基于分时电价的电动汽车有序充电控制策略设计
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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] 。
基于分时电价的电动汽车充电的优化管理
基于分时电价的电动汽车充电的优化管理摘要：随着电动汽车渗透率的增加，电动汽车的无序充电会给区域配电网的运行带来很大压力。
为了减小电动汽车负荷对电网的影响，提出了一种电动汽车智能充电的调度策略。
在分时电价的基础上，将充电成本最小化和负荷方差最小化作为目标函数，考虑了充电机最大充电功率限制等约束条件，建立了电动汽车集中充电的多目标优化调度模型。
在这一模型下实施分时电价的电动汽车充电的优化管理。
关键词：电动汽车；充电策略；分时电价；多目标优化当前社会非常突出的问题就是石油能源的逐渐枯竭，环境保护问题增多，因此电动汽车这一新型汽车得到了极大的发展，究其发展原因，为其符合环境友好型与经济性的发展要求，进而国家对其大力支持，电动车的数量逐渐增多，但是也带来了一个问题，那就是高渗透率电动汽车给电网带来的严重负荷，为此相关人员提出了基于分时电价的电动汽车充电的优化管理，致力于解决这一问题。
1、电动汽车充电控制策略1.1电动汽车集中充电模式随着城市电动汽车数量的增长，配套的充电设施建设必不可少，除了分散的快速充电桩，集中充电设施比如大型充电站、具备充电功能的停车场也是建设的重点。
电动汽车集中充电的物理框架被提出，并在电动汽车充电策略的研究中有着广泛应用。
1.1.1控制策略适用的充电站结构控制策略适用于电动汽车集中式智能充电站的结构中，此类充电站结构中，通过单个控制器，去管理接入充电站中电动汽车出现的集群充电行为。
在智能电网环境下，假设每辆电动汽车一旦驶入充电站，一辆电动汽车对应一台充电机，控制器可以通过充电机检测和记录相应电动汽车的相关信息，包括驶入时问、用户预计离开时问、电池额定容量和现状荷电状态（SOC）等，其中预计离开的时间由用户进行选择，然后把信息反馈给控制器，其他参数则由充电机，进行自动化的检测。
控制器还能跟电网交互信息，主要是获取负荷预测信息。
控制器在收集到这些信息后经过优化计算，得到每辆电动汽车在每个时间步长充电功率，然后把这类指令发送到电动汽车连在一起的充电机中，由充电机，其执行这类指令。
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
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.
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.
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。
基于实时电价的电动汽车充放电优化策略和经济调度模型
基于实时电价的电动汽车充放电优化策略和经济调度模型华北电力大学电气与电子工程学院的研究人员麻秀范、王超、洪潇、王皓、李颖，在《电工技术学报》2016年增刊1上撰文指出，实时电价为优化电动汽车（EV）充放电负荷提供了手段，从而实现经济调度。
首先建立用户最优充放电策略模型：以计及EV电池退化成本的用户成本最小为目标，以满足EV行驶荷电状态和充放电荷电状态等为约束。
在此基础上建立电动汽车用户实时电价响应模型，通过实时电价计算用户充电成本，使电动汽车充放电负荷与电价联动调整，并将该模型嵌入电动汽车充放电策略优化目标函数。
求解过程中，用“停泊时长”确定单车一日可多次充放电的时段和行驶时段，从而在EV可充放电时长范围内优化每时段充放电负荷。
最后建立经济调度模型：目标中计及机组阀点效应、约束中考虑EV充放电负荷以及机组爬坡速率等限制的多目标经济调度模型，提出一种改进模式搜索算法求解该时间耦合、非线性、非凸模型。
