基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略_徐智威
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考虑用户因素的电动汽车有序放电控制策略页数:2
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含电动汽车接入的配网潮流计算及调度策略页数:4
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浅议电动汽车有序充电控制策略页数:4
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充电站内电动汽车有序充电策略页数:6
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计及电动汽车不确定性的有序充电调度策略页数:7
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基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略
第 2 类是电价引导方法。该类方法由充电服务 提供商根据系统运行状况提供分时优惠电价，由用 户自主根据充电需求和电价激励响应，以达到有序 充电的目的。目前文献中对基于电价引导的有序充 电方法研究较少。
在电动汽车发展较好的城市，如深圳，率先试 点出台电动汽车充电峰谷电价[12]以引导用户将电 动汽车充电负荷转移到夜间低谷。但分时电价的费 率和时段不随系统实际运行情况动态调整。文 献[13-14]研究表明，在静态分时电价模式下，通过 有序充电，虽可有效地将电动汽车充电负荷转移到 夜间低廉电价时段，但可能导致系统负荷在夜间出 现另外一个高峰，影响配网的安全运行。针对这个 问题，文献[15]提出了基于遗传算法、以峰谷差率 最小为目标的峰谷电价时段优化方法。文献[16]则 研究了考虑电动汽车参与 V2G 的最优峰谷充放电 电价制定方法。
文献[5]提出了基于二次规划和动态规划数学 模型的配电网内电动汽车充电协调控制方法，有效
第 22 期
徐智威等：基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略
3639
降低了配网的有功网损。文献[6]通过分析配电网馈 线网损、配电网负载率以及负荷波动方差三者之间 关系，提出了可降低网损的快速有序充电控制方 法。文献[7]提出了一种以降低配网网损为目标的电 动汽车有序充电在线控制方法。文献[8]提出了面向 电动汽车换电模式的两阶段有序充电方法。文献[9] 提出了集中求解接入同一变压器下少量电动汽车 的有序充电策略的数学模型，并采用对偶上升 (dual-ascent)算法进行求解。文献[10-11]提出了基于 博弈理论的分布式电动汽车充电负荷协调控制方 法。总体而言，目前该类方法主要基于求解数学优 化模型，通过动态控制电动汽车的充电功率以实现 有序充电。该类方法的主要不足在于：1）难以适 用于大规模电动汽车有序充电策略求解的在线应 用；2）有序充电过程可能频繁调节充电桩充电功 率，对电池和充电机的寿命产生负面影响，难以获 得用户的支持和实际应用。
在电动汽车发展较好的城市，如深圳，率先试 点出台电动汽车充电峰谷电价[12]以引导用户将电 动汽车充电负荷转移到夜间低谷。但分时电价的费 率和时段不随系统实际运行情况动态调整。文 献[13-14]研究表明，在静态分时电价模式下，通过 有序充电，虽可有效地将电动汽车充电负荷转移到 夜间低廉电价时段，但可能导致系统负荷在夜间出 现另外一个高峰，影响配网的安全运行。针对这个 问题，文献[15]提出了基于遗传算法、以峰谷差率 最小为目标的峰谷电价时段优化方法。文献[16]则 研究了考虑电动汽车参与 V2G 的最优峰谷充放电 电价制定方法。
文献[5]提出了基于二次规划和动态规划数学 模型的配电网内电动汽车充电协调控制方法，有效
第 22 期
徐智威等：基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略
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降低了配网的有功网损。文献[6]通过分析配电网馈 线网损、配电网负载率以及负荷波动方差三者之间 关系，提出了可降低网损的快速有序充电控制方 法。文献[7]提出了一种以降低配网网损为目标的电 动汽车有序充电在线控制方法。文献[8]提出了面向 电动汽车换电模式的两阶段有序充电方法。文献[9] 提出了集中求解接入同一变压器下少量电动汽车 的有序充电策略的数学模型，并采用对偶上升 (dual-ascent)算法进行求解。文献[10-11]提出了基于 博弈理论的分布式电动汽车充电负荷协调控制方 法。总体而言，目前该类方法主要基于求解数学优 化模型，通过动态控制电动汽车的充电功率以实现 有序充电。该类方法的主要不足在于：1）难以适 用于大规模电动汽车有序充电策略求解的在线应 用；2）有序充电过程可能频繁调节充电桩充电功 率，对电池和充电机的寿命产生负面影响，难以获 得用户的支持和实际应用。
基于数据分析的分时电价电动汽车最佳充电模式的研究
基于数据分析的分时电价电动汽车最佳充电模式的研究摘要通过对目前电动汽车常用的三种充电模式的比较分析，选择有序充电模式，借助控制器控制电动汽车的充电行为。
在分时电价的基础上，建立多目标优化调度模型，使用NSGA-II算法和TOPSIS法得到费用最少的充电功率和时间，为电动汽车用户提供经济的充电模式，同时兼顾电网的稳定和充电站的经济效益。
关键词电动汽车；有序充电；多目标优化调度；NSGA-II算法；TOPSIS 法1 引言能源紧缺与环境污染是目前人类面临两大问题，燃油汽车消耗大量能源，排放出大量污染物，而随着电动汽车相关技术成熟，电动汽车具有良好的性能、环保等特点，得到各国政府的普遍重视。
当大规模的电动汽车进入市场，无规律地进行充电将对电网运行带来负面影响。
因此，研究如何合理安排电动汽车进行有序充电以及如何选择经济的充电模式为电动汽车用户节约使用成本成了当前的首要任务。
