面向电动汽车集群实时充放电优化的分群调度机制

甘霖; 胡帆; 杨思渊; 刘育权; 艾芊

doi:10.3969/j.issn.1000-7229.2019.01.006

PDF(3072 KB)

电力建设 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (1) : 41-48. DOI: 10.3969/j.issn.1000-7229.2019.01.006

电动汽车

面向电动汽车集群实时充放电优化的分群调度机制

甘霖1，胡帆1，杨思渊2，刘育权1，艾芊2

作者信息 +

Group-based Interactive Scheduling Mechanism for Real-time Charging and Discharging Optimization of Electric Vehicle Clusters

GAN Lin1， HU Fan1， YANG Siyuan2， LIU Yuquan1， AI Qian2

Author information +

文章历史 +

摘要

大规模电动汽车无序充电会加剧电网的峰谷差，并影响电能质量和变压器寿命。文章从群体的角度考虑分布式控制框架下电动汽车实时充放电优化的互动调度策略，根据接入电动汽车不同的充电需求，提出以充电结束时刻为分群特征的实时调度方法，并采用双层优化模型求解集群整体和单辆电动汽车的最优充放电功率问题。上层以日负荷波动和调度惩罚最小化为目标，建立考虑电动汽车充放电的大规模集群实时互动调度模型。下层考虑电动汽车车主的充放电成本，求解单辆电动汽车充放电功率的最优跟踪问题。以典型的区域配电网负荷数据为例，通过仿真验证了分布式控制下的实时充电优化策略可以保证电网的可靠运行，同时兼顾各方利益。

Abstract

： The disordered charging of a large number of electric vehicles will aggravate the peak-to-valley difference of the power grid and affect the quality of power supply and transformer life. This paper considers the optimization strategy of real-time charging and discharging of electric vehicles under the distributed control framework from the perspective of group. According to different charging requirements of accessing electric vehicles， this paper proposes a real-time scheduling method that uses the end-of-charge timing as a grouping feature. A bi-level optimization model is used to solve the optimal charging and discharging power of the whole cluster and individual electric vehicle. The upper level aims at minimizing daily load fluctuations and scheduling penalty， and establishes a real-time optimization scheduling model of large-scale cluster. The lower layer considers the charging and discharging costs of electric vehicle owners and solves the optimal tracking problem of an individual electric vehicle. Taking the load data of a typical regional distribution network as an example， the simulation results show that the real-time charging optimization strategy under distributed control can ensure the reliable operation of the power grid， taking into account the interests of all parties.

导出引用

甘霖，胡帆，杨思渊，刘育权，艾芊. 面向电动汽车集群实时充放电优化的分群调度机制[J]. 电力建设. 2019, 40(1): 41-48 https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.01.006

GAN Lin， HU Fan， YANG Siyuan， LIU Yuquan， AI Qian. Group-based Interactive Scheduling Mechanism for Real-time Charging and Discharging Optimization of Electric Vehicle Clusters[J]. Electric Power Construction. 2019, 40(1): 41-48 https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2019.01.006

