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随着电动汽车的普及,电动汽车充电对电网的影响越来越大。为了更好地适应多时段动态电价,优化电动汽车的有序充电策略至关重要。以下是一些可能的优化策略:
1. 考虑电价波动:根据不同时段的电价波动情况,制定充电策略。在电价较低的时段进行充电,避开电价高峰时段,以降低充电成本。
2. 考虑用电需求:结合用户的用电需求,合理安排电动汽车的充电时段,避免与家庭其他大功率电器同时使用,以免造成用电负荷过大。
3. 考虑充电速度:根据电动汽车的电池容量和充电设备的功率,合理安排充电时长,以最大限度地利用充电设备的充电效率。
4. 考虑电网负荷平衡:在电网负荷高峰时段,避免大量电动汽车同时充电,采取分时段、分区域的充电策略,以平衡电网负荷。
5. 考虑可再生能源利用:结合可再生能源的发电情况,合理安排电动汽车的充电时段,优先利用可再生能源进行充电,以降低对传统能源的依赖。
通过以上优化策略,可以更好地适应多时段动态电价,提高电动汽车的充电效率,降低充电成本,同时减少对电网的影响,实现电动汽车的有序充电。
目前有文献对电动汽车充电负荷建模进行了大量研究,其中王姝凝等人采用网格选取法对居民区
汽车充电进行有序调控[9],孔祥玉等人分析了在分时电价环境下的用户需求响应情况[10]。但静态调控策略在面对多变的负荷情况时,引导效率容易受到限制。电动汽车渗透率的提升会威胁到电网的稳定运行,但如果将需求响应机制结合到充电负荷的引导策略中,不仅可减轻电网的负担,也可减轻用户的使用成本,实现双赢目标[11-13]。所以研当前国内的汽车动力电池主要以三元锂电池为主,其充电过程为 “恒流-恒压”两阶段模式,充电早期,电流不变,电压不断提升,达到预定值后恒定,然后充电电流不断衰减至固定值。其充电功率曲线如图 1 所示,起始和结束阶段较为短暂,可以将整个充电过程考虑为恒功率特性充电过程。
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分时峰谷电价是电网段调节用户侧需求的有效途径,电网运行商根据当地的基本负荷曲线来划分
峰谷电价,电价的改变将会影响用电需求,从而引导充电负荷的变化,其目的是为了降低负荷的峰谷差,达到削峰填谷的效果。
针对我国用电负荷呈现双峰形态,典型的分时电价划分原则是将午、晚的基础用电高峰期划分为
电价峰期,将夜晚的用电谷期划为电价谷期,其他时间为电价平期。
多时段动态电价(Dynamic Pricing)是一种根据电力供需关系实时调整电价的机制,通常将一天划分为多个时段(如峰、平、谷),通过价格信号引导用户调整用电行为。其核心目标是平衡电网负荷、降低运营成本,并促进可再生能源消纳。例如,中国《关于进一步完善分时电价机制的通知》要求拉大峰谷电价差,并引入动态调整机制,以适配季节性用电差异。欧洲国家如德国通过动态电价结合智能电表,使家庭电费节省达34%。
实施动态电价需配套技术支撑:
有序充电策略的核心是通过经济或技术手段引导充电行为,在满足用户需求的前提下实现电网负荷优化。其作用包括:
具体实现方式包括:
| 模型类型 | 特点 | 应用案例 |
|---|---|---|
| 多目标优化模型 | ||
| 混合整数规划模型 | ||
| 元启发式算法模型 | ||
| 强化学习模型 |
混合整数规划(MIP):
强化学习(RL):
| 指标 | 遗传算法(GA) | 粒子群算法(PSO) |
|---|---|---|
| 全局搜索能力 | ||
| 收敛速度 | ||
| 适用场景 | ||
| 改进方向 |
中国:
欧洲:
日本:
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粒子群算法求解
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部分代码:
%% 粒子群算法优化求解MaxIt=1500; % 迭代次数nPop=650; % 种群规模nVar = sum(sum(Tap));% 决策变量数量nVar1 = [0; sum(Tap,2)];% 各个电动车的决策变量数量(实际上就是每辆车的可调度时段数)VarMin = zeros(1,nVar);% 决策变量下限VarMax = EV_features.S_char*ones(1,nVar);% 决策变量上限% 调用粒子群算法进行优化求解[bestPosition, fitValue ,BestCost] = PSOFUN(@objective2,nVar,VarMin,VarMax,MaxIt,nPop);% 变量还原(把原本 电动车数*调度时段数 的决策变量转变为 电动车数*24h 的电动车逐时充电功率矩阵,方便后续计算)Load_EV_tran = zeros(car_number,48);for i=1:car_number Load_EV_tran(i,EV_features.Starttime(i):EV_features.Endtime(i)+24)=bestPosition(sum(nVar1(1:i))+1:sum(nVar1(1:i+1)));endLoad_EV = (Load_EV_tran(:,1:24)+Load_EV_tran(:,25:48));% 计算各节点电动汽车充电需求P_L_EV = zeros(33,24);for i=1:33 P_L_EV(i,:) = sum(Load_EV((i-1)*car_number/33+1:(i-1)*car_number/33+car_number/33,:))/1000;end% 计算实际的总体负荷mpc=case33bw;P_L_act = sum(Power_load.*mpc.bus(:,3))+sum(P_L_EV);% 验证是否满足潮流约束并计算最优潮流V = zeros(33,24);% 逐时记录电压P_loss = zeros(1,24);% 逐时记录网损for t=1:T mpc=case33bw; mpc.bus(:,3)=Power_load(t).*mpc.bus(:,3);% 当前时刻各节点基础负荷 mpc.bus(:,3)=mpc.bus(:,3)+P_L_EV(:,t);% 加上电动汽车充电渡河 [result,sucess]=runopf(mpc,mpoption('OUT_ALL',0,'VERBOSE',0,'PF_ALG',3));% matpower计算最优潮流 V(:,t) = result.bus(:,3);% 当前时刻各节点电压幅值 P_loss(t) = sum(result.branch(:,14)+result.branch(:,16));% 当前时刻系统网损 if sucess == 1% 判断是否满足潮流约束% disp('当前场景满足潮流约束!') elseif sucess == 0 disp('当前场景不满足潮流约束!') endend%% 优化结果可视化[fun,C_1,C_2] = objective2(bestPosition);C_1_0 = sqrt((sum((P_L_base*1000-mean(P_L_base)*1000).^2))/24);C_2_1 = sum(sum(P_EV_0).*csell);
disp('===============================================')disp('%% 场景3结果输出 %%')disp('===============================================')disp(['总目标函数的值为 :',num2str(fun)])disp(['基础负荷波动的标准差为 :',num2str(C_1_0)])disp(['总体负荷波动的标准差为 :',num2str(C_1)])disp(['考虑动态电价电车用户的充电费用为:',num2str(C_2)])disp(['不考虑动态电价电车用户的充电费用为:',num2str(C_2_1)])disp(['总体负荷曲线的峰值为 :',num2str(max(P_L_act*1000))])disp(['总体负荷曲线的谷值为 :',num2str(min(P_L_act*1000))])
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[1]陈嘉德,徐海博,孙瑞雪等.基于多时段动态电价的电动汽车有序充电策略优化[J].东北电力技术,2023,44(02):40-46.
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