以IEEE 39节点为例，验证了所建立模型和求解算法的有效性。
大量电动汽车（Electric Vehicle，EV）无序充电会影响电网安全经济运行[1]。
引导电动汽车有序充放电，可以为电网、用户及社会带来效益[2]。
通过实时电价引导电动汽车充放电，既能优化充放电负荷，又能优化机组出力，使用户侧和电网侧的技术经济性最佳。
电价对于电动汽车负荷的时空分布有着重要影响[3,4]。
文献[5]针对电动汽车调度机构建立了V2G（vehicle to grid）模式和分时电价制度与负荷波动的多目标优化模型，但是没有考虑电动汽车可调用时间等。
文献[6]设计了电动汽车充放电峰谷时段与峰谷电价优化模型，但是没有考虑用户侧经济效益。
文献[7]利用回归模型研究了实时电价与负荷、风机出力、水电出力、燃气和燃煤价格之间的关系，但是对电动汽车行驶模式考虑不够充分。
文献[8]指出，电池退化成本和实时电价带来的不确定性在V2G车主经济性中有很大影响，并利用Bertsimas的鲁棒模型对电价变动影响进行建模，但是本文的模型建立在线性优化基础上。
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。
采用两阶段优化模型的电动汽车充电站内有序充电策略
采用两阶段优化模型的电动汽车充电站内有序充电策略一、本文概述随着电动汽车（EV）的普及和充电基础设施的快速发展，电动汽车充电站（EVCS）已成为城市基础设施的重要组成部分。
无序的充电行为可能导致电网负荷的波动，影响电力系统的稳定运行。
研究电动汽车充电站内的有序充电策略具有重要意义。
本文提出了一种采用两阶段优化模型的电动汽车充电站内有序充电策略，旨在通过优化充电顺序和充电功率，实现电网负荷的均衡分布，提高电力系统的稳定性。
本文首先介绍了电动汽车充电站的发展背景及其面临的问题，阐述了研究有序充电策略的必要性。
接着，详细介绍了所提出的两阶段优化模型，包括充电顺序优化和充电功率优化两个阶段。
在充电顺序优化阶段，通过考虑电动汽车到达时间、充电需求和电网负荷情况，采用合适的优化算法确定电动汽车的充电顺序。
在充电功率优化阶段，根据电网的实时负荷情况和电动汽车的充电需求，动态调整电动汽车的充电功率，以实现电网负荷的均衡分布。
本文还对所提出的两阶段优化模型进行了仿真验证，通过与传统的无序充电策略进行对比，证明了所提策略在降低电网负荷波动、提高电力系统稳定性方面的有效性。
本文总结了研究成果，并对未来的研究方向进行了展望。
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理论支持和实践指导，推动电动汽车充电基础设施的健康发展，为城市可持续发展做出贡献。
二、电动汽车充电站现状分析随着全球环保意识的日益加强和对可再生能源利用的重视，电动汽车（EV）作为一种清洁、高效的交通方式，正逐渐受到广大消费者的青睐。
电动汽车的普及和发展，无疑对充电设施的建设和管理提出了更高的要求。
当前，电动汽车充电站的建设和运营现状呈现出以下几个特点。
充电站分布不均。
在大城市或经济发达地区，充电站的建设相对集中，而在偏远地区或欠发达地区，充电设施则显得相对匮乏。
这种分布不均的现象在一定程度上限制了电动汽车的普及和使用。
充电设施的技术标准不统一。
基于分时电价机制的电动汽车用户侧有序充放电控制策略
基于分时电价机制的电动汽车用户侧有序充放电控制策略于浩明;黄纯;张磊;赵伟
【期刊名称】《中国电力》
【年(卷),期】2014(0)12
【摘要】电动汽车正大规模发展,未来可能有电动汽车用户为方便快捷采取家庭充电方式.针对这一方式,提出一种有序充放电控制策略.根据上级系统提供的充放电功率限制和充放电电价,引入激励因子,通过优化各时段充放电功率,建立以用户总支出费用最低为目标的有序充放电模型.在仅充电和充放电案例分析中,应用单纯形方法,求得最优解,为电动汽车用户提供经济的有序充放电方案.
