[发明专利]一种基于系统边际发电成本的电动汽车充电方案优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车技术，具体涉及一种机组系统边际发电成本的电动汽车充电方案优化方法。

背景技术

燃油汽车在消耗大多数石油资源的同时排放出大量温室气体与污染气体，对环境保护及可持续发展带来了巨大的挑战。与传统汽车相比，电动汽车在缓解能源危机、促进人类与环境和谐发展方面具有无可比拟的优势，目前已成为各国政府、能源厂商与汽车制造厂商关注的焦点。随着电池生产、制造技术的不断进步，环境污染的日益加剧及石油资源的逐渐枯竭，电动汽车在道路交通系统中所占的比例将日益提高。

在目前技术条件下，电动汽车主要通过与电网相联的充电桩完成充电过程。因而，从电网角度来看，入网电动汽车是电力系统的新增负荷，其将显著增加整个电力系统的运行成本。随着电动汽车在电网中渗透率的逐渐提高，其充电行为对发电成本的影响将日益显著，因而有必要优化入网电动汽车的充电方案，实现有序充电，尽量降低电动汽车总充电成本。

为实现电动汽车的最优充电，现有技术通过在机组组合模型中引入表征电动汽车充电方案的决策变量，建立考虑电动汽车充电优化的扩展机组组合模型，并利用优化算法对该模型进行求解以获得电动汽车的最优充电方案，从而尽量节约充电成本。关于该技术的具体描述可参见文献一《Intelligent unit commitment with vehicle-to-grid-A cost-emission optimization》（Journal of Power Sources，2010年195卷第5期第898页至911页）与文献二《计及可入网电动汽车的电力系统机组最优组合》（电力系统自动化，2011年第35卷第20期第16页至第20页）。该技术可优化电动汽车的充电方案，但要存在着以下两点不足之处。

首先，模型求解比较困难。从所周知，电力系统机组组合问题属于含混合变量、多时段、非线性的动态最优化问题，很难获得全局最优解，这一结论可参见文献三《求解机组组合问题的改进模式搜索算法》（中国电机工程学报，2011年第31卷第28期第33页至41页）。显然，从机组模型拓展而来的考虑电动汽车充电优化的扩展机组组合模型将更加难以求解，上段给出参考文献分别采用粒子群算法与混合整数线性规划法对模型进行了求解，求解过程比较复杂，算法应用于实际规模电力系统求解时存在一定的困难。

其次，建模过程完全忽略了电动汽车的充电特性，不考虑电动汽车充电过程是一个连续过程，假定其在单个调度时段内（1h或0.5h）完成充电过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低电动汽车充电成本的基于系统边际发电成本的电动汽车充电方案优化方法。

本发明的技术解决方案是：

一种基于系统边际发电成本的电动汽车充电方案优化方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：根据电动汽车的充电模式将长度为T小时的整个优化时段划分为T-T_eq+1个充电区间，各区间安排充电的电动汽车数目为x_j，1≤j≤T-T_eq-1；电动汽车等效充电功率与充电持续时间分别为P_eqkW与T_eq小时，参数P_eq、T_eq共同决定电动汽车电池的容量，其不同取值对应于电动汽车的不同充电模式；

步骤2：根据系统运行的安全性要求判断是否存在可用充电区间，若存在则执行步骤4，若因现有机组组合方案对应的发电容量不足导致各充电区间均不可用则执行步骤3；

步骤3：在现有机组组合方案的基础上，按额外开机成本最低的原则开启新机组，直至出现可用充电区间；

步骤4：计算各可用充电区间的平均系统边际发电成本E_j,m，并寻找平均系统边际发电成本最小的充电区间j_min；

步骤5：按照优化步长ΔP，单位：MW，增加充电区间j_min内各时段t边际机组I(t)的出力，即：

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

增加发电出力用于电动汽车充电，显然，该区间新增充电的电动汽车数目为1000ΔP/P_eq；此时，该区间内安排充电的电动汽车数目x_jmin可按下式修正：