充电站内电动汽车有序充电策略
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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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以降损为目标的电动汽车有序充电优化策略探析
以降损为目标的电动汽车有序充电优化策略探析摘要：电动汽车是现在提倡绿色出行的典型代表，推广使用电动汽车也成为了目前节能减排的有效措施之一，但是目前电动汽车使用的充电方式还是存在一定的缺陷，充电负荷过大必然会提高电力网络的损耗率，规模化的电动汽车无序充电将进一步加大电网峰谷差，这些都是目前电动汽车推广过程中存在的问题，对于更大规模的电动汽车的推广使用，这些问题都是亟待解决的，本文就以降低损耗为目标探究电动汽车的有序充电问题。
关键词：电动汽车；有序充电；降低损耗一、电动汽车的发展现状（一）发展电动汽车是顺应国际发展趋势目前世界范围内各国汽车企业已经陆续开发出各具特色的电动汽车，按照其使用的动力来源进行区分，大致可以划分为三大类：第一类是纯电动汽车（英文简写为BEV）；第二类是混合动力电动汽车（英文简写为HEV）；第三类是燃料电池电动汽车（英文简写为FCEV）。
这三类电动汽车的动力来源之间都有着同一个基础那就是电力，只是在电力应用的比例上存在差别，其实都是在不同程度上应用到了电力，这也使得这些电动汽车在和传统汽车的竞争上成为了节能减排的代表，有着较好的民众关注度和喜爱度。
尤其是在全球气候变暖以及诸多环境问题并发的大背景下，世界各国都在号召使用清洁能源，降低温室气体以及有害污染的排放，这也使得在这些年，电动汽车的发展实现了突破。
在世界各国的汽车销售中，电动汽车和混合动力汽车也越来越受到关注，销售量不断攀升。
（二）中外电动汽车发展现状在各国政府的大力扶持下，各国的电动汽车产业实现了产业链的突飞猛进，这其中尤其是以美国的特斯拉最为著名，特斯拉电动汽车才用了诸多先进技术使得电动汽车在性能方面并不会落后于传统燃料汽车，甚至于在很多方面都可以做得比传统燃料汽车更为突出。
我国的电动汽车也在进入21世纪以后不断发展，以比亚迪为代表的中国电动汽车产业也是在近几年实现了关键领域的突破，电动汽车技术不断飞速发展即有利于实现节能减排的国家战略目标，更可以改变传统的出行方式，方便普通民众的生活。
电动汽车有序充电和v2g 标准
电动汽车有序充电和v2g 标准下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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有序充电管理算法
有序充电管理算法有序充电管理算法是指在多个电动汽车需要进行充电时，通过相应的算法来管理并优化充电的顺序和时间，以达到最优的充电效果，从而实现资源的高效利用。
当前，电动汽车和充电基础设施的普及程度逐渐提高，其中一个核心问题就是如何管理充电过程。
传统的充电管理方法并不能满足多个电动汽车同时充电时的需求，因此有序充电管理算法应运而生。
该算法主要基于贪心算法设计，在已知每辆车的电池容量和当前电量的情况下，优先考虑电池剩余电量较低的汽车先进行充电。
还需要考虑不同车辆之间的优先级以及电池充电速率的不同，以实现最优化的充电管理。
具体实现过程如下：1. 将需要充电的电动汽车按照电池剩余电量进行排序，剩余电量越低的车辆排在前面。
2. 对于剩余电量相同的车辆，按照车辆类型、剩余充电时间、车辆离开时间等因素进行排序。
3. 对于正在充电的车辆，如果有更高优先级的车辆需要充电，则暂停当前车辆的充电，为更高优先级的车辆腾出充电位。
4. 当所有车辆都完成充电后，按照需要离开的时间对充电位进行优化，以确保新来车辆能够尽快进行充电。
5. 根据车辆的情况和充电需求，动态调整充电器的电流和电压，以实现最优化的充电效果。
有序充电管理算法能够有效提高电动汽车充电的效率，优化资源利用效果，降低能源消耗，并促进可持续能源的发展。
未来，有序充电管理算法将成为智能充电设施的核心技术之一。
随着电动汽车的逐渐普及，有序充电管理算法也变得愈发重要。
传统的充电管理方式往往使用时间片段分配的方式，将充电机分配给车辆使用，这种充电管理方式存在一些问题，如不能充分利用充电机资源，不能根据车辆电池剩余电量进行优化管理等。
而有序充电管理算法则可以根据车辆电池容量、当前电量和优先级等因素进行相应的管理，在充电效率和充电用电成本方面都有明显的改进。
有序充电算法的核心在于贪心思想。
在每一个时刻，优先选择充电需求相对较高的电动汽车进行充电。
但同时要考虑到不同车辆之间的优先级，充电速率，等待时间等因素，以实现最优化的充电管理。
配电网电动汽车协调有序充电调度策略研究
