一种考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略制造技术

本发明专利技术属于电力系统领域，具体涉及一种考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略。现有技术在调动用户积极性方面考虑较少，同时没有充分反映电动汽车配置信息和出行特征信息，电动汽车的电池容量等配置信息和开始充电时刻的荷电状态会影响电动汽车的充电时长，因此本发明专利技术主要考虑电动汽车在减小负荷波动方面的奖励和充电费用，考虑用户出行需求，由此确定电动汽车的最优充电时段；引入了充电站在减小电网峰谷差和负荷波动的奖励机制，最后，利用电动汽车动态响应的实时优化算法对所提优化调度模型进行求解。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略
本专利技术属于电力系统领域，具体涉及一种考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略。
技术介绍
电动汽车在节能减排和改善环境方面越来越受到各个国家的重视，在多个领域被积极推广应用，随着电动汽车数量的不断增加，大量电动汽车的无序充电会增大电网负荷的峰谷差，造成网损增大，影响配网系统的电能质量，对电网的安全稳定运行构成威胁。合理的优化调度策略能够有效限制电动汽车无序充电对电力系统产生的负面影响，减小配电系统的负荷峰谷差，提高电网安全性和经济性，丰富电网运行、调节和控制手段，改善用户的充电体验，推动电动汽车产业健康快速发展。文献[1-3]以分时电价作为激励措施，研究电动汽车充放电优化调度策略，文献[3]分析对比了固定电价与分时电价下对电网及用户的影响，表明在减小电网峰谷差和提高电动汽车用户经济性方面，分时电价引导的调度方法具有明显的优势。文献[4]从需求方合作出发，引入优惠定价措施刺激用户加入调度计划，让用户在固定的时间段充电，但部分电动汽车用户在规定时间段可能无充电需求，在配网峰值时段充电就会造成峰峰叠加。通常分时电价的调节时间跨度较长，用户充电负荷集中在低谷充电，可能会形成新的负荷高峰，对系统的可靠性和安全性构成威胁，还可能导致在部分车流量较大的充电站用户的排队和等候时间变长。因此，需要良好的控制和调度措施，采取多主体配合的办法才能解决问题。在电网实际运行中，网损是造成经济损失的一大来源[5]，而大量电动汽车用户充电的随机性和不确定性很可能会增大电网的负荷峰谷差，进一步增加系统网损，造成更大的经济损失。可将部分经济损失的费用作为激励用户参与电动汽车调度的奖励，通过合理调度，电动汽车充电负荷作为灵活负荷，不仅能够减小系统网损，使电网更安全，而且用户得到奖励，充电满意度也会提高，同时电动汽车充电站也可得到减小网损的奖励，更愿意接受电网的充电优化调度策略，且更易于管理，达到电动汽车用户、电动汽车充电设备、配电系统多主体间的多赢。负荷方差与网损紧密关联，从实际系统出发，最小化负荷方差近似最小化网损[6]，且负荷方差法比最小化网损所用时间更短，这对于电动汽车的实时调度显得非常重要。因此以减小负荷波动为研究内容。文献[7]以居民区配网负荷为研究对象，考虑电动汽车充电需求，以网损最小为目标的对电动汽车充电进行优化，但其假设电动汽车用户均愿意加入到有序充电的计划中，电动汽车在优化时间段内充电完全可控；且设定电动汽车在配网的各个节点相对均匀分布地进行充电，设定了电动汽车充电前的荷电状态和电池容量，优化结果不具有说服力。[1]常方宇,黄梅,张维戈.分时充电价格下电动汽车有序充电引导策略[J].电网技术,2016,40(09):2609-2615.[2]Y.ZHOU,G.XU.DemandsideenergymanagementwithPSOandregulatedelectricvehiclesbehaviours[C].HongKong,2014IEEEPESAsia-PacificPowerandEnergyEngineeringConference,2014:1-6.[3]魏大钧,张承慧,孙波,等.基于分时电价的电动汽车充放电多目标优化调度[J].电网技术,2014,38(11):2972-2977.[4]Q.KANG,S.FENG,M.ZHOU,etal.Optimalloadschedulingofplug-inhybridelectricvehiclesviaweight-aggregationmulti-objectiveevolutionaryalgorithms[J].IEEETransactionsonIntelligentTransportationSystems,2017,18(9):2557-2568.[5]陈凯炎,牛玉刚.基于V2G技术的电动汽车实时调度策略[J].电力系统保护与控制,2019,8(03):1-9.[6]EricSortomme,MohammadM.Hindi,S.D.JamesMacPherson,etal.Coordinatedchargingofplug-inhybridelectricvehiclestominimizedistributionsystemlosses[J].IEEETransactionsonSmartGrid,2011,2(1):198-205.[7]占恺峤,宋永华,胡泽春,等.以降损为目标的电动汽车有序充电优化[J].中国电机工程学报,2012,32(31):11-18+213.
