电动汽车充放电多目标优化调度方法技术

本发明专利技术公开了一种电动汽车充放电多目标调度方法，属于充电技术领域。通过建立以电网负荷波动最小、系统负荷峰谷差最小和电动汽车充放电成本最低的多目标化数学模型，利用带权重的粒子群算法，降低系统负荷的均方差减小了负荷的波动有助于电力系统的安全稳定运行，执行不同分时电价的控制策略增加了电动汽车用户的充放电成本；执行电价控制策略有效的降低系统的峰值，提升了负荷的谷值，大幅度的减小原始系统负荷的峰谷差，提升了负荷率证明了电价调度控制策略可以改善电网负荷特性方面的有效性。本发明专利技术提高了电网的稳定性、负荷率，同时提高了用户的经济性，多目标优化调度方法提高用户充放电成本的权重从而也提高电动汽车用户参与调度的积极性。

Multi-objective Optimal Scheduling Method for Electric Vehicle Charging and Discharging

The invention discloses a multi-objective charging and discharging dispatching method for electric vehicles, which belongs to the charging technology field. By establishing a multi-objective mathematical model with the smallest fluctuation of grid load, the smallest peak-valley difference of system load and the lowest charging and discharging cost of electric vehicles, the weighted particle swarm optimization algorithm is used to reduce the mean square deviation of system load and the fluctuation of load, which is helpful to the safe and stable operation of electric power system. The charging and discharging of electric vehicle users are increased by implementing the control strategy of different time-sharing tariffs. Cost; Implementing price control strategy effectively reduces the peak value of the system, increases the valley value of the load, greatly reduces the peak-valley difference of the original system load, and improves the load rate, which proves that price dispatching control strategy can improve the effectiveness of load characteristics of the power grid. The invention improves the stability of power grid, load rate, and the economy of users. The multi-objective optimal dispatching method improves the weight of charging and discharging costs of users, thereby improving the enthusiasm of electric vehicle users to participate in dispatching.