2 主要内容2.1 V0G、V1G和V2G的概念V0G指电动汽车在接入电网后立即充电，充电时间和功率不受电网控制，也称其为无序充电。
V1G指电动汽车的充电受电网控制，电网通过与电动汽车之间的实时通信，控制电动汽车进行充电，但电动汽车只是作为一种纯粹的电力负荷，不能进行电能反馈。
而V2G指电动汽车与电网能量管理系统进行通信，受其控制，实现汽车与电网之间的能量交互。
但V2G目前仍处在实验阶段，并未大规模投入使用，因此，本文提及的大部分为V1G智能充电范畴。
2.2 无序充电对电网的影响大规模电动汽车无序充电将会给电网造成巨大压力，主要表现在抬高负荷峰值、造成电压跌落、造成线路损耗等方面，这些都将对电网系统带来严峻的挑战。
为应对无序充电带来的问题，有必要通过技术和经济手段对电动汽车行为进行优化管理。
在不影响电动汽车正常充电的情况下，合理地分配电动汽车的充电时间和充电功率，避开电网负荷的高峰时段，降低对电网的负荷冲击，使电动汽车与电网协调发展[1] 。
电动汽车有序充电研究
电动汽车有序充电研究倪峰;赵明宇;陈良亮;高辉【摘要】In this paper, the regional power load characteristic and the region of different kinds of electric automobile works are an⁃alyzed, and a kind of electric vehicle (EV) ordered charging control strategy is presented. The multi⁃objective optimization control strate⁃gy contains two objectives, one is smothing power grid load fluctua⁃tion, and the other is electric vehicle charging user cost minimum. The simulation results verify the feasibility of the ordered charging control strategy. The load curve peak valley of the power grid is re⁃duced, and the charging cost of EV users is decreased. The ordered charging study can provide help for EV rapid development and rea⁃sonable access to the power grid.%通过分析某地区配电网负荷特性以及该地区不同种类电动汽车运行规律，提出一种电动汽车有序充电控制策略，该多目标优化控制策略包含平抑电网负荷波动和电动汽车用户充电成本最小。
基于分时电价的电动汽车有序充电控制策略设计
收 稿 日 期 ：２０１２－０９－２９；修 回 日 期 ：２０１２－１１－１９。 国家自然科学基金资助项目（５１２７７０１０）；中央高 校 基 本 科 研 业 务 费 专 项 资 金 资 助 项 目 （Ｅ１２ＲＣ０００２０）。
充 电 需 求 。 文 献 ［９］从 充 电 站 运 营 效 益 的 角 度 出 发 ， 通过动态响应电网 分 时 电 价，采 用 有 序 充 电 控 制 方 法提高电动汽车充电站的经济效益。但该文献研究 过程中假 设 充 电 电 价 相 同 且 没 有 考 虑 电 网 负 荷 波 动，使大量电动汽车 集 中 在 电 价 相 对 便 宜 的 夜 间 时 段 充 电 ，从 而 导 致 另 外 一 个 用 电 高 峰 的 出 现 。
充电控制目标函数如下：
９６
∑ 烄ｍｉｎ ＳＳＯＣｊｓｊ
烅
ｊ＝１
烆ｍｉｎＴｓ
式中：ｓｊ 为充电分时服务费。
验证函数如下：
（５）
ｍｉｎ ｖａｒ（Ｐｊ ＋ｐｊ） 式中：ｖａｒ（ｘ）为ｘ 的方差函数。
（６）
２．２ 有 序 充 电 负 荷需求从而
建立电动汽车负荷模型。蒙特卡洛模拟是一种随机
摘要：文中以减小电网峰谷差作为主要 目 标，结 合 电 网 分 时 电 价 时 段 划 分 与 局 域 配 电 网 负 荷 波 动 情 况 ，提 出 了 电 动 汽 车 充 电 分 时 电 价 时 段 划 分 方 法 ，并 建 立 了 以 用 户 充 电 费 用 最 小 和 电 池 起 始 充 电 时间最早为控制目标的数学模型。利用蒙特卡洛方法模拟电 动 汽 车 用 户 的 充 电 行 为，对 比 分 析 了 电动汽车在无序充电和有序充电模式下的仿真结果，表明：通 过 电 动 汽 车 响 应 充 电 分 时 电 价，能 够 有 效 减 小 峰 谷 差 ，并 提 高 用 户 满 意 度 。 针 对 电 动 汽 车 用 户 对 有 序 充 电 的 不 同 响 应 系 数 ，仿 真 计 算 了 局域配电网的负荷曲线，结果表明：受充电分时电价影响的用 户 越 多，对 于 抑 制 因 电 动 汽 车 接 入 而 引起的局域配电网负荷的波动越有利。
充 电 需 求 。 文 献 ［９］从 充 电 站 运 营 效 益 的 角 度 出 发 ， 通过动态响应电网 分 时 电 价，采 用 有 序 充 电 控 制 方 法提高电动汽车充电站的经济效益。但该文献研究 过程中假 设 充 电 电 价 相 同 且 没 有 考 虑 电 网 负 荷 波 动，使大量电动汽车 集 中 在 电 价 相 对 便 宜 的 夜 间 时 段 充 电 ，从 而 导 致 另 外 一 个 用 电 高 峰 的 出 现 。
充电控制目标函数如下：
９６
∑ 烄ｍｉｎ ＳＳＯＣｊｓｊ
烅
ｊ＝１
烆ｍｉｎＴｓ
式中：ｓｊ 为充电分时服务费。
验证函数如下：
（５）
ｍｉｎ ｖａｒ（Ｐｊ ＋ｐｊ） 式中：ｖａｒ（ｘ）为ｘ 的方差函数。
（６）
２．２ 有 序 充 电 负 荷需求从而
建立电动汽车负荷模型。蒙特卡洛模拟是一种随机