配电网电动汽车协调有序充电调度策略研究李书雄，林明星，余兴祥（四川省电力公司甘孜公司，四川康定626300）摘要：针对在非协调无序充电方式下，电动汽车充电会给配电网带来一些功率损耗和电压偏移、增大负荷峰谷差等问题，构建了一种协调性有序充电调度策略。
首先分析了电动汽车充电方式对配电网的影响，揭示了配电网中协调有序充电的必要性;然后，从安全性和经济性两方面出发，同时以最小化配电网功率损耗和减小电网等效负荷峰谷差为目标，建立了各个节点上电动汽车的最优充电调度策略。
最后，采用遗传算法进行仿真求解，验证了该协调性有效充电策略的合理性和有效性。
关键词：电动汽车；配电网；协调性有序充电；遗传算法Abstract：Aiming at the power losses，voltage deviation and increasing differences of load peak and valley in distribution net-work caused by disorderly non－coordinated charging of electric vehicle，a dispatching strategy of orderly coordinated charging is established．Firstly，the effect of electric vehicle charging methods on distribution network is analyzed，and the necessity of orderly coordinated charging in distribution network is described．From the aspects of security and economy，the optimal char-ging dispatching strategy on each node is established taking minimizing the power losses of distribution network and decreasing the differences of load peak and valley as the goal．Finally，the rationality and validity of coordinated charging strategy are ver-ified by the simulation with genetic algorithm．Key words：electric vehicle；distribution network；orderly coordinated charging；genetic algorithm中图分类号：TM715文献标志码：A文章编号：1003－6954（2013）04－0040－060引言近年来，全球对节能减排的关注显著提升，对清洁能源的越来越重视。
基于“车-路-站-网”信息耦合的电动汽车有序充电策略
基于“车-路-站-网”信息耦合的电动汽车有序充电策略
刘丽军;陈昌;胡鑫;林钰芳
【期刊名称】《高电压技术》
【年(卷),期】2024(50)2
【摘要】为了消解规模化电动汽车(electrical vehicle,EV)无序充电对交通路网、
充电站和配电网运行稳定性带来的负面影响,提出一种基于“车-路-站-网”信息耦合的电动汽车有序充电策略。
首先,构建“车-路-站-网”信息耦合模型和动态Floyd最短时间路径搜索模型,为EV用户搜寻最短耗时路径。
其次,基于“车-路-站-网”实时状态预测EV用户选择不同路径前往各充电站快充产生的充电决策因素,
通过层次分析法和改进CRITIC法综合EV用户充电决策因素的主客观权重,利用Topsis方法决策EV用户的最优充电路径。
最后,提出EV用户慢充优化策略,对返
程EV用户的慢充负荷进行优化,结合EV慢充和快充负荷,进一步实现配电网负荷的削峰填谷。
仿真结果表明,所提出的EV有序充电策略能够同时提升“车-路-站-网”多方运行水平。
【总页数】13页(P693-703)
【作者】刘丽军;陈昌;胡鑫;林钰芳
【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM7
【相关文献】
1.“车-路-网”耦合下电动汽车恶劣充电场景及其对城市配电网电压稳定性影响
2.计及车-路-站-网融合的电动汽车充电负荷时空分布预测
3.基于“车-路-网”协同的电动汽车充电引导策略
4.考虑车网互动的电动汽车有序充电策略
5.“车—路—网”协同优化下的电动汽车有序充电引导策略
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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。
充电站内电动汽车有序充电策略
