[发明专利]一种基于峰谷分时电价的电动汽车有序充电控制方法

摘要

本发明公开了一种基于峰谷分时电价的电动汽车有序充电控制方法，根据电动汽车充电特性及用户出行习惯，使用蒙特卡洛模拟得出电动汽车的充电需求，构建出电动汽车有序充电优化策略，再通过建立电动汽车总充电费用最低和配电网负荷峰谷差最小为目标的两阶段优化模型，以达到最优充电费用和平抑电网负荷峰谷差的目的，保证了用户的经济性及电网的稳定性，最后通过搭建基于MATLAB的CPLEX求解此两阶段优化模型，求解速率快，效率较高，且有效降低无序充电对电网的影响，实现电动汽车的有序充电控制。

主权项

一种基于峰谷分时电价的电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、综合电动汽车充电特性及用户出行习惯因素，建立电动汽车无序充电负荷模型；设电动汽车充电以恒定功率充电；设用户日行驶里程R的概率密度函数服从于对数正态分布，即：fn(x)=12πσnxexp[-(lnx-μn)22σn2]]]>其中，μn为对数正态分布的均值，σn为标准差；设用户抵达时间Tb的概率密度函数服从于正态分布，即：fs(x)=1σs2πexp[-(x-μs)22σs2],(μs-12)<x≤241σs2πexp[-(x+24-μs)22σs2],0<x≤(μs-12)]]>其中，μs为正态分布的均值，σs为标准差；设最后一次行程结束时刻即为开始充电时间，根据充电功率、用户日行驶里程R和用户到达时间T，建立电动汽车无序充电负荷模型；Tc=(1-SOC)·Bηp]]>其中，Tc为充电时长，B为电动汽车的电池容量，η为充电效率，p为电动汽车的充电功率，SOC为电动汽车的起始充电时的荷电状态，Rm为电动汽车电池充满后可以行驶的里程数；(2)、分阶段建立优化模型，进而调整电动汽车的充电负荷；(2.1)、建立第一阶段的优化模型以电动汽车总充电费用最低为目标，建立第一阶段的最低充电费用模型：minF1=minΣk=1TΣi=1N(pi,k·Qk·ui,k·Δt)]]>F1是第一阶段电动汽车用户总充电费用；pi,k是第i辆电动汽车在第k时段的充电功率；Qk为第k时段的分时电价；ui,k为第i辆车在第k时段的充电状态，电动汽车若处于充电状态则为1，否则为1；把每天分成T个时间段，Δt是每个时段的时长；N是配电网中电动汽车的保有量；建立第一阶段的充电约束模型：充电时间的约束：Tc≤Td‑Tb；其中，Tb为电动汽车的抵达时间，Td为电动汽车预计要的离开时间；总充电量不变的约束：其中，和Pi,sum分别是有序充电引导前后第i辆电动汽车每天的充电量；充电需求约束：其中，t表示开始充电时刻，SOCi,t表示第i辆电动汽车在t时刻的荷电状态；(2.2)、建立第二阶段的优化模型以配电网负荷峰谷差最小为目标，并以最低充电费用模型为基础，建立第二阶段的负荷波动模型：min Ep‑v＝max Ek‑min Ek其中，Ep‑v是配电网负荷峰谷差；建立第二阶段负荷波动的约束模型：总充电费用最低约束：Σk=1TΣi=1N(pi,k·Qk·ui,k·t)=F1*]]>其中，F1*为第一阶段优化求解得到的最低充电费用，第二阶段优化时要保证第一阶段的充电费用最低；充电时间约束：Tc≤Td‑Tb；总充电量不变约束：充电需求约束：(3)、利用CPLEX算法对上述优化模型进行求解，得出电动汽车最优有序充电方案；每当有电动汽车接入充电系统后，系统会自动获取电动汽车的抵达时间Tb、电池剩余电量SOC以及电池总容量B，再根据步骤(1)建立的电动汽车无序充电负荷模型计算出此辆电动汽车的充电时长；充电系统要求用户先输入预计的离开时间Td和充电结束时的期望电量SOCe，系统再预判出该辆电动汽车离开时能否达到用户的期望电量，如果不能则会提醒用户重新输入；如果该辆电动汽车离开时达到用户的期望电量，则会询问用户是否参加有序充电调节，保证用户自由选择的权利；若用户不参与有序充电调节，则可以立即开始充电，但立即充电会要承担较高的电费；若用户参与有序充电调节，则通过上述的两阶段优化模型及相应的约束条件求解出此辆电动汽车的最优充电方案，并确定充电计划且在下一时段开始充电。