基于多智能体的电动汽车充电协同控制策略

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1、第34卷第11期电力自动化设备Vol．34No．112014年11月ElectricPowerAutomationEquipmentNov.2014基于多智能体的电动汽车充电协同控制策略许少伦，严正，冯冬涵，张良（上海交通大学电气工程系电力传输与功率变换控制教育部重点实验室，上海200240）摘要：在分析电动汽车充电负荷特性、管理架构的基础上，借鉴复杂自适应系统的核心思想，提出基于多智能体的电动汽车充电管理模式。建立单台电动汽车的充电负荷模型和基于多智能体系统的电动汽车充电优化模型。采用蒙特卡洛方法模拟电动汽车用户的充电行为。在考虑

2、电动汽车的充电功率、充电时间以及变压器可用容量等约束条件的前提下，针对35kV片区配电网中电动汽车接入充电的优化问题，提出基于多智能体协同控制的电动汽车充电优化策略。仿真结果表明多智能体协同控制策略能够有效地实现电动汽车充电负荷的“移峰填谷”，减小电网峰谷差。关键词：电动汽车；充电优化；多智能体；协同控制；复杂自适应系统；模型；负荷管理中图分类号：TM73；U469.72文献标识码：ADOI：10.3969／j.issn.1006－6047.2014.11.0020引言式相应的优化问题中会出现严重的“维数灾”，难以求解；另外，集中调

3、度模式要求调度机构与每辆电动电动汽车（EV）作为一种新型交通工具，在缓解汽车之间都要进行频繁通信，这对通信网络的可靠能源危机、减少环境污染等方面具有非常大的优势。性和带宽的要求极高。因此，这种集中调度模式在实电动汽车的普及已成为一种趋势［1］，工信部《电动汽际应用中难以实现。车发展战略研究报告》预测，2030年全国电动汽车多智能体系统是分布式人工智能研究的一个重保有量将达到6000万辆。要分支，是由多个可计算的智能体组成的集合，其中电动汽车作为一种新型的、大容量的负荷，大量每个智能体是一个物理的或抽象的实体，能作用于接入电网时会给电

4、力系统的安全与经济运行带来新自身和环境，并可与其他智能体通信，其目标是将大的挑战。电动汽车的充电行为在时间和空间上具有的复杂系统建造成小的、彼此相互通信及协调的、易不确定性，其无序充电会导致电网高峰时段的负荷于管理的系统，是研究复杂自适应系统CAS（Complex明显上升，需要增加发电容量，甚至需要新增电力网［9-10］AdaptiveSystem）的有效方法。大规模电动汽车络容量，大幅增加了系统运行成本和投资成本；此接入之后的配电网实际上就是CAS，所以采用多智外，也会引起电压控制、谐波、供需平衡等方面的问题［2-4］能体的方法来

5、解决大规模电动汽车的充电优化问题。同时，电动汽车也可作为分布式储能元件，如是一个很好的探索。果对电动汽车的充放电进行优化控制，不仅能够实本文以慢充方式的家庭用电动汽车为主要研究现削峰填谷，有效地降低总的充电成本和系统运行对象，在分析电动汽车充电负荷特性和管理架构的成本，而且能够平抑可再生能源的间歇性，为系统提基础上，将电动汽车和充电桩定义为具有智能的主供调频、调峰及备用等辅助服务。因此研究电动汽车体，并建立了单个电动汽车智能体的负荷模型和基的负荷模型及其充电优化策略，充分发挥电动汽车于多智能体系统的充电优化模型，采用多智能体协对电网

6、负荷削峰填谷等作用，对提高电网供电可靠同控制的策略对电动汽车的充电优化问题进行求解性和能源利用效率具有重要的意义。分析。目前，国内外学者在电动汽车充电优化问题上做了一系列开拓性的研究。文献［5-8］主要以集中控1电动汽车充电负荷特性分析制和分层控制的模式对电动汽车的充电负荷进行优电动汽车充电负荷的建模是研究电动汽车充电化，这种模式能够在理论上获得较优的控制结果，但优化策略的基础。首先需要分析充电负荷的影响因是如果考虑到将来大规模电动汽车接入电网，该模素，主要包括以下几个方面。收稿日期：2013-11-04；修回日期：2014-09-

7、21a.电动汽车类型。电动汽车的主要类型为公交基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）项目（2012AA-车、出租车、公务车、私家车等［11］。不同类型电动汽050803）；新能源电力系统国家重点实验室开放课题（LAPS13009）ProjectsupportedbytheNationalHigh-TechR&DProgramof车的用户用车行为和充电行为差别较大。像公交车、China（863Program）（2012AA050803）andStateKeyLaboratory出租车、公务车这类公用车的日行驶里程远远大于ofA

8、lternateElectricalPowerSystemwithRenewableEnergySources（LAPS13009）私家车，一般需要快速充电或者换电池的模式。私家电力自动化设备第34卷车使用非常灵活，一天中90%以上的