充电站内电动汽车有序充电策略作者：周眉君来源：《科学与财富》2016年第07期摘要：随着当前碳排放量的增加，温室气对环境造成了极大的破坏，导致了全球性的气候变暖，现如今人们对于环境保护越来越重视，电动汽车作为节能减排的有效手段得到了广泛的认可和推广，但是电动汽车的充电问题是一个需要重点研究的问题，如何让电动汽车能够有序的进行从点，是提升充电站工作效率的根本。
因此，本文主要就充电站内电动汽车有序充电的策略进行研究。
关键词：充电站；电动汽车；有序充电前言：当前随着环保事业的推广，电动汽车在我国已经取得了一定范围的应用，电力是确保电动汽车能够运行的基础，因此只有确保充电站内的电动汽车能够进行有序的充电，才能进一步促进充电站的效益以及电动汽车的发展。
本文将通过随数学模型的建立来分析充电站内电动汽车有序充电策略。
1充电站有序充电概述及主要内容一般的电动汽车充电站主要是通过配电变压器来对电动汽车进行充电的。
电动汽车充电站是通过为电动汽车提供充电服务而获取经济效益的组织，电动汽车在充电站内进行充电要按照充电量以及充电站内的充电电价缴纳相应的充电服务费用，同时充电站要按照购电电价向电网公司缴纳电费，利用之间的差价来获取经济效益。
电动汽车充电站的具体工作原理主要是，通过对充电站内的充电机进行实时的监控，当有电动车客户接入其中任意一台充电机时，充电站的控制系统就能够对客户电动汽车上的电池信息进行读取，从而获取电池当前的电量以及用户期望达到的电量。
并通过在充电机上的具体操作完成充电以及付款过程[1]。
2有序充电控制策略以及异常情况的处理2.1有序充电的控制策略首先我们把充电站内的所有充电机的额定充电功率都设为，将配电变压器的额定容量设为，为充电负荷功率的平均因数。
电动汽车通常是采用锂电池提供电能，传统的电动车由于缺乏对电池的有效管理和养护，到时在经过一段时间的使用后，电池的电量和续航能力都出现了不同程度的下降，随着电动车在我国大范围的应用，为了有效的提升电池的使用效率，延长电池的使用寿命，目前的大部分电动汽车电池都安装了电池管理系统，因此在对锂电池进行充电的时候，一般要经过三个阶段，首先是预充电阶段，当锂电池处于电量较低的状态时，如果此时充电电流过大，会对电池造成一定的冲击，会缩短电池的使用寿命，因此需要一段时间的预充电，使电池内的电荷量逐渐稳定，因此就需要在这一过程中，要将充电功率维持在一个稳定的状态。
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。
基于遗传算法的小区电动汽车有序充电策略
·电动汽车与充电桩·
电器与能效管理技术（ 2019No． 10）
基于遗传算法的小区电动汽车 有序充电策略
王劲峰， 谢诗雨， 李君豪， 熊双菊， 唐 阳 （ 三峡大学 电气与新能源学院，湖北 宜昌 443002）
摘 要： 为了保证小区电动汽车充电时变压器不过载，提出基于遗传算法的小区电动 汽车有序充电控制方法。在综合考虑用户充电需求的基础上，以不改变变压器供电容量和 “削峰填谷”为目标，采用蒙特卡洛法模拟负荷并采用遗传算法求解电动汽车的最优充电时 间，以实现小区内电动汽车的有序充电。分析结果表明，相比无序充电，所提方法能够在不 改变变压器供电容量下，满足用户充电需求，并有效地实现“削峰填谷”。
谢诗雨（ 1995—） 女，硕士研究生，从事家庭能源优化控制研究。 李君豪（ 1994—） ，男，硕士研究生，从事磷酸铁锂电池应用研究。
— 47 —
电器与能效管理技术（ 2019No． 10）
·电动汽车与充电桩·
杂化。由于无序充电会造成变压器过载，因此需 要计算每辆电动汽车的充电时间并进行有序充电 控制。遗传算有序充电中，可以求出每辆电动汽车的最优充 电时间且保证变压器不过载。
安全稳定与经济运行［2］。 针对电动汽车有序充电的研究也在开展中。
文献［3-4］均采用分时电价引导用户进行充电，从 而实现有序充电管理。文献［5-6］考虑到用户的 充电满意度，以充电费用最低和充电时间最短为 优化目标制定了优化策略。未来小区将成为电动 汽车充电的主要场所之一，针对小区电动汽车充 电问题，文 献［7 -8］虽 然 考 虑 到 了 变 压 器 供 电 容 量，但将其作为约束条件，会导致求解过程过于复
An Orderly Charging Control Strategy for Electric Vehicles in Ｒesidential Area Based on Genetic Algorithm
电器与能效管理技术（ 2019No． 10）
基于遗传算法的小区电动汽车 有序充电策略
王劲峰， 谢诗雨， 李君豪， 熊双菊， 唐 阳 （ 三峡大学 电气与新能源学院，湖北 宜昌 443002）
摘 要： 为了保证小区电动汽车充电时变压器不过载，提出基于遗传算法的小区电动 汽车有序充电控制方法。在综合考虑用户充电需求的基础上，以不改变变压器供电容量和 “削峰填谷”为目标，采用蒙特卡洛法模拟负荷并采用遗传算法求解电动汽车的最优充电时 间，以实现小区内电动汽车的有序充电。分析结果表明，相比无序充电，所提方法能够在不 改变变压器供电容量下，满足用户充电需求，并有效地实现“削峰填谷”。