技术实现思路
电动汽车充电优化引导策略研究中，上述现有技术在调动用户积极性方面考虑较少，同时没有充分反映电动汽车配置信息和出行特征信息，电动汽车的电池容量等配置信息和开始充电时刻的荷电状态会影响电动汽车的充电时长。因此，从电网、充电设备和用户多主体出发，考虑充电优化管理调度架构建立电动汽车充电优化调度模型，为充分激发电动汽车用户响应参与充电优化引导策略，基于分时电价的调控策略，引入用户在降低电网负荷波动中的奖励机制，对于充电位置的选择具有不确定性的电动汽车，同时考虑电动汽车在减小配电网负荷波动方面奖励和电动汽车行驶成本和充电等待成本，通过电动汽车用户的自主选择性而确定充电的位置和充电时间，考虑用户出行需求，以用户综合满意度最优为目标；对于充电地点较为固定的用户，充电位置的选择具有确定性，因此主要考虑电动汽车在减小负荷波动方面的奖励和充电费用，考虑用户出行需求，由此确定电动汽车的最优充电时段；引入了充电站在减小电网峰谷差和负荷波动的奖励机制，最后，利用电动汽车动态响应的实时优化算法对所提优化调度模型进行求解。为了达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：一种考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略,提出充电优化管理调度架构,在分时电价基础上建立用户在降低电网负荷波动中的奖励机制，基于充电优化管理调度架构提出考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略，对充电位置的选择具有不确定性的电动汽车用户和充电地点较为固定的用户，考虑用户出行需求，确定电动汽车的充电的位置和充电时间，以用户综合满意度最优为目标，建立考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略模型，具体包括以下步骤：步骤1，提出充电优化管理调度架构：随着电动汽车数量的不断增加，电动汽车无序充电会对电网的经济和安全运行构成极大的威胁，电动汽车用户可能对电网负荷的运行情况不知情，在用电高峰期进行充电，加大电网的负荷峰谷差值。而随着网络技术的高速发展，电网可基于网络服务平台向电动汽车用户发布信息，车主可通过车内信息交互平台或手机APP提示获取信息，电动汽车用户在有充电需求时，可获取附近可提供充电服务设备的位置信息，同时可获取充电设备的利用情况，有效避免车主在充电站内很长的排队等候时间，提高出行和充电效率，车主也可及时获取电网一天内的电价信息，根据出行需求选择在较低电价时段充电，可以提高车主充电舒适度；根据电网负荷运行情况和用户出行信息，充电站也可对车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略，其特征在于，所述引导策略提出充电优化管理调度构架，在分时电价基础上建立用户在降低电网负荷波动中的奖励机制；基于充电优化管理调度架构提出考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略，对充电位置的选择具有不确定性的电动汽车用户和充电地点较为固定的用户，考虑用户出行需求，确定电动汽车的充电的位置和充电时间，建立考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略模型，具体包括以下步骤：/n步骤1，提出充电优化管理调度架构：由调动信息服务中心、交通系统、充电设备、配网系统和电动汽车用户构成；/n步骤2，建立电动汽车充电优化奖励机制和目标函数，电动汽车充电优化奖励机制分为用户在降低电网负荷中的奖励机制和电网公司对充电站的奖励机制；/n步骤3，优化引导策略模型的求解：利用蒙特卡洛方法模拟电动汽车的出行特征信息和充电需求，电动汽车的充电路径由Floyd算法确定，根据电动汽车用户的出行特征信息和约束条件确定一种动态响应的实时优化算法，通过MATLAB软件对电动汽车的充电优化引导策略模型求解。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略，其特征在于，所述引导策略提出充电优化管理调度构架，在分时电价基础上建立用户在降低电网负荷波动中的奖励机制；基于充电优化管理调度架构提出考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略，对充电位置的选择具有不确定性的电动汽车用户和充电地点较为固定的用户，考虑用户出行需求，确定电动汽车的充电的位置和充电时间，建立考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略模型，具体包括以下步骤：
步骤1，提出充电优化管理调度架构：由调动信息服务中心、交通系统、充电设备、配网系统和电动汽车用户构成；
步骤2，建立电动汽车充电优化奖励机制和目标函数，电动汽车充电优化奖励机制分为用户在降低电网负荷中的奖励机制和电网公司对充电站的奖励机制；
步骤3，优化引导策略模型的求解：利用蒙特卡洛方法模拟电动汽车的出行特征信息和充电需求，电动汽车的充电路径由Floyd算法确定，根据电动汽车用户的出行特征信息和约束条件确定一种动态响应的实时优化算法，通过MATLAB软件对电动汽车的充电优化引导策略模型求解。