摘要：文中以减小电网峰谷差作为主要 目 标，结 合 电 网 分 时 电 价 时 段 划 分 与 局 域 配 电 网 负 荷 波 动 情 况 ，提 出 了 电 动 汽 车 充 电 分 时 电 价 时 段 划 分 方 法 ，并 建 立 了 以 用 户 充 电 费 用 最 小 和 电 池 起 始 充 电 时间最早为控制目标的数学模型。利用蒙特卡洛方法模拟电 动 汽 车 用 户 的 充 电 行 为，对 比 分 析 了 电动汽车在无序充电和有序充电模式下的仿真结果，表明：通 过 电 动 汽 车 响 应 充 电 分 时 电 价，能 够 有 效 减 小 峰 谷 差 ，并 提 高 用 户 满 意 度 。 针 对 电 动 汽 车 用 户 对 有 序 充 电 的 不 同 响 应 系 数 ，仿 真 计 算 了 局域配电网的负荷曲线，结果表明：受充电分时电价影响的用 户 越 多，对 于 抑 制 因 电 动 汽 车 接 入 而 引起的局域配电网负荷的波动越有利。
考虑分区域动态电价机制引导的电动汽车充电优化策略
第52卷第7期电力系统保护与控制Vol.52 No.7 2024年4月1日Power System Protection and Control Apr. 1, 2024 DOI: 10.19783/ki.pspc.230931考虑分区域动态电价机制引导的电动汽车充电优化策略邓衍辉1，李 剑2，卢国强2，王怀远1(1.新能源发电与电能变换重点实验室(福州大学)，福建 福州 350116；2.国网青海省电力公司，青海 西宁 810000)摘要：为应对大规模电动汽车无序充电引起的配电网运行损耗增加问题，提出一种分区域动态电价机制引导的电动汽车(electric vehicle, EV)充电优化策略。
该动态电价机制是根据不同区域内的负荷特点建立不同的动态电价，从而优化对应区域的EV充电。
其中商业区建立计及充电站充电总功率的动态电价模型，居民区和办公区采用计及风光出力的动态电价模型。
同时，提出充电效益系数模型以提升在居民区和办公区用户的充电时间满意度。
最后，在IEEE33节点系统上进行仿真验证。
结果表明，所提出的基于分区域动态电价机制的EV充电优化策略能够在保证车主利益的同时，降低网损、提高配网电压质量、促进风光消纳以及提升配网的经济性。
关键词：电动汽车；动态电价机制；充电效益系数；新能源消纳Charging optimization strategy of electric vehicles guided by the dynamictariff mechanism of a subregionDENG Yanhui1, LI Jian2, LU Guoqiang2, WANG Huaiyuan1(1. Key Laboratory of New Energy Generation and Power Conversion (Fuzhou University), Fuzhou 350116, China;State Grid Qinghai Electric Power Company, Qinghai 810000, China)Abstract: To deal with the problem of the increasing operating loss of a distribution network caused by the disorderly large-scale charging of electric vehicles (EVs), a charging optimization strategy guided by the dynamic tariff mechanism of a subregion is proposed.The dynamic electricity price mechanism is to establish different dynamic electricity prices according to the load characteristics in different regions to optimize EV charging in the corresponding regions. The dynamic electricity price model taking into account the total charging power of the charging station is established in the commercial area, and the dynamic electricity price model taking into account wind and photovoltaic power output is adopted in residential and office areas. A charging benefit coefficient model is proposed to improve the charging time satisfaction of users in residential and office areas.Finally, the simulation results on the IEEE33-node system show that the EV charging optimization strategy proposed can not only guarantee the interests of the car owners, but also reduce network loss, improve the voltage quality of the distribution network, promote wind and photovoltaic power consumption, and enhance the economy of the distribution network.This work is supported by the Natural Science Foundation of Fujian Province (No. 2022J01113).Key words: electric vehicle; dynamic tariff mechanism; charging efficiency coefficient; new energy consumption0 引言化石能源的生产消费导致严重的环境污染问题。