谢诗雨（ 1995—） 女，硕士研究生，从事家庭能源优化控制研究。 李君豪（ 1994—） ，男，硕士研究生，从事磷酸铁锂电池应用研究。
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电器与能效管理技术（ 2019No． 10）
·电动汽车与充电桩·
杂化。由于无序充电会造成变压器过载，因此需 要计算每辆电动汽车的充电时间并进行有序充电 控制。遗传算有序充电中，可以求出每辆电动汽车的最优充 电时间且保证变压器不过载。
安全稳定与经济运行［2］。 针对电动汽车有序充电的研究也在开展中。
文献［3-4］均采用分时电价引导用户进行充电，从 而实现有序充电管理。文献［5-6］考虑到用户的 充电满意度，以充电费用最低和充电时间最短为 优化目标制定了优化策略。未来小区将成为电动 汽车充电的主要场所之一，针对小区电动汽车充 电问题，文 献［7 -8］虽 然 考 虑 到 了 变 压 器 供 电 容 量，但将其作为约束条件，会导致求解过程过于复
An Orderly Charging Control Strategy for Electric Vehicles in Ｒesidential Area Based on Genetic Algorithm
改善配电网负荷特性的充电站有序充电优化策略_杨玉青
杨玉青，等
改善配电网负荷特性的充电站有序充电优化策略
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序充电方法计算速度更快；文献[8]提出了时序最优 潮 流 （ Time Coordinated Optimal Power Flow, TCOPF） 的方法， 通过对 PHEV （Plug-in Hybrid EV） 的储能单元进行控制以及改变变压器分接头的操作 来进行有序控制；文献[9]提出在以换电站作为储能 系统的区域独立供电系统中，以经济利益最大化作 为目标函数，得到区域独立供电系统的运营方案； 文献[10]以负荷峰谷差最小为目标函数，提出利用 动态插值的方法进行有序充电控制。文献 [11]提出 以充电站运营经济最大化为优化目标，以配电变压 器容量和用户需求为约束的有序充电方案。 在上述研究中，大部分优化过程是离线的。离 线运行是指在每天运营之前提前得到有序充电方 案。由于实际的充电站运营情况往往不能和预测情 况完全一致，因此离线控制过程一般不够精确，有 必要提出一种在线的实时运营方案。 本文旨在提出一种充电站动态有序充电的优 化方法，以配电网负荷方差最小为优化目标，以充 电站的规模、用户需求等为约束条件，基于粒子群 优化算法建立优化模型，降低快速充电站对配电网 负荷波动造成的不利影响，在实现电动汽车有序充 电控制的同时，有效改善配电网的负荷特性。
LDgrid i 表示第 i 时刻的常规负荷值，是负荷预测的
结果， 不随优化过程而改变；LDstation i 表示第 i 时刻 的充电站负荷，随优化结果实时变动。其中，充电 站负荷忽略照明等日常负荷。 1.3 动态优化的约束条件 本文中主要以充电站规模、电动汽车用户的需 求等为约束条件，如下： (1) 要求充电站所在配电网下的总负荷要小于 变压器的配电容量。 LDmax ST (3) 式中： LDmax 表示配电网总负荷峰值； ST 表示配电 变压器容量。 (2) 要求所有的时间参数符合电动汽车的运行 规律。Tin -j 、Tstart -j 、Tc-j 、Twait -j 和 Tout -j 分别为第 j 辆车进入充电站的时刻、起始充电时刻、充电持续 时间、在充电站可以等待的时间以及离开充电站的 时刻，则显然有 (4) Tout -j Tin -j Twait -j
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Ｊ Ｎ
（ ｍ ａ ｘ Ｓｎ ＰΔ ｔ ｃ ｐ ｊ ｊ ｊ－ ｊ） ∑ ∑Ｃｎ
ｊ＝１ ｎ＝１
（ ） １
模型及控制算法 ２ 有序充电控制策略 、
２． １ 控制策略 设充电站内所有充电机的额定充电功率均为 配 电 变 压 器 的 额 定 容 量 为 ＳＴ ， 充电负荷功率因 Ｐ， 数平均为λ。 锂电池一般 采 用 三 段 式 充 电 方 法 进 行 充电 ， 分别是预充电阶段 、 恒流充电阶段和恒压充电 １ ３］ 。 当从较低的起始荷电 状 态 开 始 充 电 时 ， 为 阶段 ［ 了避免大电流对电 池 的 冲 击 ， 一般需要经过短时间 的预充电阶段 。 在 恒 流 充 电 阶 段 ， 电池的两端电压 因此该过程充电功率基本维持不变 。 基本维持不变 ， 当荷电状态接近 １ 时 ， 电池进入恒压阶段进行充电 ， 该阶段充电功率持 续 减 小 ， 但该阶段占整个充电时 间的比例非常小 。 因 此 ， 本文研究假设充电过程为 １ ４］ ， 恒功率充电 ［ 以此计算得到的充 电 决 策 基 本 能 够 保证客户的充电需求 。 