【总页数】4页(P95-98)
【作者】于浩明;黄纯;张磊;赵伟
【作者单位】湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;广东电网公司电力科学研究院,广东广州510080
【正文语种】中文
【中图分类】TM715;TM73;U469.72
【相关文献】
1.基于动态分时电价的电动汽车有序充放电研究 [J], 李伟生;张继龙;漆建平
2.考虑用户满意度的电动汽车用户侧最优智能充放电策略 [J], 黄贵鸿;雷霞;芦杨;王宇哲;陈晓盛
3.基于主从博弈及分时电价引导的电动汽车充放电控制策略研究 [J], 李润秋;陈晔;姚瑾;张鹭;刘菁;杨国清;
4.基于合作博弈与动态分时电价的电动汽车有序充放电方法 [J], 程杉;陈梓铭;徐康仪;康振南;魏昭彬
5.基于合作博弈与动态分时电价的电动汽车有序充放电方法 [J], 左逸凡
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峰谷分时电价背景下的居民电动汽车有序充放电策略
峰谷分时电价背景下的居民电动汽车有序充放电策略
严俊;严凤
【期刊名称】《电力系统保护与控制》
【年(卷),期】2018(046)015
【摘要】针对现有电动汽车充电策略未考虑充电负荷超过供电容量的现实问题,提出一种包含功率限制的电动汽车有序充放电策略.该策略以峰谷分时电价为背景,通过电动汽车向电网进行馈电以及对电动汽车的充电功率进行限制,使居民用电的总负荷曲线趋于平缓,更好地起到削峰填谷的作用.同时在配电设施容量不增加的情况下,提高接纳规模化电动汽车充电的能力.最后通过蒙特卡洛仿真对算例进行分析,证实所提出的包含功率限制的电动汽车有序充放电策略较原有策略更具实用性.【总页数】8页(P127-134)
【作者】严俊;严凤
【作者单位】华北电力大学(保定),河北保定 071003;华北电力大学(保定),河北保定 071003
【正文语种】中文
【相关文献】
1.V2G模式下电动汽车的有序充放电策略 [J], 王皓靖;王育飞;张宇;方陈;薛花;王成龙
2.考虑价格激励的电动汽车最优有序充放电策略 [J], 张帅;孟祥鹤;葛磊蛟;方磊;白星振;石瑶
3.居民区电动汽车有序充放电控制策略 [J], 俞子聪;龚萍;王植;朱永强;夏瑞华;田源
4.电动汽车有序充放电分群调度策略 [J], 朱心月;岳云涛;李炳华;宋欣蔚;王成;常昊
5.基于V2G模式的电动汽车有序充放电策略分析 [J], 牛荣义;陆震军;董浩
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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
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。
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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 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
模拟方法。基于概 率 和 统 计 理 论，使 用 随 机 数 进 行
— １９２ —
· 储 能 技 术 及 其 在 电 力 系 统 中 的 应 用 · 孙 晓 明 ，等 基 于 分 时 电 价 的 电 动 汽 车 有 序 充 电 控 制 策 略 设 计
计算机模拟或抽 样，以 获 得 问 题 的 近 似 解。 本 文 根 据已掌握的电动汽 车 充 电 行 为 数 据，建 立 了 电 池 起 始充 电 电 量 Ｓｓ 和 电 池 结 束 充 电 电 量 Ｓｅ 的 概 率 模 型。根据人 们 的 日 常 行 为 习 惯 服 从 正 态 分 布 的 特 点，建立了 用 户 到 达 充 电 地 点 的 时 间 Ｔｃ 和 取 车 时 间 Ｔｇ 的概率模型。 然 后 对 所 得 出 的 概 率 分 布 的 概 率模型进 行 随 机 抽 样。 根 据 Ｓｓ，Ｓｅ，Ｔｃ，Ｔｇ 的 抽 样 结果可近似建立电 动 汽 车 负 荷 模 型，从 而 实 现 采 用 蒙特卡洛方法模拟电动汽车用户的充电行为。 ２．３ 有 序 充 电 控 制 算 法