【技术实现步骤摘要】
电动汽车充放电多目标优化调度方法
本专利技术属于充电
，特别是涉及一种电动汽车充放电多目标优化调度方法。
技术介绍
电动汽车是以电代替油，清洁环保无污染。在世界范围内掀起了“新能源电动汽车”的热潮，发达国家开展电动汽车技术的研究，国内的科研机构和一些汽车企业致力于开发新能源电动汽车技术研究，在电动汽车新技术方面都取得了一定成果。电动汽车作为新的代步工具提高人民的生活质量的同时扮演着节能环保的重要角色。国家政策的不断完善和地方政府的积极推广都为新能源电动汽车的发展提供了良好的契机。对解决能源紧缺和环境污染的矛盾问题提供了新思路。现有技术中，仅仅考虑了电动汽车的充电没有考虑到电动汽车的放电，所以最终的优化结果体现在“填谷”的效果比较明显。电动汽车在高峰时段进行放电有助于“削峰”。整体的模型针对于配电网的部分仅仅做到了保持电力系统稳定并没有考虑电动汽车的充电成本问题(和敬涵,谢毓毓,叶豪东,王小君,李智诚.电动汽车充电模式对主动配电网的影响[J].电力建设,2015,36(01):97-102.)。另外，综合目标函数中前者表示的系统负荷波动的标准差，后者的单位是用户的收入，没有对量纲进行统一化进行直接相加计算存在着很大的误差(戴诗容,雷霞,程道卫,叶涛,杨毅.电动汽车峰谷分时充放电电价研究[J].电网与清洁能源,2013,29(07):77-82+91)。通过电量电价矩阵来去对电动汽车的放电电价进行求解，根据当地的实际水平来去制定，电动汽车对电网馈电的电价为固定值。电动汽车的充放电对系统负荷的峰谷差产生一定的影响，电动汽车尚未大面积的接入电网，电动汽车用户充放电的历史相关数据相对较少，准确获得电动汽车的电价电量反应曲线和符合历史数据规律的弹性系数矩阵对电动汽车用户的充放电定价极其重要。针对前述现有技术中出现的问题，亟需提供一种电动汽车充放电多目标优化调度方法，即在供电侧考虑电动汽车入网后的系统负荷波动和峰谷差值最小为目标函数建立数学模型，在用户侧考虑用户的充放电成本最低通过建立不同的综合目标函数达到削峰填谷的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电动汽车充放电多目标优化调度方法，以实现在供电侧电动汽车入网后的系统负荷波动和峰谷差值最小，在用户侧的用户充放电成本最低的优化调度目的，解决了现有技术中系统负荷波动、峰谷差值最小和用户充放电成本最低三者无法同时兼顾的充放电调度模式。本专利技术所采用的技术方案是，提供一种电动汽车充放电多目标优化调度方法，包括以下步骤：步骤1)，建立电量与电价的关系模型：以需求电量与价格之间成反比例的关系为基础，定义电量电价弹性系数：其中，Δq和Δp分别表示电量q和电价p的相对增量；结合电动汽车用户在某一时段的用电量与该时刻的电价、相邻时刻电价的影响，设立自弹性系数和交叉弹性系数计算公式：公式(2)和(3)中，i,j代表不同的时间段，运用偏导符号表示i时刻电量不仅是i时刻电价的函数，而且是其他时刻电价的函数；对于一天中的n个时段，可得到如下公式：E为n*n的弹性矩阵，式子中εii代表自弹性系数；εij代表互弹性系数；步骤2)，建立电动汽车用户对电价的反应度模型：在实行峰谷电价时，用户用电量变化率列向量为：其中：ΔQi为i时段用户实行分时电价前后的电量变化值，ΔPi为i时段用户实行分时电价前后的电价变化值；实行峰谷分时电价后的用电量为：其中，Q'i为实行峰谷分时电价后i时段的用电量；步骤3)，将一天分为24个时段，将每个时段的每辆电动汽车的充放电功率作为控制变量，以电网系统负荷波动最小建立目标函数1：公式(1)和(2)中，PLj代表不含电动汽车负荷原始电网j时段的系统功率；Pij代表电动汽车i在j时段的充放电功率，其为负值表示充电，其为正值表示放电；n表示电动汽车的数量；步骤4)，以使用户花费的电费成本最低，结合步骤2)中分时电价的实际情况建立目标函数2：公式(10)中Sj代表j时段的电价水平，Pij代表电动汽车i在j时段的充放电功率，其为负值表示充电，其为正值表示放电；n表示电动汽车的数量；步骤5)，采用线性加权法将多目标问题转化为单目标问题进行求解，对目标函数1和目标函数2作归一化处理：β1+β2＝1；(13)公式(12)和(13)中：F1max为原始电网负荷的方差；F2max为传统用车习惯下车主的日充电成本；β1表示目标函数1的权重系数；β2为目标函数2的权重系数；步骤6)，以最小化系统负荷峰谷差建立目标函数3：F3＝min[max(P′Lj)-min(P′Lj)]；(14)其中，max(P'Lj)为调整后系统负荷的峰值；min(P'Lj)为调整后的系统负荷的谷值；步骤7)，采用线性加权法将多目标问题转化为单目标问题进行求解，通过对目标函数1、目标函数2和目标函数3作归一化处理，建立综合目标函数：ω1+ω2+ω3＝1；(16)公式(15)和(16)中，F1max为原始电网负荷的方差；F2max为传统用车习惯下车主的日充电成本；F3max为原始系统负荷的峰谷差值；ω1表示目标函数1的权重系数；ω2为目标函数2的权重系数；ω3为目标函数3的权重系数；步骤8)，目标函数1以负荷波动最小，目标函数3是实现负荷的削峰填谷，整体都是为了使系统负荷波动平缓为目的；将F1和F3两个多目标结合起来转化为单目标实现“削峰填谷”，进而实现使充电负荷均匀地分布于整个谷时段，在调度结果中效果最优，结合后的函数为：λ1+λ2＝1；(18)公式(17)和(18)中，λ1表示系统波动平缓的权重系数；λ2表示电动汽车用户充放电收入的权重系数；λ1与λ2的权重取值情况对于不同的行业区别很大，λ1取值较大的话说明该地区的峰谷差和系统负荷的波动较为严重，λ2取值比较大说明电动汽车用户对电价颇为敏感，λ1与λ2是带有主观因素的模糊判断。本专利技术的有益效果是：1)无序的电动汽车接入会给电网带来不同程度的影响，本文的调度控制方法可以提高电网的稳定性；分时电价下的调度控制策略实现“削峰填谷”同时也可以提高用户的经济性；2)本文电动汽车充放电多目标的优化调度方法可以提高电网的负荷率，并有效改善系统负荷曲线的特性。3)在电网稳定的前提下，本文的多目标优化调度方法可以提高用户充放电成本的权重从而提高电动汽车用户参与调度的积极性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是原始负荷与固定电价下优化后的负荷曲线图；图2是原始负荷和分时电价1下优化后的负荷曲线图；图3是分时电价1下各车辆SOC变化图；图4是原始负荷和分时电价2下的优化负荷曲线图；图5是原始负荷与固定电价优化的负荷曲线图；图6是原始负荷与分时电价1下优化负荷的负荷曲线图；图7是原始负荷与分时电价2下优化负荷曲线图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车充放电多目标优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)，建立电量与电价的关系模型：以需求电量与价格之间成反比例的关系为基础，定义电量电价弹性系数：

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车充放电多目标优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)，建立电量与电价的关系模型：以需求电量与价格之间成反比例的关系为基础，定义电量电价弹性系数：其中，Δq和Δp分别表示电量q和电价p的相对增量；结合电动汽车用户在某一时段的用电量与该时刻的电价、相邻时刻电价的影响，设立自弹性系数和交叉弹性系数计算公式：公式(2)和(3)中，i,j代表不同的时间段，运用偏导符号表示i时刻电量不仅是i时刻电价的函数，而且是其他时刻电价的函数；对于一天中的n个时段，可得到如下公式：E为n*n的弹性矩阵，式子中εii代表自弹性系数；εij代表互弹性系数；步骤2)，建立电动汽车用户对电价的反应度模型：在实行峰谷电价时，用户用电量变化率列向量为：其中：ΔQi为i时段用户实行分时电价前后的电量变化值，ΔPi为i时段用户实行分时电价前后的电价变化值；实行峰谷分时电价后的用电量为：其中，Q'i为实行峰谷分时电价后i时段的用电量；步骤3)，将一天分为24个时段，将每个时段的每辆电动汽车的充放电功率作为控制变量，以电网系统负荷波动最小建立目标函数1：公式(1)和(2)中，PLj代表不含电动汽车负荷原始电网j时段的系统功率；Pij代表电动汽车i在j时段的充放电功率，其为负值表示充电，其为正值表示放电；n表示电动汽车的数量；步骤4)，以使用户花费的电费成本最低，结合步骤2)中分时电价的实际情况建立目标函数2：公式(10)中Sj代表j时段的电价水平，Pij代表电动汽车i在j时段的充放电功率，其为负值表示充电，其为正值表示放电；n表示电动汽车的数量；步骤5)，采用线性加权法将多目标问题转化为单...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐天奇，冯培磊，李琰，崔琳，
申请(专利权)人：云南民族大学，
类型：发明
国别省市：云南,53