基于双层优化的电动汽车充放电调度策略

张安鹏

摘 要 如何基于双层优化来进行电动汽车充放电调度呢？本文将就此问题展开分析与探讨。

关键词 双层优化 电动汽车 充放电优化 分层分区调度

中图分类号：U469.72 文献标识码：A

1电动汽车优化充放电调度构架研究

1.1分层分区调度模式

分层分区调度，是将电力系统根据电压等级进行分层，然后再将代表配电系统的层次按照地域进一步分解为若干区域。如此，在每个区域中配电系统的调度机构亦或是代理商可以对电动汽车予以合理调度。

在大量电动汽车使用的过程中，直接通过调度机构来协调控制每辆电动汽车的充放电是不现实的。而分层分区调度模式的运用恰到好处，分区域的协调控制电动汽车充放电，如此保证了每辆电动汽车充放电调度效果。

1.2调度相关问题及其互动机制

1.2.1日前申报机构

日前申报机制是车主根据次日电动汽车的使用情况向所属代理商日前申报相关信息而制定的。此机制的构建，便于促进和约束上层调度机构和下属各代理商制定的决策，保证决策合理、适用。

1.2.2基于相似合并的数据分组技术

尽管分层分区模式的应用，将庞大数量的电动汽车充放电调度分开来，使每个代理商负责部分电动汽车的充放电调度。但是，相对于每个代理商来说，其所负责的电动汽车数量也是较多的，至少在数千量，多则上万。所以，要想保证每辆电动汽车充放电调度得到有效控制，还需要代理商掌握电动汽车的相关信息，讲电动汽车合理分组，以便更好地协调控制每一辆电动汽车的充放电。为此，需要将相似合并的数据分组技术引用其中，获得车主申报的信息，将信息相似的电动汽车归为一组，定义为电动汽车集，进而对各个组的电动汽车进行统一调度，如此可以保证电动汽车调度良好，且高效率完成。

2基于双层优化的电动汽车充放电调度模型构建

2.1确定性双层优化模型

Bracken J 和 MeGill J于上世纪七十年代提出多层规划概念，用于解决多层规划或多层优化问题。随着多层规划研究的不断深入，提出了双层优化概念及其模型。可以说，双层规划/优化是多层规划中的一种情况。双层规划，顾名思义，包括两个层次，即上层与下层，上层决策一般会影响下层目标和约束条件，而下层将决策结果会反馈给上层，从而实现上下层决策相互作用。

2.2电动汽车充放电调度的双层优化模型

2.2.1上层优化模型

基于双层优化的电动汽车充放电调度模型，自然包括上层优化模型和下层优化模型，其中上层决策者为系统调度机构，其制定的电动汽车充放电调度决策会影响下层决策者代理商的目标及约束条件。所以，合理规划设计上层优化模型很是必要。

制定切实可行的上层优化模型，首先要设置合理的上层目标。由于上层目标会涉及到系统总负荷水平的方差及下层代理商实际调度与调度计划的偏差。基于此，可以确定上层优化目标函数：

2.2.2下层优化模型

相对来说，在下层模型之中，由于决策者为代理商，所以出于保证上下层优化模型相互促进、相互作用的考虑，在进行下层优化模型构建的过程中，需要考电动汽车各个时段的充放电状态控制情况及调度计划与电动汽车实际调度效果之间的偏差。

同样的，制定下层优化模型，首先需要明确目标函数，即：

基于此目标函数的公式，可以确定电动汽车蓄电池充放电等式约束、蓄电池安全约束、不可调度时段约束、次日行驶需求约束。在此基础上，对上下层优化模型求解，即可获得协调控制电动汽车充放电的方案，使代理商可以更好的处理电动汽车充放电调度工作。目前，在电动汽车调度上下层优化模型求解中常用的方法是基于AMPL平台的IP0PT3.8.0对上层非线性规划问题进行求解。当然，也有其他方法，在实际进行电动汽车调度中可以根据实际选择适合的求解方法。

3结语

电动汽车电池所具备的储能特性，使其不同于常规负荷，其可以作为负荷从电力系统中汲取电能，还可以通过电动汽车入网技术向系统输送能量。要想保证电力系统不受到电动汽车充放电的影响，应当基于双层优化制定电动汽车充放电调度的上层优化模型和下层优化模型，进而制定电动汽车充放电调度决策，如此代理商可以合理的协调控制每个电动汽车充放电，保证电动汽车可以有效应用，并且避免电力系统受到电动汽车充放电的影响。

参考文献

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