２．１ 有 序 充 电 控 制 策 略
根据 局 域 配 电 网 的 历 史 常 规 负 荷，可 以 预 测 当
日常规负荷曲线。 本 文 采 用 ９６ 点 日 负 荷 曲 线 预 测
法 ，时 间 间 隔 为 １５ ｍｉｎ，第ｊ（ｊ＝１，２，… ，９６）个 时 段
内的常规负 荷 大 小 为 Ｐｊ。 慢 充 方 式 下 充 电 机 的 额 定充电功率均 为 ΔＰ，且 充 电 机 能 够 根 据 程 序 的 设
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 模 型
本文采用蒙特卡洛方法模拟用户充电需求从而
建立电动汽车负荷模型。蒙特卡洛模拟是一种随机
段。新的划分结果使得局域配电网的负荷波动情况 与充电分时电价时段划分基本相符。在大量电动汽 车充电时，这样的划 分 方 法 既 保 证 了 局 域 配 电 网 不 出现 “峰 上 加 峰 ”的 情 况，也 使 得 电 网 稳 定、经 济 运行。
２ 有 序 充 电 控 制 策 略 、模 型 及 算 法
第 ３７ 卷 第 １ 期 ２０１３ 年 １ 月 １０ 日
ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１２０９２７４
Ｖｏｌ．３７ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．１０，２０１３
基于分时电价的电动汽车有序充电控制策略设计
孙 晓 明 ，王 玮 ，苏 粟 ，姜 久 春 ，徐 丽 杰 ，何 宣 虎
（北京交通大学电气工程学院，北京市 １０００４４）
电网分时电价是针对某一地区非特殊负荷而制 定的。电动汽车接 入 局 域 配 电 网 后，会 出 现 局 域 配 电网实际峰平谷负荷波动不同于电网分时电价中峰 平谷时段划分的 情 况。 例 如：电 动 汽 车 充 电 管 理 机 构从电网购电的分时电价采用国内工业用电分时电 价 划 分 方 式 ，即 峰 平 谷 分 时 电 价 时 段 划 分 为 ：峰 时 段 ８ｈ（０８：００—１２：００， １７：００—２１：００ ）； 平 时 段 ８ｈ（１２：００—１７：００， ２１：００—２４：００ ）； 谷 时 段 ８ｈ（００：００—０８：００）。图 １ 为 某 局 域 配 电 网 的 典 型 工 作 日 负 荷 曲 线 。 可 以 看 出 ，电 网 电 价 为 平 时 段 时 ， 局域配电网负荷却 部 分 呈 现 高 峰 状 态，若 采 用 电 网 分时电价引导电动 汽 车 用 户 充 电，可 能 会 造 成 大 量 电动汽车在负荷高 峰 时 段 充 电，从 而 导 致 局 域 配 电 网出现“峰 上 加 峰 ”的 现 象。 这 既 不 利 于 电 网 的 稳 定、经济运行，也降 低 了 设 备 的 利 用 率，增 大 了 局 域 配电网网损。
定自启动和结束充电操作。本文研究假设充电机给
电动汽车锂电池充电过程为恒功率充电 。 ［１０］
设电动 汽 车 电 池 容 量 为 ω，充 电 时 电 池 起 始 充
电电量为Ｓｓ，用户到 达 充 电 地 点 的 时 间 为 Ｔｃ，用 户
需自行设置结束充电时的 电 池 电 量 Ｓｅ，以 及 取 车 时
间 Ｔｇ，则用户所需充电电量 ＳＳＯＣ的计算方法如下：
针 对 电 动 汽 车 接 入 对 电 网 负 荷 波 动 的 影 响，已 有相关研究成果发 表。 文 献 ［７］建 立 了 以 峰 谷 差 率 最小为目标的优化 模 型，采 用 遗 传 算 法 对 谷 电 价 时 段用户的充电时间进行了优化求解。但该文献未针 对电动汽车在峰电价时段接入电网提出相应的充电 策 略 。 文 献 ［８］分 析 了 电 动 汽 车 用 户 的 使 用 需 求 ，在 此基础上建立了以减小电网负荷峰谷差为有序充电 调度目标的优化模 型，并 采 用 了 考 虑 电 动 汽 车 充 电 不确定性的电网调度随机最优潮流模型。但充电涉 及电网和用户两方 面，该 文 献 没 有 太 多 考 虑 用 户 的