电动汽车充电电价时段划分方法及有序充电策略研究
内容摘要
又如，某大型商业体的电动汽车充电站，结合动态分时电价与需求侧响应措 施，当电网负荷过高时，通过推送通知提醒车主暂停充电或减少充电量。在实施 该策略后，该充电站的电网负荷得到了有效控制，同时也提高了车主的满意度。
内容摘要
总之，基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略对于提高充电站的 服务质量和效率具有积极作用。通过调控充电时间，可以减轻电网负荷，提高电 网运行效率；引导车主在低谷期充电，降低充电成本；有序充电策略也可以避免 无序竞争，提高充电站的整体服务水平。
内容摘要
展望未来，随着电动汽车市场的不断扩大和电力市场的深入发展，电动汽车 有序充电与峰谷电价时段优化的结合将具有更大的潜力。未来研究可以进一步探 讨以下问题：1）如何更好地结合电动汽车的行驶特性和电池特性，制定更精细 的有序充电策略；2）如何利用区块链、物联网等先进技术，实现峰谷电价时段 优化的智能化和自动化；3）如何考虑电动汽车充电的动态性和不确定性，制定 相应的应急处理策略。
内容摘要
在制定有序充电策略时，需要考虑到以下因素： 1、车辆到达时间和充电需求：当车辆到达充电站时，需要根据其充电需求和 到达时间进行排序，以确保先到先充。
内容摘要
2、充电桩的功率和数量：充电桩的功率和数量会对充电站的充电效率产生影 响，因此需要在策略中加以考虑。
内容摘要
3、车辆电池状态：了解车辆电池状态可以更好地安排充电顺序，例如对于电 量较低的车辆可以优先充电。
内容摘要
支持这一策略的论据有以下几点：首先，分时电价可以有效引导用户错峰充 电，降低电网负荷。其次，电动汽车有序充电控制策略可以合理规划充电行为， 避免无序充电导致的交通拥堵。再次，这一策略有助于提高电动汽车的续航里程 和充电效率，为用户带来更好的使用体验。最后，通过政策引导和市场机制的结 合，可以实现电动汽车与电网的互动，推动可再生能源的利用和智能化电网的发 展。
基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略
基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略一、本文概述随着电动汽车的普及和电网负荷的不断增长，电动汽车充电站的有序充电策略成为了研究的热点。
本文旨在探讨基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略，旨在优化电网负荷、提高充电效率并降低用户充电成本。
本文将对电动汽车充电站的有序充电策略进行概述，介绍其研究背景和意义。
然后，本文将分析动态分时电价的基本原理及其在电动汽车充电站中的应用，阐述其对于优化电网负荷和提高充电效率的重要作用。
接着，本文将详细介绍基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略的设计和实现方法。
该策略将根据电网负荷情况和电价变化，动态调整电动汽车的充电时间和充电功率，实现有序充电。
本文还将探讨该策略在实际应用中的效果，包括电网负荷的改善、充电效率的提高以及用户充电成本的降低等方面。
本文将对基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略进行总结，并展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，可以为电动汽车充电站的有序充电策略提供新的思路和方法，推动电动汽车充电技术的发展和普及。
二、电动汽车充电站充电特性分析电动汽车充电站作为新型城市基础设施，其充电特性与常规电力负荷存在显著区别。
为了更好地理解和制定有序充电策略，我们首先需要深入了解电动汽车充电站的充电特性。
充电需求波动性：电动汽车的充电需求受到多种因素影响，如用户的出行习惯、车辆类型、电池容量等。
这些因素导致充电需求在时间和空间上呈现出较大的波动性。
例如，高峰时段充电需求可能激增，而低谷时段则可能相对较少。
充电功率和电流的特性：电动汽车的充电功率和电流要求与传统的家用或商业用电设备有明显不同。
一般来说，电动汽车充电桩的功率和电流需求较大，这对电网的供电能力和稳定性提出了更高的要求。
充电过程的阶段性：电动汽车的充电过程通常可以分为三个阶段：预充电、恒流充电和恒压充电。
每个阶段的充电特性和对电网的影响也有所不同，需要有序管理以确保电网的稳定运行。
浅谈基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略
浅谈基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略作者：黎鹏来源：《卷宗》2018年第32期摘要：基于对动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略研究。
首先，分析电动汽车充电站有序充电将会对电网的安全运转以及电动汽车更好发展产生具有重要意义。
然后，对电动汽车充电当中的电池特性、出行习惯与要求特性等进行阐述。
最后，给出动态分时电价的电动汽车充电站有序充电有效策略，其中包括直接充电负荷控制策略与电价引导策略等。
关键词：电动汽车；充电站；有序充电；分时电价近年来随着全球气候变暖，自然灾害频发，能源紧缺等问题日渐严重。
人们越来越注重环境保护，绿色出行、低碳环保、维护生态平衡等意识逐渐提高。
电动汽车的使用能够不依靠化石燃料，而且可以达到零排放的效果。
电动汽车的这一效果在全世界范围内受到关注，所以汽车已经逐渐迈进电动时代。
我国政府需要抓住机会，加大对电动汽车的资金投入与技术投入，时刻关注电动汽车发展动向。
根据相关调查预测表明，到2030年我国电动汽车将会到达六千万辆。
大量电动汽车没有秩序的进行充电，特别是在高峰期充电时，将会对电网安全运行造成影响，电动汽车如何有序充电是人们面临的一个重要问题。
本文将针对动态分时电价下，电动汽车充电站有序充电策略进行相应阐述。
