最優充電方案，從而盡量節約充電成本。關于該技術的具體描述可參見文獻一《Intelligent?unit?commitment?with?vehicle-to-grid-A?cost-emission?optimization》（Journal?of?Power?Sources，2010年195卷第5期第898頁至911頁）與文獻二《計及可入網電動汽車的電力系統機組最優組合》（電力系統自動化，2011年第35卷第20期第16頁至第20頁）。該技術可優化電動汽車的充電方案，但要存在著以下兩點不足之處。

首先，模型求解比較困難。從所周知，電力系統機組組合問題屬于含混合變量、多時段、非線性的動態最優化問題，很難獲得全局最優解，這一結論可參見文獻三《求解機組組合問題的改進模式搜索算法》（中國電機工程學報，2011年第31卷第28期第33頁至41頁）。顯然，從機組模型拓展而來的考慮電動汽車充電優化的擴展機組組合模型將更加難以求解，上段給出參考文獻分別采用粒子群算法與混合整數線性規劃法對模型進行了求解，求解過程比較復雜，算法應用于實際規模電力系統求解時存在一定的困難。

其次，建模過程完全忽略了電動汽車的充電特性，不考慮電動汽車充電過程是一個連續過程，假定其在單個調度時段內（1h或0.5h）完成充電過程。

發明內容

本發明的目的在于提供一種降低電動汽車充電成本的基于系統邊際發電成本的電動汽車充電方案優化方法。

本發明的技術解決方案是：

一種基于系統邊際發電成本的電動汽車充電方案優化方法，其特征是：包括以下步驟：

步驟1：根據電動汽車的充電模式將長度為T小時的整個優化時段劃分為T-T_eq+1個充電區間，各區間安排充電的電動汽車數目為x_j，1≤j≤T-T_eq-1；電動汽車等效充電功率與充電持續時間分別為P_eqkW與T_eq小時，參數P_eq、T_eq共同決定電動汽車電池的容量，其不同取值對應于電動汽車的不同充電模式；

步驟2：根據系統運行的安全性要求判斷是否存在可用充電區間，若存在則執行步驟4，若因現有機組組合方案對應的發電容量不足導致各充電區間均不可用則執行步驟3；

步驟3：在現有機組組合方案的基礎上，按額外開機成本最低的原則開啟新機組，直至出現可用充電區間；

步驟4：計算各可用充電區間的平均系統邊際發電成本E_j,m，并尋找平均系統邊際發電成本最小的充電區間j_min；

步驟5：按照優化步長ΔP，單位：MW，增加充電區間j_min內各時段t邊際機組I(t)的出力，即：

P_I(t),t=P_I(t),t+ΔP????j_min≤t≤j_min+T_eq-1

增加發電出力用于電動汽車充電，顯然，該區間新增充電的電動汽車數目為1000ΔP/P_eq；此時，該區間內安排充電的電動汽車數目x_jmin可按下式修正：