１ 电 动 汽 车 充 电 控 制 目 标
１．１ 控 制 目 标 等 效 处 理 以减小电网峰谷差为电动汽车有序充电的控制
目 标 ，可 以 达 到 减 少 电 网 运 行 和 投 资 成 本 ，提 高 设 备 利用率的目的。由于电动汽车充电涉及电网和用户 两方面的利益，所以 有 序 充 电 控 制 策 略 不 仅 要 能 减 小电网峰谷差，还要 在 电 网 稳 定 运 行 的 前 提 下 尽 量 满足用户的充电需求。电网分时电价是根据用户需 求以及电网在不同 时 段 的 实 际 负 荷 情 况，将 每 天 的 时间划分为峰、谷、平 ３ 个 时 段，对 各 时 段 分 别 制 定 不 同 的 电 价 水 平 ，以 鼓 励 用 户 和 发 电 企 业 削 峰 填 谷 ，
ｐｊ 与常规负荷Ｐｊ 的叠加，即
Ｐｓｕｍｊ ＝ ｐｊ ＋Ｐｊ
（４）
在用户停车 的 时 间 段 （Ｔｃ，Ｔｇ）内，以 用 户 充 电
费用最低且电池起始充电时间最早作为充电控制目
标函数，以平抑电动 汽 车 接 入 给 电 网 带 来 的 负 荷 波
动 ，并 将 电 网 的 峰 谷 差 作 为 控 制 结 果 的 验 证 函 数 。
关 键 词 ：有 序 充 电 ；充 电 分 时 电 价 ；电 动 汽 车 ；蒙 特 卡 洛 模 拟 ；避 峰 填 谷 ；经 济 性 充 电
０ 引 言
根据国务院最 新 规 划，到 ２０１５ 年，纯 电 动 汽 车 和插电式混合动力 汽 车 累 计 产 销 量 力 争 达 到 ５０ 万 辆；到 ２０２０ 年，纯 电 动 汽 车 和 插 电 式 混 合 动 力 汽 车 生产能力达２００万辆、累计产销量超过５００ 万 辆 。 ［１］ 由于电动汽车作为充电负荷在时间和空间上的不确 定性，使得规模化的 电 动 汽 车 充 电 给 电 网 的 运 行 和 控制带来新的挑战 。 ［２－４］ 另一方面，电动汽车 电 池 作 为 分 散 式 的 储 能 装 置 ，若 能 有 效 利 用 ，可 以 作 为 电 网 的可调度资源以平抑电网的峰谷差 。 ［５－６］ 因 此，如 何 通过对电动汽车充 电 的 合 理 控 制，规 避 规 模 化 电 动 汽车充电给电网带 来 的 负 荷 波 动，有 效 平 抑 电 网 峰 谷差以 提 高 电 网 利 用 效 率，成 为 亟 待 解 决 的 重 要 问题。
本文以电动私家车慢充方式为主要研究对象， 在电网分时电价时 段 划 分 的 基 础 上，提 出 充 电 分 时 电 价 （包 括 电 池 充 电 电 费 和 充 电 管 理 费 ）时 段 划 分 方 法，旨在研究基于充 电 分 时 电 价 的 电 动 汽 车 有 序 充 电 控 制 策 略 ，以 达 到 平 抑 电 网 峰 谷 差 的 目 的 ；在 保 证 用户充电经济性的 前 提 下，安 排 电 动 汽 车 尽 快 开 始 充 电 ，以 提 高 用 户 的 满 意 度 。 最 后 ，以 一 个 局 域 配 电 网 为 例 ，采 用 蒙 特 卡 洛 方 法 模 拟 用 户 的 充 电 需 求 ，仿 真分析了采用有序充电策略调控前后电动汽车充电 对 电 网 峰 谷 差 的 影 响 ；在 不 同 的 用 户 响 应 系 数 下 ，对 比分析了有序充电策略的仿真结果。
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 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
模拟方法。基于概 率 和 统 计 理 论，使 用 随 机 数 进 行
— １９２ —
· 储 能 技 术 及 其 在 电 力 系 统 中 的 应 用 · 孙 晓 明 ，等 基 于 分 时 电 价 的 电 动 汽 车 有 序 充 电 控 制 策 略 设 计