根据变压器历史 常 规 负 荷 （ 除电动汽车负荷以 ） ， 外的其他负荷 数 据 可 预 测 当 日 ９ ６点常规负荷曲 。用 Ａ 线， 时间间隔为 １ 表示一日中第 ５ｍ ｉ ｎ ｊ（ ｊ＝ ｊ ， ， …， ） １２ ９ ６ 个时间段内允许充电站对电动汽车充电 的功率占变压器 容 量 的 比 例 ， 取 值。 对 Ａ ０， １］ ｊ 在［ ， 。 配有专供配电变压器的电动汽车充电站 Ａ ｊ ＝１ 充电站当日的电价信息主要包括充电站从电网 购电的电价和向电 动 汽 车 用 户 收 取 的 充 电 电 价 ， 分 ， ， ， …， 。 别用ｃ 和 表示 ＝１ ２ ９ ６ ｐｊ ｊ ｊ 根据当前时间与充电站内所有车辆的预期停留 时间设定值 ， 确定从 当 前 时 刻 起 的 所 有 车 辆 停 留 时 间的最大值ｔ 得 到 充 电 协 调 控 制 的 时 间 段 数 Ｊ， ｍ ａ ｘ， 系统每 １ 则 Ｊ＝ ５ｍ ｉ ｎ 改变一次充电状态 ，
式中 ： Ｃ ｎ ｊ 为第ｎ 个充电机以当前时刻为起始 点 的 第 ， 个时间段的控制决策 Ｃ ｊ ｎ ｊ ＝１ 表 示 该 充 电 机 开 启 ， Ｃ ｔ为一个时间段的长 Δ ｎ ｊ ＝０ 表 示 该 充 电 机 关 闭 ； ， 。 度 本文取 １ ５ｍ ｉ ｎ 配电变压器容量约束如下 ：
Ｎ
ｎ＝１
１ 充电站有序充电目标与输入信息
一般电动汽车充电站的结构为在配电变压器下
— ３ ８ —
· 绿色电力自动化 · 徐智威 ， 等 充电站内电动汽车有序充电策略
接有常规负荷和电动汽车充电负荷 。 对于配有专供 配电变压器的充电站 ， 常规负荷较小 ， 可忽略 。 作为电动汽车充电服务的提供商， 电动汽车充 电站按照充电电价 收 取 充 电 服 务 的 费 用 ， 按购电电 通过两者的差价实现盈利 。 价向电网公司支付电费 ， 设充电站有 Ｎ 台充电机 ， 每当有新的电动汽车 …， 客户接入 充 电 站 第 ｎ 台 （ 充 电 机 时， ｎ＝１， ２， Ｎ） 充电控制系统可通过客户电动汽车上的电池管理系 以及电池当前荷电状 统获取电动汽车电池容量 Ｂ ｎ， 态 Ｙｎ， 即电动汽车 当 前 电 池 电 量 与 其 电 池 总 容 量 Ａ（ ） 。 的比例 为了制定电动汽车有序充电策略 ， 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ｔ ｎ 以及客户离开时期望的电动汽车电池荷 电状态 Ｙｎ， 以满足客户需求以及充 Ｄ 。 在此 基 础 上 ， ， 电站变压器不过载为前提 通过有序充电控制 ， 实现 充电站经济效益的最大化 。
电站状态 矩 阵 Ｓ， 其元素Ｓ ｎ ｊ为从当前时刻算起第 Ｓ ｊ 个时间段上充 电 机ｎ 的 停 车 状 态 ： ｎ ｊ ＝１ 表 示 有 。 车； 表示无车 Ｓ ｎ ｊ ＝０ ， 每隔 １ 充电站内电动汽车充电控制系 统 ５ｍ ｉ ｎ 用户需求 、 电网负 根据充电站内电动汽车停车状况 、 载和电价信息 ， 调用有序充电优化程序 ， 计算确定每 从 台充电机在未来 Ｊ 个 时 间 段 内 充 电 和 停 机 状 态 ， 而实现电动汽车充电站运营效益最大化 。 ２． ２ 数学优化模型 以充 电 站 的 运 营 经 济 效 益 最 大 化 为 目 标 ， 目标 函数如下 ：
徐智威 ，胡泽春 ，宋永华 ，罗卓伟 ，占恺峤 ，石 恒
（ ） 清华大学电机系 ，北京市 １ ０ ０ ０ ８ ４
摘要 ：以充电站运营收益最大化为目标 ， 以配电变压器容量及最大限度满足用户充电需求为约束 ， 条件 建立了充电站内电动汽车有序充电的数学模型 。 根据用户充电规律 ， 采用蒙特卡洛模拟法模 拟用户充电需求 ， 对电动汽车在有序充电和无序充电 ２ 种情形下 充 电 站 运 行 的 经 济 效 益 及 配 电 变 压器负载情况进行了仿真计算和分析 。 研究结果表明 ， 通过动态响应电网分时电价 ， 有序充电控制 方法可显著提高电动汽车充电站的经济效益 ， 并具备很高的计算效率 。 同时 ， 由于相对便宜电价的 夜间采用有序充电方式也可能使大量的电动汽车集中充电而导致另外一个用电高峰的出现 。 激励 ， 关键词 ：电动汽车 ；充电站 ；有序充电 ；经济效益 ；蒙特卡洛模拟法
［ ］ １ ２ －
；修回日期 ： 。 收稿日期 ： ２ ０ １ １ ０ ３ ０ ３ ２ ０ １ １ １ ２ ０ ７ － － － － 国家 高 技 术 研 究 发 展 计 划 （ ８ ６ ３ 计 划 ）资 助 项 目 （ ；国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 ２ ０ １ １ ＡＡ ０ ５ Ａ １ １ ０） （ ） ； ； 质检公益科研专项项目 （ 国家电网 ５ １ １ ０ ７ ０ ６ ０ ２ ０ １ ０ １ ０ ２ ３ ２） 公司 科 技 项 目 ；已 申 请 国 家 发 明 专 利 （ 专 利 申 请 号： ） 。 Ｃ Ｎ ２ ０ １ １ １ ０ ０ ２ ３ ６ ６ ８． ４