1 基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电的意义因为电动汽车能够达到零排放，保护环境、节约能源的作用，所以在全世界范围内得到广泛关注。
大量电动汽车一同充电时，将会对电网的正常运转造成负荷，对其安全运转将会产生严重影响。
尤其在电动汽车的接入过程中，电网负荷将急剧增长，如果在此时还缺少充电协调工作，那么电网的负荷峰谷差将会持续增加[1]。
近些年，为解决大量电动汽车充电时产生的电网问题，国内外的专家学者结合用户实际充电情况，给出一系列电动汽车有序充电的有效策略。
例如，积极引进有序充电基本概念，从而建设出以电动汽车削峰填谷为最终目的的峰谷电价时段最优化模型，然后再利用遗传算法展开对时段方案规划工作。
电动汽车充电桩分时电价策略的优化研究
电动汽车充电桩分时电价策略的优化研究随着全球对环境保护的重视和对油价的不断攀升，电动汽车作为一种更环保、更经济的出行方式正在逐渐受到人们的青睐。
然而，电动汽车的普及面临一个重要的问题，即充电桩的不足和电网压力的增加。
为了满足用户的需求并优化电网的负荷，制定合理的充电策略显得尤为关键。
本文以电动汽车充电桩分时电价策略的优化研究为主题，探究如何通过充电桩分时电价策略的优化来提高充电效率、降低成本。
首先，我们需要了解分时电价策略的基本原理。
分时电价是指根据电力供需的平衡情况，将一天的24小时划分为多个时间段，对每个时间段的电价进行不同定价的策略。
充电桩分时电价策略的核心就是根据不同时间段的电价，引导用户合理安排充电时间，以减轻峰谷差，提高充电效率。
针对电动汽车充电桩分时电价策略的优化，可以从以下几个方面展开研究：一、时间段的划分时间段的划分是制定分时电价策略的基础。
合理的时间段划分需要考虑用户的充电需求、电网负荷平衡和电价实施的可行性。
一般来说，合适的时间段划分应该能够满足用户的日常充电需求，同时能够平衡电网的负荷压力。
此外，还需要考虑充电桩设备维护和电价系统实施的具体情况。
二、电价定价策略电价定价策略是分时电价的核心内容。
在制定电价定价策略时，需要考虑多方面因素，如电网负荷变化、电价波动、用户需求等。
可以通过分析历史电网负荷数据和用户的用电习惯，结合经济学和数学模型，制定合理的电价定价策略。
三、充电需求预测充电需求预测对于制定合理的分时电价策略至关重要。
准确预测用户的充电需求可以使得充电桩在高峰期获得合理的利用率，并在低谷期降低成本。
可以借助机器学习、时间序列模型等方法对用户充电行为进行分析和预测，提高预测精度。
四、智能充电控制系统为了更好地应对充电桩的分时电价策略，建立一个智能充电控制系统是必不可少的。
智能充电控制系统通过与充电桩和电网的连接，实时监测充电桩的运行状态和电网的负荷情况，根据分时电价策略实施智能调度，以最大限度地提高充电效率。
基于分时电价的电动汽车群有序充电策略研究
基于分时电价的电动汽车群有序充电策略研究作者：刘志珍杨勇屈东明王建黑桐来源：《电机与控制学报》2017年第10期摘要：针对目前很多型号的电动汽车电池管理系统（battery management system，BMS）与居民小区内的慢充充电桩不能正常通信的问题，依据确定性分析法，以倒序递推原则安排电动汽车的充电开始时间，研究了一种不采集电动汽车电池荷电状态（state of charge，SOC）来实现小区内电动汽车群（aggregator）有序充电的控制方法，并以小区配电网为例，采用蒙特卡洛方法模拟用户到达时间，对电动汽车在无序充电、总负荷最低时段充电和倒序递推时段充电3种充电模式下配电变压器的负载情况进行了仿真和分析，结果表明，在倒序递推时段充电能显著减小电网峰谷差率，不会产生新的负荷尖峰，适用于实际应用。
关键词：分时电价；有序充电；电动汽车群；蒙特卡洛模拟；峰谷差率DOI：10.15938/j.emc.2017.10.001中图分类号：TM 301文献标志码：A文章编号：1007-449X（2017）10-0001-07随着全球变暖问题和能源枯竭问题的日益严峻，越来越多的人开始提倡和追求绿色环保的生活概念。
电动汽车（EV）的零排放和不依赖化石燃料的潜力，得到了世界各国政府的普遍重视，汽车开进电动时代[1]。
除了政府的补贴和大力支持，相关的汽车生产厂家也纷纷开始关注电动车的未来发展，并且在电动汽车领域不断投入资金和技术。
据工业和信息化部电动汽车发展战略研究报告预测，到2030年全国电动汽车保有量将达到6000万辆[2]。
大规模的电动汽车群无序并网充电，尤其是在负荷高峰期接入充电，加剧了配网的峰谷差，威胁到电网的安全运行。
文献[3]显示电动汽车无序充电负荷与原有峰值重叠，且EV渗透率越高，高峰持续时间越长。
文献[4]指出大规模充电站运行将会产生大量谐波，从而影响电网安全运行。
为有效降低大规模电动汽车群充电对电网的负面影响，近些年国内外学者结合用户的充电需求和电网典型日基础负荷等信息，提出了一系列电动汽车有序充电控制策略研究。
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关键词：电动汽车；充电站；有序充电；分时电价；经济效 益；蒙特卡罗模拟
0 引言
电动汽车具有良好的节能、环保和低排放潜 力，近年来得到了世界各国政府的普遍重视[1-2]。
大规模的电动汽车接入将对电网的运行与规 划产生不可忽视的影响。特别是电动汽车的接入， 将给电网带来大规模的负荷增长，在缺乏充电协调 的情况下，将进一步加剧配网的负荷峰谷差，对配 电网的安全运行产生负面影响。文献[3-4]对电动汽 车接入对电网的影响进行了详细的综述。
KEY WORDS: plug-in electric vehicle (PEV); charging station; coordinated charging; time-of-use (TOU) pricing; economic benefits; Monte Carlo simulation