计算机模拟或抽 样，以 获 得 问 题 的 近 似 解。 本 文 根 据已掌握的电动汽 车 充 电 行 为 数 据，建 立 了 电 池 起 始充 电 电 量 Ｓｓ 和 电 池 结 束 充 电 电 量 Ｓｅ 的 概 率 模 型。根据人 们 的 日 常 行 为 习 惯 服 从 正 态 分 布 的 特 点，建立了 用 户 到 达 充 电 地 点 的 时 间 Ｔｃ 和 取 车 时 间 Ｔｇ 的概率模型。 然 后 对 所 得 出 的 概 率 分 布 的 概 率模型进 行 随 机 抽 样。 根 据 Ｓｓ，Ｓｅ，Ｔｃ，Ｔｇ 的 抽 样 结果可近似建立电 动 汽 车 负 荷 模 型，从 而 实 现 采 用 蒙特卡洛方法模拟电动汽车用户的充电行为。 ２．３ 有 序 充 电 控 制 算 法
２．１ 有 序 充 电 控 制 策 略
根据 局 域 配 电 网 的 历 史 常 规 负 荷，可 以 预 测 当
日常规负荷曲线。 本 文 采 用 ９６ 点 日 负 荷 曲 线 预 测
法 ，时 间 间 隔 为 １５ ｍｉｎ，第ｊ（ｊ＝１，２，… ，９６）个 时 段
内的常规负 荷 大 小 为 Ｐｊ。 慢 充 方 式 下 充 电 机 的 额 定充电功率均 为 ΔＰ，且 充 电 机 能 够 根 据 程 序 的 设
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 模 型
本文采用蒙特卡洛方法模拟用户充电需求从而
建立电动汽车负荷模型。蒙特卡洛模拟是一种随机
段。新的划分结果使得局域配电网的负荷波动情况 与充电分时电价时段划分基本相符。在大量电动汽 车充电时，这样的划 分 方 法 既 保 证 了 局 域 配 电 网 不 出现 “峰 上 加 峰 ”的 情 况，也 使 得 电 网 稳 定、经 济 运行。
２ 有 序 充 电 控 制 策 略 、模 型 及 算 法
第 ３７ 卷 第 １ 期 ２０１３ 年 １ 月 １０ 日
ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１２０９２７４
Ｖｏｌ．３７ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．１０，２０１３
基于分时电价的电动汽车有序充电控制策略设计
孙 晓 明 ，王 玮 ，苏 粟 ，姜 久 春 ，徐 丽 杰 ，何 宣 虎
（北京交通大学电气工程学院，北京市 １０００４４）
电网分时电价是针对某一地区非特殊负荷而制 定的。电动汽车接 入 局 域 配 电 网 后，会 出 现 局 域 配 电网实际峰平谷负荷波动不同于电网分时电价中峰 平谷时段划分的 情 况。 例 如：电 动 汽 车 充 电 管 理 机 构从电网购电的分时电价采用国内工业用电分时电 价 划 分 方 式 ，即 峰 平 谷 分 时 电 价 时 段 划 分 为 ：峰 时 段 ８ｈ（０８：００—１２：００， １７：００—２１：００ ）； 平 时 段 ８ｈ（１２：００—１７：００， ２１：００—２４：００ ）； 谷 时 段 ８ｈ（００：００—０８：００）。图 １ 为 某 局 域 配 电 网 的 典 型 工 作 日 负 荷 曲 线 。 可 以 看 出 ，电 网 电 价 为 平 时 段 时 ， 局域配电网负荷却 部 分 呈 现 高 峰 状 态，若 采 用 电 网 分时电价引导电动 汽 车 用 户 充 电，可 能 会 造 成 大 量 电动汽车在负荷高 峰 时 段 充 电，从 而 导 致 局 域 配 电 网出现“峰 上 加 峰 ”的 现 象。 这 既 不 利 于 电 网 的 稳 定、经济运行，也降 低 了 设 备 的 利 用 率，增 大 了 局 域 配电网网损。
定自启动和结束充电操作。本文研究假设充电机给
电动汽车锂电池充电过程为恒功率充电 。 ［１０］
设电动 汽 车 电 池 容 量 为 ω，充 电 时 电 池 起 始 充
电电量为Ｓｓ，用户到 达 充 电 地 点 的 时 间 为 Ｔｃ，用 户
需自行设置结束充电时的 电 池 电 量 Ｓｅ，以 及 取 车 时
间 Ｔｇ，则用户所需充电电量 ＳＳＯＣ的计算方法如下：
