基于双层优化的电动汽车充放电调度策略

董新 李雪云 谢笑寒

摘 要：随着时代的发展，人们逐渐认识到了石油等不可再生能源日益枯竭，在当今这个能源日益紧缺的大背景下，传统的汽油带动的汽车在今后必定会淘汰，科学家研究发明的电动汽车不仅具有运行产生的大气污染、巨大噪音安全舒适等特点还可以规避掉不可生能源日益缺乏的现状问题。在电动车的普及中逐渐带入了新的问题，大量的人使用电动车的充电时间不规范以及电压要求等问题给整个电力输送系统带来了很大的伤害，因此本文就电动汽车充放电的新型调度模型作整体介绍。

关键词：电动汽车；充放电；调度模式；双层优化模型

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.003

0 引言

目前市场上的电动汽车从外形到内部的蓄电池都有着千差万别的不同。电动汽车与线路相连时不仅会出现充上电的情况极有可能还会出现放电的情况。因此要在提高整体充电效率的同时，保护好整体的输电网络就要对整体的电动汽车用户进行统一的调度管理。

1 分层调度模式

电动车调度模式是考虑到未来电动汽车急剧增多的情况下，传统的电力系统要想实现为每一个电动车进行充电是很难实现的。因此寻找一个解决的方法是很急切的，科学家们采用了学习互联网的运营方式，建设双层拓扑结构，采用双层管制系统进行整体的管理。当今双层优化电动汽车充放电调控系统是以发电站为核心向周围以星状射线的方式进行发散给更多的子网络，进而子网络再向下构成整体网络。

2 当代相关机制

（1）申请报备机制。在用户购买完成电动汽车后，应该主动向运营商报告自己车辆电池的具体信息，蓄电池荷电状态（SOC）。因为运营商根据车辆的SOC推断出蓄电池的充电功率、放电功率、电量的消耗速率等情况，进行调度充电时的电压以及电功率等。[1]在这个的实行时，应该给用户说明其中的原因，讓用户明白这样对他们有很大的好处。这样可以保证整个调度计划更有效的实行。

（2）数据分析合并划组机制。在现今已经有很多用户看到了电动车使用的重要性，并已经投入了电动车的使用行列中，很多地区也已近有类似运营商的一层出现，当今的主要任务是对当下已经购买的电动汽车进行归类，将不同型号的车组成不同的集合，在后期电动汽车的普及过程中，可以直接将上传的信息放入以前的档案集合中。前期做好归档划分工作可以有效地减少后期的工作量。

3 双层优化模型

（1）双层优化模式主要架构以及理念。在十九世纪七十年代外国科学家都已经提出了将电动车充电多层管理的理念，用来将大规模的问题小层次多集体的进行解决。[2]本文内的双层规划是指将整体划归为两层，上次的计划可以直接影响下层的行为和运行总计划，下层的行为会时时传递给上层，使上下两层之间可以进行动态的平衡。双层规划当今已经研究出了具体的数据。

（2）上层优化模型主要内容。上层主要内容是各代理运营商与供电场之间的联系，因为整体调控大规模充放电给电厂带来的负载很大，然而投入太多的电力没有被及时消耗又会造成能源的损耗。因此单位区域内运营商可以根据充电情况和实际电力消耗情况进行计算优化整体的电力调度计划提高电力的利用率。减少电力产生量与消耗量之间的偏差。具体从以下方面体现：

1）发电机发电能力对整体供能约束。

解释：PMIN、PMAX 是整个机组在进行输出时，可以输出的有效功的上界限和下界限。QMIN、QMAX是不做功时整体能量损耗的上界限和下界限。

2）传输功率约束。线路都是传统的铜芯电路，电路整体的调试使用时应该考虑到电线最大的负载电功率，因此在电路电压供给方面发电厂与各个厂家之间都进行了计划的商调，根据线路所能带动的理论最高电功率除去一定的比例得到最高供电电功率。

P实=P理*X

解释：X是一个小于1的定值，P理是理论上电线可以带动的电功率，P实是实际情况下线路可供传输的电功率。[3]

（3）下层优化模型主要内容。下层传输模型是由单位区域内电瓶车用户与充电运营商之间建立的关系为基础构建的模型体系，在下层模型中由于上层对下层传输电能的多少以及线路中电流的大小都有约束，这也使下层在使用电能时具有局限性。但下层在调度时，主要从以下几方面进行考虑：

1）电动汽车电池的安全性。

解释：SMIN指的是电动汽车电池SOC的最低值，SMAX是指电动汽车电池SOC的最高值，为了保证蓄电池的寿命，使电池可以更加长时间的使用，运营商在与客户的协商中制定了一定的标准，提高电池使用寿命与安全性。

2）次日运行总路程。

解释：L真实指的是用户第二天想要运行的路程；L理论是指理论上充电的多少可以行驶的距离。在充电与行驶距离相比较时，真实行驶距离要小于计划行驶距离，因为计划行驶距离是不考虑上坡下坡等特殊道路电路消耗的理想值，而实际上很多路况都会加大能量的消耗。

3）不可以进行调度的约束。不可以进行调度的约束是指用户在能量使用时不可以进行计划，并且运营商在接到用户充电申请时必须进行处理，因此便将这种内容成为不可调度的约束。[4]不可调度性是直接致使电力网络在未知时段内出现负载或是空载的主要原因，因而要想更加有效地保护整个电路就应该将不可调度的情况也一定概率性的划归到整体计划中。

4 结束语

电能作为有效解决目前世界能源危机的基础能量之一有着广泛的开发前景。随着电动汽车的普及化，在未来新型电动汽车会逐渐取代汽油柴油汽车的地位，在大量电动车投入使用时如果不进行有效的充放电协调管控，就极有可能对整个电力传输系统造成损害。因此当下在电动汽车投入市场的初期我们就应该建立并逐渐健全电动汽车管控机制，为未来的大规模电动车接入打下技术基础。

参考文献：

[1]徐立中，杨光亚，许昭等.电动汽车充电负荷对丹麦配电系统的影响广[J].电力系统自动化，2011，35（14）：18-23.

[2]赵俊华，文福拴，杨爱民等.电动汽车对电力系统的影响及其调度与控制问题[J].电力系统自动化，2011，35（14）：2-10.

[3]姚伟锋，赵俊华，文福拴等.基于双层优化的电动汽车充放电调度策略[J].电力系统自动化，2012，36（11）：30-37.

[4]汤晓青，刘辉，范宇等.基于改进多目标遗传算法的实时发电市场优化调度研究[J].电力系统保护与控制，2017（17）.