ABSTRACT: This paper proposed a coordinated charging strategy for plug-in electric vehicle (PEV) charging stations based on dynamic time-of-use (TOU) tariffs. Based on customer charging requirements and system load profile, the proposed coordinated charging strategy seeks to achieve peak shaving by heuristically setting dynamic time-of-use pricing strategy for newly arrived electric vehicle charging customers and encouraging them to respond. Customers decide whether or not to respond to TOU prices and to delay their charging to lower price periods by themselves. The charging coordination of electric vehicles is then realized. In order to verify the effectiveness of the proposed strategy, the Monte Carlo simulation method was utilized to generate the charging needs of customers based on actual customer charging behaviors. The distribution transformer load profiles, profits of charging service provider and average charging costs per vehicle were simulated under uncoordinated and coordinated charging scenarios correspondingly. Simulation results indicate that under the proposed TOU pricing incentives, charging station operational costs and customer charging costs can be greatly reduced. The peak shaving of distribution transformer loading profile can also be achieved.
第 34 卷 第 22 期 3638 2014 年 8 月 5 日
中国电机工程学报 Proceedings of the CSEE
Vol.34 No.22 Aug.5, 2014 ©2014 Chin.Soc.for Elec.Eng.
DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2014.22.008 文章编号：0258-8013 (2014) 22-3638-09 中图分类号：TM 73
电动汽车的分时电价时段，并由用户自主响应，适 用于大规模电动汽车充电站的有序充电控制。
1 充电站有序充电控制方法概述
本文所提的有序充电控制方法面向电动汽车 充电站。一般的情况下，给电动汽车充电站供电的 降压变压器同时接有常规负荷和电动汽车充电负 荷。对于配有专用变压器的电动汽车充电站，可忽 略站用电，近似认为该台变压器下接入的常规负荷 为零。
文献[5]提出了基于二次规划和动态规划数学 模型的配电网内电动汽车充电协调控制方法，有效
第 22 期
徐智威等：基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略
3639
降低了配网的有功网损。文献[6]通过分析配电网馈 线网损、配电网负载率以及负荷波动方差三者之间 关系，提出了可降低网损的快速有序充电控制方 法。文献[7]提出了一种以降低配网网损为目标的电 动汽车有序充电在线控制方法。文献[8]提出了面向 电动汽车换电模式的两阶段有序充电方法。文献[9] 提出了集中求解接入同一变压器下少量电动汽车 的有序充电策略的数学模型，并采用对偶上升 (dual-ascent)算法进行求解。文献[10-11]提出了基于 博弈理论的分布式电动汽车充电负荷协调控制方 法。总体而言，目前该类方法主要基于求解数学优 化模型，通过动态控制电动汽车的充电功率以实现 有序充电。该类方法的主要不足在于：1）难以适 用于大规模电动汽车有序充电策略求解的在线应 用；2）有序充电过程可能频繁调节充电桩充电功 率，对电池和充电机的寿命产生负面影响，难以获 得用户的支持和实际应用。
第 2 类是电价引导方法。该类方法由充服务 提供商根据系统运行状况提供分时优惠电价，由用 户自主根据充电需求和电价激励响应，以达到有序 充电的目的。目前文献中对基于电价引导的有序充 电方法研究较少。
在电动汽车发展较好的城市，如深圳，率先试 点 出 台电 动 汽车 充 电峰 谷电 价 [12] 以引 导 用 户 将 电 动汽车充电负荷转移到夜间低谷。但分时电价的费 率和时段不随系统实际运行情况动态调整。文 献[13-14]研究表明，在静态分时电价模式下，通过 有序充电，虽可有效地将电动汽车充电负荷转移到 夜间低廉电价时段，但可能导致系统负荷在夜间出 现另外一个高峰，影响配网的安全运行。针对这个 问题，文献[15]提出了基于遗传算法、以峰谷差率 最小为目标的峰谷电价时段优化方法。文献[16]则 研究了考虑电动汽车参与 V2G 的最优峰谷充放电 电价制定方法。
Project Supported by National Natural Science Foundation of China (51261130473); The National Basic Research Program of China (973 Program)(2013CB228202); The Charging Method Has Applied Chinese National Patent (Patent Application NO.: CN201310694545.2 ).