针 对 电 动 汽 车 接 入 对 电 网 负 荷 波 动 的 影 响，已 有相关研究成果发 表。 文 献 ［７］建 立 了 以 峰 谷 差 率 最小为目标的优化 模 型，采 用 遗 传 算 法 对 谷 电 价 时 段用户的充电时间进行了优化求解。但该文献未针 对电动汽车在峰电价时段接入电网提出相应的充电 策 略 。 文 献 ［８］分 析 了 电 动 汽 车 用 户 的 使 用 需 求 ，在 此基础上建立了以减小电网负荷峰谷差为有序充电 调度目标的优化模 型，并 采 用 了 考 虑 电 动 汽 车 充 电 不确定性的电网调度随机最优潮流模型。但充电涉 及电网和用户两方 面，该 文 献 没 有 太 多 考 虑 用 户 的
１ 电 动 汽 车 充 电 控 制 目 标
１．１ 控 制 目 标 等 效 处 理 以减小电网峰谷差为电动汽车有序充电的控制
目 标 ，可 以 达 到 减 少 电 网 运 行 和 投 资 成 本 ，提 高 设 备 利用率的目的。由于电动汽车充电涉及电网和用户 两方面的利益，所以 有 序 充 电 控 制 策 略 不 仅 要 能 减 小电网峰谷差，还要 在 电 网 稳 定 运 行 的 前 提 下 尽 量 满足用户的充电需求。电网分时电价是根据用户需 求以及电网在不同 时 段 的 实 际 负 荷 情 况，将 每 天 的 时间划分为峰、谷、平 ３ 个 时 段，对 各 时 段 分 别 制 定 不 同 的 电 价 水 平 ，以 鼓 励 用 户 和 发 电 企 业 削 峰 填 谷 ，
ｐｊ 与常规负荷Ｐｊ 的叠加，即
Ｐｓｕｍｊ ＝ ｐｊ ＋Ｐｊ
（４）
在用户停车 的 时 间 段 （Ｔｃ，Ｔｇ）内，以 用 户 充 电
费用最低且电池起始充电时间最早作为充电控制目
标函数，以平抑电动 汽 车 接 入 给 电 网 带 来 的 负 荷 波
动 ，并 将 电 网 的 峰 谷 差 作 为 控 制 结 果 的 验 证 函 数 。
关 键 词 ：有 序 充 电 ；充 电 分 时 电 价 ；电 动 汽 车 ；蒙 特 卡 洛 模 拟 ；避 峰 填 谷 ；经 济 性 充 电
０ 引 言
根据国务院最 新 规 划，到 ２０１５ 年，纯 电 动 汽 车 和插电式混合动力 汽 车 累 计 产 销 量 力 争 达 到 ５０ 万 辆；到 ２０２０ 年，纯 电 动 汽 车 和 插 电 式 混 合 动 力 汽 车 生产能力达２００万辆、累计产销量超过５００ 万 辆 。 ［１］ 由于电动汽车作为充电负荷在时间和空间上的不确 定性，使得规模化的 电 动 汽 车 充 电 给 电 网 的 运 行 和 控制带来新的挑战 。 ［２－４］ 另一方面，电动汽车 电 池 作 为 分 散 式 的 储 能 装 置 ，若 能 有 效 利 用 ，可 以 作 为 电 网 的可调度资源以平抑电网的峰谷差 。 ［５－６］ 因 此，如 何 通过对电动汽车充 电 的 合 理 控 制，规 避 规 模 化 电 动 汽车充电给电网带 来 的 负 荷 波 动，有 效 平 抑 电 网 峰 谷差以 提 高 电 网 利 用 效 率，成 为 亟 待 解 决 的 重 要 问题。
本文以电动私家车慢充方式为主要研究对象， 在电网分时电价时 段 划 分 的 基 础 上，提 出 充 电 分 时 电 价 （包 括 电 池 充 电 电 费 和 充 电 管 理 费 ）时 段 划 分 方 法，旨在研究基于充 电 分 时 电 价 的 电 动 汽 车 有 序 充 电 控 制 策 略 ，以 达 到 平 抑 电 网 峰 谷 差 的 目 的 ；在 保 证 用户充电经济性的 前 提 下，安 排 电 动 汽 车 尽 快 开 始 充 电 ，以 提 高 用 户 的 满 意 度 。 最 后 ，以 一 个 局 域 配 电 网 为 例 ，采 用 蒙 特 卡 洛 方 法 模 拟 用 户 的 充 电 需 求 ，仿 真分析了采用有序充电策略调控前后电动汽车充电 对 电 网 峰 谷 差 的 影 响 ；在 不 同 的 用 户 响 应 系 数 下 ，对 比分析了有序充电策略的仿真结果。
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。