第３ ６ 卷 第 １ １期 ２ ０ １ ２年６月１ ０日
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ６ Ｎ ｏ ． １ １ Ｊ ｕ ｎ ｅ １ ０， ２ ０ １ ２
： ／ ． ｉ ｓ ｓ ｎ． １ ０ ０ ０ Ｄ Ｏ Ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ １ ０ ２ ６． ２ ０ １ ２． １ １． ０ ０ ７ － ｊ
充电站内电动汽车有序充电策略
…， ２， Ｊ ∑Ｃ Ｓ Ｐ ≤ ＡＳ λ ｊ ＝ １，
ｎ ｊ ｎ ｊ ｊ
Ｔ
（ ） ２
式中 ： λ 为充电负荷的平均功率因数 。 在 Ｊ 个时间段内 ， 被充电的电动汽车的电池荷 电状态应当至少达到充电开始时所需求的最终荷电 状态 Ｙｎ， 同时 在 充 满 的 情 况 下 应 该 停 止 充 电 。 充 Ｄ， 电需求约束如下 ：
用这种控制方式可有效降低配电系统运行损耗 。 文 ］ 献［ 在分析配电 系 统 馈 线 网 络 损 耗 、 配电网负载 １ ０ 率以及负荷波动方 差 三 者 之 间 关 系 的 基 础 上 ， 研究 用于降低损耗的有序充电控制方法 。 在不影响电动 文献［ 提出通 汽车动力电池使用寿 命 的 基 础 上 ， １ １］ 过有序充 电 控 制 方 法 降 低 电 动 汽 车 用 户 的 充 电 成 本， 并研究了电动汽 车 提 供 辅 助 服 务 的 有 序 充 放 电 控制方法 。 另一方面 ， 利用电动汽车有序充电控制 ， 可以与新能源出力 配 合 ， 降低因为新能源出力不确 定性与电动汽车充电时空分布不确定性对电网造成 ］ 的负面影响 。 文献 ［ 研究了考虑电动汽车充电以 １ ２ 及风电出力不确定性的随机经济调度问题 。 随着 电 动 汽 车 的 发 展 ， 采用集中控制方式对数 量巨大的电动汽车进行有序充电控制将对电网电动 汽车控制中心的计算能力提出很高的要求 。 同时较 大区域内电动汽车与控制中心的实时通信速度和可 靠性也面临挑战 。 相 反 ， 作为只有相对少量电动汽 车的充电场所 ， 充电 站 能 够 迅 速 实 时 采 集 电 动 汽 车 充电信息 ， 并根据电网实时状态 ， 兼顾客户的充电需 求， 对其进行有序充电控制 。 以此为基础 ， 结合分站 分区控制便能迅速而经济地实现区域电网的有序充 电协调控制 。 本文旨在研究电 动 汽 车 充 电 站 （ 特别是配备多 个充电桩和充电监 控 系 统 的 停 车 场 ） 的有序充电协 。 调控制策 略 以 充 电 站 运 行 经 济 效 益 最 大 化 为 目 标， 以变压器运行不 过 载 以 及 最 大 限 度 满 足 电 动 汽 车用户充电需求为 约 束 条 件 ， 建立电动汽车有序充 电控制的优化模型 ， 从而实现充电站内电动汽车的 协调充电控制 。
０ 引言
温室 气 体 的 过 度 排 放， 导致全球气候变暖趋势 。 加剧 电动汽车作为新一代的交通工具 ， 其在节 能减排 、 减少人类对传统化石能源的依赖方面 ， 相较 。 ， 传统汽车具备不 可 比 拟 的 优 势 目 前 世 界 各 国 纷 纷出台相应政策 ， 推动电动汽车的发展与应用 。 ， 可以预计 随着未来电动汽车的普及 ， 大规模电 动汽车接入电网充电将对电力系统的规划与运行产 重要影响之一在于大规 生不可忽视的影 响 。 其 中 ， 模电动汽车充电将 带 来 新 一 轮 的 负 荷 增 长 ， 尤其是 电动汽车在高峰期充电将进一步加剧电网负荷峰谷 ］ ３ ４ － 、 差， 可能导致配电网线路过载 、 电压跌落 ［ 配电网 ［ ］ ［ ］ ５ ６ ７ ８ － － 、 损耗增 加 配电变压器过载 等 一 系 列 问 题。 另一方面 ， 电动汽车作为新型的移动负载 ， 其充电行 ， 为具有较强的时空 不 确 定 性 大 量 电 动 汽 车 的 广 泛 接入必将加大电网的运行控制难度 。 电动汽车有序 充电控制对于降低 电 网 运 行 风 险 ， 提高电网运行效 益与可靠性具有重要意义 。 对于在充电站 （ 包括安装有多个充电桩和充电 监控系统的停车场 ， 下文统称为充电站 ） 中实现电动 汽车有序充电控制是必要的 。 有序充电的控制方式 ］ 多样 ， 文献 ［ 将每一辆电动汽车看做独立的能源消 ９ 其充电统一由电动汽车控制中心实时控制 ， 利 费者 ，
（ ｍ ａ ｘ Ｓｎ ＰΔ ｔ ｃ ｐ ｊ ｊ ｊ－ ｊ） ∑ ∑Ｃｎ
ｊ＝１ ｎ＝１
（ ） １
模型及控制算法 ２ 有序充电控制策略 、
