考虑不确定性因素的居民区电动汽车优化充电策略研究.pdf

中文摘要 摘 要 随着传统燃油汽车发展过程中带来石油资源供应危机以及环境污染问题，电 动汽车凭借其 “能耗低、污染小”的优点受到各国政府支持与推广。然而，由于 电动汽车充电行为在时间上和空间上存在着随机性和不确定性，大规模电动汽车 无序充电会给电网造成负荷增加、电网规划难度增加等诸多不利影响。论文针对 居民用户电动汽车优化充电策略开展研究，充分考虑居民区电动汽车充电行为的 不确定性，提出峰谷差最小的集中式日前优化充电策略和基于分层式多代理系统 的实时优化充电策略。 本文主要工作包括： ① 通过分析电动汽车充电特征，分别建立单辆电动汽车和多辆电动汽车无序 充电下充电负荷的数学模型，分析了电动汽车无序充电对电网的影响。针对大规 模电动汽车，以电动汽车的开始充电时间为优化对象，以电动汽车充电需求以及 可调控时段为约束，建立了峰谷差最小的集中式 日前优化充电策略。并在电动汽 车不同渗透率下验证了所提方法的有效性。 ② 针对有分布式光伏接入的用户系统，计及电动汽车充电的不确定性，分析 State of Charge, SOC 了电动汽车不同充电起始时间和不同初始荷电状态 （ ）对光伏 消纳以及家庭功率峰值的影响。以含光伏及电动汽车的居民区为研究对象，提出 基于分层式多代理系统的电动汽车实时优化充电策略。在所提分层式多代理系统 中，通过优化电动汽车充电功率，首先由下层用户代理考虑光伏就地消纳以及用 户充电经济性，建立了光伏利用最大化原则和充电费用最小化原则的两阶段优化 模型。由上层变压器代理考虑系统运行状态，建立了负荷波动最小的优化模型。 同时，建立了上级电网中心代理下发负荷干预指令时的优化模型。通过各层代理 之间的协同优化机制，实现电动汽车的有序充电。 ③ 针对计及光伏的优化充电模型中存在的不确定性因素，为提高优化结果的 准确性，提出基于事件检测的不确定性修正方法。基于加拿大渥太华地区用户的 出行特征，设置相应的仿真参数，验证本文所提优化充电策略的有效性。不同情 景下的结果对比表明，优化后的电动汽车充电行为在提高光伏消纳比例、减小用 户成本以及优化电网运行状态方面均取得了较好的优化效果。 关键词：电动汽车；优化充电；多代理系统；不确定性；事件检测 I 英文摘要 Abstract With the supply crisis of petroleum resources and environmental pollution problems brought by the development of traditional fuel vehicles, electric vehicles are supported and promoted by governments with their advantages of low energy consumption and low pollution. However, due to the randomness and uncertainty of the charging behavior of electric vehicles in time and space, the disorderly charging of large-scale electric vehicles will cause a lot of adverse effects, such as increasing load, increasing difficulty in grid planning. In this paper, the optimized charging strategy of residential electric vehi