基于双层优化的电动汽车充放电调度策略

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1、第３６卷第１１期Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．１１２０１２年６月１０日Ｊｕｎｅ１０，２０１２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１０２６．２０１２．１１．００６基于双层优化的电动汽车充放电调度策略姚伟锋１，赵俊华１，文福拴１，薛禹胜２，辛建波３（１．浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市３１００２７；２．国网电力科学研究院／南京南瑞集团公司，江苏省南京市２１０００３；３．江西省电力科学研究院，江西省南昌市３３０００６）摘要：大量电动汽车无序充放电会给电力系统的安全与经济运行带来严重的负面影响。为避免这一问题，引入了对电动汽车进行分层分区调度的理念

2、，并构建了基于双层优化的可入网电动汽车充放电调度模型。在上层模型中，通过优化各电动汽车代理商在各时段的调度计划（包括充电负荷和放电出力），使系统在研究时间区间内总负荷水平的方差最小化，从而实现削峰填谷；在下层模型中，通过各电动汽车代理商对其所管辖电动汽车充放电时间的优化管理，以便与上层的调度计划尽可能一致。之后，采用ＡＭＰＬ／ＩＰＯＰＴ和ＡＭＰＬ／ＣＰＬＥＸ高效商业求解器对上下层问题分别进行迭代求解。最后，以包含５个电动汽车代理商的、修改的ＩＥＥＥ３０节点测试系统为例，说明了所提出的模型与方法的基本特征。关键词：电动汽车；电动汽车入网；充放电

3、优化；分层分区调度；双层优化０引言提出了基于需求侧响应的插电式混合电动汽车集中充电机制，所提出的插电式混合电动汽车集中充电作为解决能源安全、环境污染和全球气候变暖策略可以有效降低峰谷差，节约用户成本，最终取得的一种有效途径，电动汽车拥有广阔的市场前景。用户侧与供电侧的双赢。文献［１１］建立了多时间尺然而，在大量电动汽车被广泛采用后，如果不对其充度的电动汽车—风电协同调度数学模型，分析了调放电行为进行协调控制，就有可能危害电力系统的度电动汽车充电以平滑电力系统等效负荷波动、消［１－４］安全与经济运行。纳夜间过剩风电的可行性。电动汽车电池所具备的

4、储能特性使它有别于常到目前为止，电动汽车协调调度策略方面的研规负荷，其不仅能作为负荷从电力系统汲取电能，而究主要是针对充电过程的，对电动汽车电池的储能［５］且还可以通过电动汽车入网（Ｖ２Ｇ）技术向系统输特性，甚至Ｖ２Ｇ功能考虑较少。此外，对车主的个送能量。通过协调控制电动汽车的充放电过程，一性化需求很少涉及。然而，要对电动汽车充放电行方面可以削弱电动汽车规模化发展对电力系统造成为进行优化管理，就需要把满足车主行驶需求放在的负面影响；另一方面还能降低总充电成本与系统首位，然后再考虑通过电价等手段激励其参与系统［６］网损，削峰填谷，平抑可再生能源

5、的间歇性。在这服务。方面已有一些研究报道。文献［７］提出了一种电力基于上述考虑，本文发展了电动汽车充放电双市场环境下的电动汽车调度方法，通过选择电价较层优化模型。该模型包括２层结构，上层模型的决低时段充电和向系统提供调频或旋转备用，以使电策者为调度机构，其通过确定下层各电动汽车代理动汽车的总充电成本最小化。文献［８］构建了能够［１２］商（以下简称代理商）各时段的调度计划（包括计及可入网电动汽车和风电机组不确定性的随机经充电负荷和放电出力），使系统总负荷水平的方差最济调度模型。文献［９］发展了以配电系统损耗和电小化，以实现削峰填谷；下层模型的决

6、策者为各代理压偏移最小化为目标的电动汽车最优充电策略模商，其通过调度每辆电动汽车的充放电时段，以便与型，研究表明：通过协调控制电动汽车充电行为可以上层的调度计划尽可能一致。上层模型属于非线性显著提高电能质量。文献［１０］以实时电价为背景，规划问题，这里采用原始—对偶内点法进行求解；下收稿日期：２０１１－１１－１７；修回日期：２０１２－０２－２２。层模型则属于大规模整数规划问题，这里采用分支国家自然科学基金资助项目（５１１０７１１４，５１１７７１４５）；江西省定界法进行求解。最后，利用包括５个代理商的、修电力公司科研项目（１０－１１０１０７－０

7、３２）；泰科电子（上海）有限改的ＩＥＥＥ３０节点测试系统来说明所发展的模型公司科研项目（１２－１１０１０７－０１）。和方法的基本特征。—３０—·绿色电力自动化·姚伟锋，等基于双层优化的电动汽车充放电调度策略１电动汽车优化充放电调度架构研究进行分组，以降低所要求解问题的规模。代理商根据各车主申报的接入时间段、离开系统时希望达到１．１分层分区调度模式的ＳＯＣ等信息，对所管辖的电动汽车进行分组。如考虑到未来电力系统中电动汽车保有量会相当果不同车主所申报的这些信息相似，则可以将其归庞大，由调度机构直接对每辆电动汽车进行调度是为一个组别，这里将其定义为

8、一个电动汽车集，代理不现实的。此外，集中调度要求调度机构与每辆电商可以对其进行统一调度。这种基于申报信息相似动汽车之间建立通信信道，以便采集状态信息和发性合并的数据