２． １ 控制策略 设充电站内所有充电机的额定充电功率均为 配 电 变 压 器 的 额 定 容 量 为 ＳＴ ， 充电负荷功率因 Ｐ， 数平均为λ。 锂电池一般 采 用 三 段 式 充 电 方 法 进 行 充电 ， 分别是预充电阶段 、 恒流充电阶段和恒压充电 １ ３］ 。 当从较低的起始荷电 状 态 开 始 充 电 时 ， 为 阶段 ［ 了避免大电流对电 池 的 冲 击 ， 一般需要经过短时间 的预充电阶段 。 在 恒 流 充 电 阶 段 ， 电池的两端电压 因此该过程充电功率基本维持不变 。 基本维持不变 ， 当荷电状态接近 １ 时 ， 电池进入恒压阶段进行充电 ， 该阶段充电功率持 续 减 小 ， 但该阶段占整个充电时 间的比例非常小 。 因 此 ， 本文研究假设充电过程为 １ ４］ ， 恒功率充电 ［ 以此计算得到的充 电 决 策 基 本 能 够 保证客户的充电需求 。 根据变压器历史 常 规 负 荷 （ 除电动汽车负荷以 ） ， 外的其他负荷 数 据 可 预 测 当 日 ９ ６点常规负荷曲 。用 Ａ 线， 时间间隔为 １ 表示一日中第 ５ｍ ｉ ｎ ｊ（ ｊ＝ ｊ ， ， …， ） １２ ９ ６ 个时间段内允许充电站对电动汽车充电 的功率占变压器 容 量 的 比 例 ， 取 值。 对 Ａ ０， １］ ｊ 在［ ， 。 配有专供配电变压器的电动汽车充电站 Ａ ｊ ＝１ 充电站当日的电价信息主要包括充电站从电网 购电的电价和向电 动 汽 车 用 户 收 取 的 充 电 电 价 ， 分 ， ， ， …， 。 别用ｃ 和 表示 ＝１ ２ ９ ６ ｐｊ ｊ ｊ 根据当前时间与充电站内所有车辆的预期停留 时间设定值 ， 确定从 当 前 时 刻 起 的 所 有 车 辆 停 留 时 间的最大值ｔ 得 到 充 电 协 调 控 制 的 时 间 段 数 Ｊ， ｍ ａ ｘ， 系统每 １ 则 Ｊ＝ ５ｍ ｉ ｎ 改变一次充电状态 ，
式中 ： Ｃ ｎ ｊ 为第ｎ 个充电机以当前时刻为起始 点 的 第 ， 个时间段的控制决策 Ｃ ｊ ｎ ｊ ＝１ 表 示 该 充 电 机 开 启 ， Ｃ ｔ为一个时间段的长 Δ ｎ ｊ ＝０ 表 示 该 充 电 机 关 闭 ； ， 。 度 本文取 １ ５ｍ ｉ ｎ 配电变压器容量约束如下 ：
Ｎ
ｎ＝１
１ 充电站有序充电目标与输入信息
一般电动汽车充电站的结构为在配电变压器下
— ３ ８ —
· 绿色电力自动化 · 徐智威 ， 等 充电站内电动汽车有序充电策略
接有常规负荷和电动汽车充电负荷 。 对于配有专供 配电变压器的充电站 ， 常规负荷较小 ， 可忽略 。 作为电动汽车充电服务的提供商， 电动汽车充 电站按照充电电价 收 取 充 电 服 务 的 费 用 ， 按购电电 通过两者的差价实现盈利 。 价向电网公司支付电费 ， 设充电站有 Ｎ 台充电机 ， 每当有新的电动汽车 …， 客户接入 充 电 站 第 ｎ 台 （ 充 电 机 时， ｎ＝１， ２， Ｎ） 充电控制系统可通过客户电动汽车上的电池管理系 以及电池当前荷电状 统获取电动汽车电池容量 Ｂ ｎ， 态 Ｙｎ， 即电动汽车 当 前 电 池 电 量 与 其 电 池 总 容 量 Ａ（ ） 。 的比例 为了制定电动汽车有序充电策略 ， 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ｔ ｎ 以及客户离开时期望的电动汽车电池荷 电状态 Ｙｎ， 以满足客户需求以及充 Ｄ 。 在此 基 础 上 ， ， 电站变压器不过载为前提 通过有序充电控制 ， 实现 充电站经济效益的最大化 。
电站状态 矩 阵 Ｓ， 其元素Ｓ ｎ ｊ为从当前时刻算起第 Ｓ ｊ 个时间段上充 电 机ｎ 的 停 车 状 态 ： ｎ ｊ ＝１ 表 示 有 。 车； 表示无车 Ｓ ｎ ｊ ＝０ ， 每隔 １ 充电站内电动汽车充电控制系 统 ５ｍ ｉ ｎ 用户需求 、 电网负 根据充电站内电动汽车停车状况 、 载和电价信息 ， 调用有序充电优化程序 ， 计算确定每 从 台充电机在未来 Ｊ 个 时 间 段 内 充 电 和 停 机 状 态 ， 而实现电动汽车充电站运营效益最大化 。 ２． ２ 数学优化模型 以充 电 站 的 运 营 经 济 效 益 最 大 化 为 目 标 ， 目标 函数如下 ：
徐智威 ，胡泽春 ，宋永华 ，罗卓伟 ，占恺峤 ，石 恒
（ ） 清华大学电机系 ，北京市 １ ０ ０ ０ ８ ４
摘要 ：以充电站运营收益最大化为目标 ， 以配电变压器容量及最大限度满足用户充电需求为约束 ， 条件 建立了充电站内电动汽车有序充电的数学模型 。 根据用户充电规律 ， 采用蒙特卡洛模拟法模 拟用户充电需求 ， 对电动汽车在有序充电和无序充电 ２ 种情形下 充 电 站 运 行 的 经 济 效 益 及 配 电 变 压器负载情况进行了仿真计算和分析 。 研究结果表明 ， 通过动态响应电网分时电价 ， 有序充电控制 方法可显著提高电动汽车充电站的经济效益 ， 并具备很高的计算效率 。 同时 ， 由于相对便宜电价的 夜间采用有序充电方式也可能使大量的电动汽车集中充电而导致另外一个用电高峰的出现 。 激励 ， 关键词 ：电动汽车 ；充电站 ；有序充电 ；经济效益 ；蒙特卡洛模拟法
［ ］ １ ２ －