中图分类号： TM 73

参考文献

［1］胡泽春，宋永华，徐智威，等. 电动汽车接入电网的影响与利用［J］. 中国电机工程学报， 2012，32（4）：1-10.
HU Zechun， SONG Yonghua， XU Zhiwei， et al.Impacts and utilization of electric vehicles integration into power systems［J］.Proceeding of the CSEE， 2012， 32（4）：1-10.
［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.
ZHAO Junhua， WEN Fushuan， YANG Aimin， et al.Impact of electric vehicles on power systems as well as the associated dispatching and control problem［J］.Automation of Electric Power Systems， 2011，35（14）：2-10.
［3］ZHENG J， WANG X， MEN K， et al. Aggregation model-based optimization for electric vehicle charging strategy［J］. IEEE Transactions on Smart Grid， 2013， 4（2）：1058-1066.
［4］王冉，王丹，贾宏杰，等. 基于参数序列化技术的电动汽车集群响应控制策略［J］. 电力系统自动化， 2015，39（20）：47-53.
WANG Ran， WANG Dan， JIA Hongjie， et al. A control strategy for electric vehicle cluster response based on parameter-serialization technique［J］. Automation of Electric Power Systems，2015，39（20）： 47-53.
［5］黄一诺，郭创新，王力成，等. 考虑用户满意度的电动汽车分群调度策略［J］. 电力系统自动化， 2015，39（17）：183-191.
HUANG Yinuo， GUO Chuangxin， WANG Licheng， et al. A cluster-based dispatch strategy for electric vehicles considering user satisfaction［J］. Automation of Electric Power Systems， 2015，39（17）：183-191.
［6］陈静鹏，艾芊，肖斐. 基于集群响应的规模化电动汽车充电优化调度［J］. 电力系统自动化， 2016，40（22）：43-48.
CHEN Jingpeng， AI Qian， Xiao Fei. Optimal charging scheduling for massive electric vehicles based on cluster response［J］. Automation of Electric Power Systems， 2016， 40（22）：43-48.
［7］潘振宁，张孝顺，余涛，等. 大规模电动汽车集群分层实时优化调度［J］. 电力系统自动化， 2017，41（16）：96-104.
PAN Zhenning， ZHANG Xiaoshun， YU Tao， et al. Hierar-chical real-time optimized dispatching for large-scale clusters of electric vehicles［J］. Automation of Electric Power Systems， 2017，41（16）：96-104.
［8］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.
YAO Weifeng， ZHAO Junhua， WEN Fushuan， et al. A charging and discharging dispatching strategy for electric vehicles based on bi-level optimization［J］. Automation of Electric Power Systems， 2012，36（11）：30-37.
［9］李正烁，郭庆来，孙宏斌，等. 电动汽车集群内的递阶分散最优充电方法［J］. 电力建设， 2015，36（7）：114-119.
LI Zhengshuo， GUO Qinglai， SUN Hongbin， et al. Hierarchical decentralized optimal charging algorithm for electric vehicles aggregation［J］. Electric Power Construction， 2015，36（7）：114-119.
［10］许少伦，严正，张良，等. 采用拉格朗日松弛法的电动汽车分散优化充电策略［J］. 电力建设， 2015， 36（7）：107-113.
XU Shaolun， YAN Zheng， ZHANG Liang， et al. Decentralized optimization charging strategy based on Lagrange relaxation method［J］. Electric Power Construction， 2015， 36（7）：107-113.
［11］WU D， ALIPRANTIS D C， YING L. Load scheduling and dispatch for aggregators of plug-in electric vehicles［J］. IEEE Transactions on Smart Grid， 2012， 3（1）：368-376.
［12］李正烁，郭庆来，孙宏斌，等. 计及电动汽车充电预测的实时充电优化方法［J］. 电力系统自动化， 2014，38（9）：61-68.
LI Zhengshuo， GUO Qinglai， SUN Hongbin， et al. Real-time charging optimization method considering vehicle charging prediction［J］. Automation of Electric Power Systems， 2014，38（9）：61-68.
［13］李佩杰，林颂晨，白晓清，等. 计及配电网三相模型的电动汽车充电滚动时域控制［J］. 中国电机工程学报， 2016，36（17）：4533-4543.
LI Peijie， LIN Songchen， BAI Xiaoqing， et al. Receding-horizon-control-based charging method of electric vehicle considering three-phase model of distribution network［J］. Proceeding of the CSEE， 2016，36（17）：4533-4543.
［14］VAGROPOULOS S I， KYRIAZIDIS D K， BAKIRTZIS A G. Real-time charging management framework for electric vehicle aggregators in a market environment［J］. IEEE Transactions on Smart Grid， 2016，2（7）：948-957.
［15］YANG H， ZHANG S， QIU J， et al. CVaR-constrained optimal bidding of electric vehicle aggregators in day-ahead and real-time markets［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics， 2017，13（5）：2555-2565.
［16］ORTEGA-VAZQUEZ M. Optimal scheduling of electric vehicle charging and vehicle-to-grid services at household level including battery degradation and price uncertainty［J］. IET Generation Transmission & Distribution， 2014， 8（6）：1007-1016.
［17］宋文. 含分布式发电的配电网优化规划研究［D］. 济南：山东大学， 2014.
SONG Wen. Research on Optimal Planning of the Distribution Network with Distributed Generation［D］. Jinan： Shan Dong University，2014.
［18］杨冰，王丽芳，廖承林. 大规模电动汽车充电需求及影响因素［J］. 电工技术学报， 2013，28（2）：22-27.
YANG Bing， WANG Lifang， LIAO Chenglin. Research on power-charging demand of large-scale electric vehicles and its impacting factors［J］. Transactions of China Electrotechnical Society， 2013，28（2）：22-27.