2.根据权利要求1所述的一种考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略，其特征在于，所述步骤1中调动信息服务中心根据电动汽车产生充电需求的历史数据、配网系统负荷波动情况及充电奖励提示电动汽车用户充电，通过信息交互提示界面为电动汽车用户实时提供行程范围内每个充电站当前的状态，可与配网系统、充电设备交通系统和电动车用户信息交互；
所述充电设备为充电站、某区域内配有若干充电桩的集合，可通过电动汽车接入获取电动汽车用户的车辆信息，充电设备的当前信息包括可用充电桩数量、队列状态、充电价格，可与调动信息服务中心、交通系统、配网系统和电动汽车用户信息交互；
所述配网系统的负荷主要为常规负荷、电动汽车负荷，配网系统的数据包括电价信息、充电设备对应的配网节点的负荷数据，可与调动信息服务中心、充电设备、电动汽车用户信息交互；
所述电动汽车用户将车辆配置和出行特征信息传递给调度信息服务中心，可与调动信息服务中心、交通系统、充电设备和配网系统信息交互，当电动汽车用户产生充电需求时，通过信息交互提示界面向调度信息服务中心发送需求，由调度信息服务中心为用户规划充电选择方案来指导电动汽车调度，实时传递给用户，用户根据信息交互提示界面反馈的信息进行决策，是否参与到充电优化调度中，用户接受调度信息服务中心的调度指令后，将按照最优路径规划前往目的充电设备进行充电。


3.根据权利要求2所述的一种考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略，其特征在于，所述出行特征信息为电动汽车的电池容量、充电预期值、停车时长。


4.根据权利要求1所述的一种考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略，其特征在于，所述步骤2中用户在降低电网负荷波动中的奖励机制为电动汽车接入充电设备进行充电得到的奖励值依据减小配网系统负荷波动的幅度大小而制定：
对于出行目的和充电位置具有不确定性的电动汽车，目标函数为：



式(5)中，wp-op为负荷波动权重系数，wuser为用户出行满意度权重系数，wp-op可取0.6，wuser取0.4，Ne为电动汽车数量；为电动汽车一次充电过程中的费用，公式如下：



式(6)中，te,star为电动汽车e的开始充电时间，te,end为电动汽车e充电结束时间，Pe,c,t为t时刻接入充电站的电动汽车e的充电功率，为t时刻的分时电价，ηc为充电效率；
式(5)中，Rre,e为电动汽车e获取的奖励值，其公式如下：



式(1)中，αre,e为奖励系数，PL,i,t为节点i在t时刻的常规负荷，P'c,t为电动汽车未接入时充电站的功率，Pe,c,t为t时刻接入充电站的电动汽车e的充电功率，P’av和P”av分别表示电动汽车未接入和接入充电站的平均负荷函数；T为调度周期，Nd为配电网...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兴勇，高鹏彦，张建宏，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西;14