；修回日期 ： 。 收稿日期 ： ２ ０ １ １ ０ ３ ０ ３ ２ ０ １ １ １ ２ ０ ７ － － － － 国家 高 技 术 研 究 发 展 计 划 （ ８ ６ ３ 计 划 ）资 助 项 目 （ ；国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 ２ ０ １ １ ＡＡ ０ ５ Ａ １ １ ０） （ ） ； ； 质检公益科研专项项目 （ 国家电网 ５ １ １ ０ ７ ０ ６ ０ ２ ０ １ ０ １ ０ ２ ３ ２） 公司 科 技 项 目 ；已 申 请 国 家 发 明 专 利 （ 专 利 申 请 号： ） 。 Ｃ Ｎ ２ ０ １ １ １ ０ ０ ２ ３ ６ ６ ８． ４
第３ ６ 卷 第 １ １期 ２ ０ １ ２年６月１ ０日
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ６ Ｎ ｏ ． １ １ Ｊ ｕ ｎ ｅ １ ０， ２ ０ １ ２
： ／ ． ｉ ｓ ｓ ｎ． １ ０ ０ ０ Ｄ Ｏ Ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ １ ０ ２ ６． ２ ０ １ ２． １ １． ０ ０ ７ － ｊ
充电站内电动汽车有序充电策略
…， ２， Ｊ ∑Ｃ Ｓ Ｐ ≤ ＡＳ λ ｊ ＝ １，
ｎ ｊ ｎ ｊ ｊ
Ｔ
（ ） ２
式中 ： λ 为充电负荷的平均功率因数 。 在 Ｊ 个时间段内 ， 被充电的电动汽车的电池荷 电状态应当至少达到充电开始时所需求的最终荷电 状态 Ｙｎ， 同时 在 充 满 的 情 况 下 应 该 停 止 充 电 。 充 Ｄ， 电需求约束如下 ：
用这种控制方式可有效降低配电系统运行损耗 。 文 ］ 献［ 在分析配电 系 统 馈 线 网 络 损 耗 、 配电网负载 １ ０ 率以及负荷波动方 差 三 者 之 间 关 系 的 基 础 上 ， 研究 用于降低损耗的有序充电控制方法 。 在不影响电动 文献［ 提出通 汽车动力电池使用寿 命 的 基 础 上 ， １ １］ 过有序充 电 控 制 方 法 降 低 电 动 汽 车 用 户 的 充 电 成 本， 并研究了电动汽 车 提 供 辅 助 服 务 的 有 序 充 放 电 控制方法 。 另一方面 ， 利用电动汽车有序充电控制 ， 可以与新能源出力 配 合 ， 降低因为新能源出力不确 定性与电动汽车充电时空分布不确定性对电网造成 ］ 的负面影响 。 文献 ［ 研究了考虑电动汽车充电以 １ ２ 及风电出力不确定性的随机经济调度问题 。 随着 电 动 汽 车 的 发 展 ， 采用集中控制方式对数 量巨大的电动汽车进行有序充电控制将对电网电动 汽车控制中心的计算能力提出很高的要求 。 同时较 大区域内电动汽车与控制中心的实时通信速度和可 靠性也面临挑战 。 相 反 ， 作为只有相对少量电动汽 车的充电场所 ， 充电 站 能 够 迅 速 实 时 采 集 电 动 汽 车 充电信息 ， 并根据电网实时状态 ， 兼顾客户的充电需 求， 对其进行有序充电控制 。 以此为基础 ， 结合分站 分区控制便能迅速而经济地实现区域电网的有序充 电协调控制 。 本文旨在研究电 动 汽 车 充 电 站 （ 特别是配备多 个充电桩和充电监 控 系 统 的 停 车 场 ） 的有序充电协 。 调控制策 略 以 充 电 站 运 行 经 济 效 益 最 大 化 为 目 标， 以变压器运行不 过 载 以 及 最 大 限 度 满 足 电 动 汽 车用户充电需求为 约 束 条 件 ， 建立电动汽车有序充 电控制的优化模型 ， 从而实现充电站内电动汽车的 协调充电控制 。
０ 引言
温室 气 体 的 过 度 排 放， 导致全球气候变暖趋势 。 加剧 电动汽车作为新一代的交通工具 ， 其在节 能减排 、 减少人类对传统化石能源的依赖方面 ， 相较 。 ， 传统汽车具备不 可 比 拟 的 优 势 目 前 世 界 各 国 纷 纷出台相应政策 ， 推动电动汽车的发展与应用 。 ， 可以预计 随着未来电动汽车的普及 ， 大规模电 动汽车接入电网充电将对电力系统的规划与运行产 重要影响之一在于大规 生不可忽视的影 响 。 其 中 ， 模电动汽车充电将 带 来 新 一 轮 的 负 荷 增 长 ， 尤其是 电动汽车在高峰期充电将进一步加剧电网负荷峰谷 ］ ３ ４ － 、 差， 可能导致配电网线路过载 、 电压跌落 ［ 配电网 ［ ］ ［ ］ ５ ６ ７ ８ － － 、 损耗增 加 配电变压器过载 等 一 系 列 问 题。 另一方面 ， 电动汽车作为新型的移动负载 ， 其充电行 ， 为具有较强的时空 不 确 定 性 大 量 电 动 汽 车 的 广 泛 接入必将加大电网的运行控制难度 。 电动汽车有序 充电控制对于降低 电 网 运 行 风 险 ， 提高电网运行效 益与可靠性具有重要意义 。 对于在充电站 （ 包括安装有多个充电桩和充电 监控系统的停车场 ， 下文统称为充电站 ） 中实现电动 汽车有序充电控制是必要的 。 有序充电的控制方式 ］ 多样 ， 文献 ［ 将每一辆电动汽车看做独立的能源消 ９ 其充电统一由电动汽车控制中心实时控制 ， 利 费者 ，