每当有新的电动汽车客户接入充电站第 i(i1,2,,N)号充电机时，充电站充电控制系统按照 如下 3 个步骤实现站内电动汽车的有序充电。
1）获取电动汽车充电需求。 充电站通过电动汽车上的电池管理系统获取 电动汽车电池容量 Bi，以及电池当前荷电状态(state of charge，SOC) siA (即电动汽车当前电池电量与其 电池总容量的比例)。为了合理制定用户的充电分时 电价时段，客户需要告知充电站内充电控制系统该 电动汽车预期的停留时间 ti 以及客户离开时期望的 电动汽车 SOC 水平 siD 。 2）根据充电需求和系统运行状态制定分时 电价。 电动汽车充电站以实现削峰填谷为目标，以满 足客户充电需求以及充电站变压器不过载为约束， 动态制定面向该用户的分时电价。 3）用户自主响应分时电价，确定充电计划。 充电站下达制定的分时电价后，用户自主响应 选择充电模式，可选择延迟电动汽车充电开始时间 至低电价时段或立即开始充电，充电站根据用户选 择确定电动汽车充电计划，实现站内接入电动汽车 的有序充电控制。 后文将重点介绍面向用户的动态分时电价时 段的制定方法。
2 用户分时充电电价时段制定方法
设充电站内第 i(i1,2,,N)号充电机的额定充
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中国电机工程学报
第 34 卷
电功率为 Pi，系统每 15 min 改变系统充电状态。在
15 min 内，考虑锂电池的充电特性，假设充电过程 为恒功率 Pi 充电[13]，则对于接入充电站第 i 号充 电机的电动汽车，其充电至 siD 需要的充电时间段 个数为 Ji，该电动汽车停车时间段数为 Ti 分别计算 如下：
电动汽车充电站作为电动汽车充电服务的提 供商，其运营成本主要是按购电电价(分时电价)向 电网公司支付电费，其主要收入来源于按照制定给 用户的充电电价收取的充电费用。充电站运营商通 过两者的差价来实现盈利。本文旨在研究充电站分 时充电电价时段的制定方法，以期通过用户的自主 响应，以达到有序充电的目的。
基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略
徐智威，胡泽春，宋永华，张洪财，陈晓爽
(清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市 海淀区 100084)
Coordinated Charging Strategy for PEV Charging Stations Based on Dynamic Time-of-use Tariffs
根据我国电动汽车及充电设施发展规划，电动 汽车充电站及加装电动汽车充电桩的商业及住宅 停车场等将成为电动汽车的主要充电场所，也是实 现电动汽车有序充电控制的理想场所。在本文中， 我们将专用电动汽车充电站和停车场两类充电场所 统称为“充电站”。本文旨在研究充电站内基于动态 分时电价的有序充电控制方法。该方法在综合考虑 用户的充电需求和电网负荷水平的基础上，以削峰 填谷为目标，采用启发式算法动态求解接入充电站
0 引言
电动汽车具有良好的节能、环保和低排放潜 力，近年来得到了世界各国政府的普遍重视[1-2]。
大规模的电动汽车接入将对电网的运行与规 划产生不可忽视的影响。特别是电动汽车的接入， 将给电网带来大规模的负荷增长，在缺乏充电协调 的情况下，将进一步加剧配网的负荷峰谷差，对配 电网的安全运行产生负面影响。文献[3-4]对电动汽 车接入对电网的影响进行了详细的综述。
KEY WORDS: plug-in electric vehicle (PEV); charging station; coordinated charging; time-of-use (TOU) pricing; economic benefits; Monte Carlo simulation
ABSTRACT: This paper proposed a coordinated charging strategy for plug-in electric vehicle (PEV) charging stations based on dynamic time-of-use (TOU) tariffs. Based on customer charging requirements and system load profile, the proposed coordinated charging strategy seeks to achieve peak shaving by heuristically setting dynamic time-of-use pricing strategy for newly arrived electric vehicle charging customers and encouraging them to respond. Customers decide whether or not to respond to TOU prices and to delay their charging to lower price periods by themselves. The charging coordination of electric vehicles is then realized. In order to verify the effectiveness of the proposed strategy, the Monte Carlo simulation method was utilized to generate the charging needs of customers based on actual customer charging behaviors. The distribution transformer load profiles, profits of charging service provider and average charging costs per vehicle were simulated under uncoordinated and coordinated charging scenarios correspondingly. Simulation results indicate that under the proposed TOU pricing incentives, charging station operational costs and customer charging costs can be greatly reduced. The peak shaving of distribution transformer loading profile can also be achieved.
第 34 卷 第 22 期 3638 2014 年 8 月 5 日
中国电机工程学报 Proceedings of the CSEE
Vol.34 No.22 Aug.5, 2014 ©2014 Chin.Soc.for Elec.Eng.
DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2014.22.008 文章编号：0258-8013 (2014) 22-3638-09 中图分类号：TM 73
电动汽车的分时电价时段，并由用户自主响应，适 用于大规模电动汽车充电站的有序充电控制。
1 充电站有序充电控制方法概述
本文所提的有序充电控制方法面向电动汽车 充电站。一般的情况下，给电动汽车充电站供电的 降压变压器同时接有常规负荷和电动汽车充电负 荷。对于配有专用变压器的电动汽车充电站，可忽 略站用电，近似认为该台变压器下接入的常规负荷 为零。
文献[5]提出了基于二次规划和动态规划数学 模型的配电网内电动汽车充电协调控制方法，有效
第 22 期
徐智威等：基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略
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降低了配网的有功网损。文献[6]通过分析配电网馈 线网损、配电网负载率以及负荷波动方差三者之间 关系，提出了可降低网损的快速有序充电控制方 法。文献[7]提出了一种以降低配网网损为目标的电 动汽车有序充电在线控制方法。文献[8]提出了面向 电动汽车换电模式的两阶段有序充电方法。文献[9] 提出了集中求解接入同一变压器下少量电动汽车 的有序充电策略的数学模型，并采用对偶上升 (dual-ascent)算法进行求解。文献[10-11]提出了基于 博弈理论的分布式电动汽车充电负荷协调控制方 法。总体而言，目前该类方法主要基于求解数学优 化模型，通过动态控制电动汽车的充电功率以实现 有序充电。该类方法的主要不足在于：1）难以适 用于大规模电动汽车有序充电策略求解的在线应 用；2）有序充电过程可能频繁调节充电桩充电功 率，对电池和充电机的寿命产生负面影响，难以获 得用户的支持和实际应用。
第 2 类是电价引导方法。该类方法由充服务 提供商根据系统运行状况提供分时优惠电价，由用 户自主根据充电需求和电价激励响应，以达到有序 充电的目的。目前文献中对基于电价引导的有序充 电方法研究较少。
在电动汽车发展较好的城市，如深圳，率先试 点 出 台电 动 汽车 充 电峰 谷电 价 [12] 以引 导 用 户 将 电 动汽车充电负荷转移到夜间低谷。但分时电价的费 率和时段不随系统实际运行情况动态调整。文 献[13-14]研究表明，在静态分时电价模式下，通过 有序充电，虽可有效地将电动汽车充电负荷转移到 夜间低廉电价时段，但可能导致系统负荷在夜间出 现另外一个高峰，影响配网的安全运行。针对这个 问题，文献[15]提出了基于遗传算法、以峰谷差率 最小为目标的峰谷电价时段优化方法。文献[16]则 研究了考虑电动汽车参与 V2G 的最优峰谷充放电 电价制定方法。
Project Supported by National Natural Science Foundation of China (51261130473); The National Basic Research Program of China (973 Program)(2013CB228202); The Charging Method Has Applied Chinese National Patent (Patent Application NO.: CN201310694545.2 ).
每当有新的电动汽车客户接入充电站第 i(i1,2,,N)号充电机时，充电站充电控制系统按照 如下 3 个步骤实现站内电动汽车的有序充电。
1）获取电动汽车充电需求。 充电站通过电动汽车上的电池管理系统获取 电动汽车电池容量 Bi，以及电池当前荷电状态(state of charge，SOC) siA (即电动汽车当前电池电量与其 电池总容量的比例)。为了合理制定用户的充电分时 电价时段，客户需要告知充电站内充电控制系统该 电动汽车预期的停留时间 ti 以及客户离开时期望的 电动汽车 SOC 水平 siD 。 2）根据充电需求和系统运行状态制定分时 电价。 电动汽车充电站以实现削峰填谷为目标，以满 足客户充电需求以及充电站变压器不过载为约束， 动态制定面向该用户的分时电价。 3）用户自主响应分时电价，确定充电计划。 充电站下达制定的分时电价后，用户自主响应 选择充电模式，可选择延迟电动汽车充电开始时间 至低电价时段或立即开始充电，充电站根据用户选 择确定电动汽车充电计划，实现站内接入电动汽车 的有序充电控制。 后文将重点介绍面向用户的动态分时电价时 段的制定方法。
2 用户分时充电电价时段制定方法
设充电站内第 i(i1,2,,N)号充电机的额定充
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中国电机工程学报
第 34 卷
电功率为 Pi，系统每 15 min 改变系统充电状态。在
15 min 内，考虑锂电池的充电特性，假设充电过程 为恒功率 Pi 充电[13]，则对于接入充电站第 i 号充 电机的电动汽车，其充电至 siD 需要的充电时间段 个数为 Ji，该电动汽车停车时间段数为 Ti 分别计算 如下：
电动汽车充电站作为电动汽车充电服务的提 供商，其运营成本主要是按购电电价(分时电价)向 电网公司支付电费，其主要收入来源于按照制定给 用户的充电电价收取的充电费用。充电站运营商通 过两者的差价来实现盈利。本文旨在研究充电站分 时充电电价时段的制定方法，以期通过用户的自主 响应，以达到有序充电的目的。
基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略
徐智威，胡泽春，宋永华，张洪财，陈晓爽
(清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市 海淀区 100084)
Coordinated Charging Strategy for PEV Charging Stations Based on Dynamic Time-of-use Tariffs
根据我国电动汽车及充电设施发展规划，电动 汽车充电站及加装电动汽车充电桩的商业及住宅 停车场等将成为电动汽车的主要充电场所，也是实 现电动汽车有序充电控制的理想场所。在本文中， 我们将专用电动汽车充电站和停车场两类充电场所 统称为“充电站”。本文旨在研究充电站内基于动态 分时电价的有序充电控制方法。该方法在综合考虑 用户的充电需求和电网负荷水平的基础上，以削峰 填谷为目标，采用启发式算法动态求解接入充电站