计及电动汽车不确定性的有序充电调度策略

第２９卷第３期２０１２年６月

现　代　电　力

Ｍｏｄｅｒｎ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ

Ｖｏｌ．２９　Ｎｏ．３

Ｊｕｎｅ　２０１２

文章编号：１００７－２３２２（２０１２）０３－００５７－０７文献标志码：Ａ中图分类号：ＴＭ７４４；ＴＭ７３２

计及电动汽车不确定性的有序充电调度策略

黄　润１，周　鑫２，严　正１，顾　洁３

（１．上海交通大学电力传输与功率交换控制教育部重点实验室，上海　２００２４０；

２．上海电力公司市区电网调控中心，上海　２０００８０；３．上海交通大学电气工程系，上海　２００２４０）

Ｔｈｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｃｈａｒｇｉｎｇ　Ｄｉｓｐａｔｃｈ　Ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｂｙ　Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ

Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅｓ

ＨＵＡＮＧ　Ｒｕｎ１，ＺＨＯＵ　Ｘｉｎ２，ＹＡＮ　Ｚｈｅｎｇ１，ＧＵ　Ｊｉｅ３

（１．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，

Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｊｉａｏ　Ｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２４０，Ｃｈｉｎａ；

２．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｍｕｎｉｃｉｐｌａ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００８０，Ｃｈｉｎａ；

３．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｊｉａｏ　Ｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２４０，Ｃｈｉｎａ）

摘　要：大量电动汽车的接入，对智能电网调度提出了新要

求。采用合理的充电调度策略可以充分发挥电动汽车在智能电网中削峰填谷等作用。在此背景下，首先分析影响电动汽车充电负荷的因素，根据电动汽车充电特性建立电动汽车充电负荷模型。然后，综合分析电动汽车用户的使用需求，在此基础上建立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。最后，以一标准３３节点配网测试系统为例，比较自由模式下和有序充电调度模型下电网负荷曲线，证明了所提出电动汽车充电调度模型在平滑电网等效负荷波动方面的有效性和可行性。

关键词：电力系统；电动汽车；充电负荷模型；有序充电调度；随机规划期望模型

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ａｃｃｅｓｓ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ　ｂｒｉｎｇｓ　ｎｅｗ　ｒｅｑｕｉｒｅ－ｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｍａｒｔ　ｇｒｉｄ　ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｃｈａｒｇｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙ　ｗｉｌｌ　ｍａｋｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ（ＥＶｓ）ｐｌａｙ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｅａｋ　ｌｏａｄ　ｓｈｉｆｔｉｎｇ　ｉｎ　ｓｍａｒｔ　ｇｒｉｄ．Ｔｈｅ　ＥＶｓ　ｃｈａｒ－ｇｉｎｇ　ｌｏａｄ　ｐｒｏｆｉｌｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔｓ　ｏｆ　ｃｈａｒｇｉｎｇ　ａｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄｆｉｒｓｔｌｙ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａｎｄ　ｌｏａｄ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ＥＶｓ　ｃｈａｒｇｉｎｇ　ｉｓ　ｔｈｅｎｂｕｉｌｔ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＥＶ　ｕｓｅｒｓ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ　ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ　ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｐｏｗｅｒ　ｆｌｏｗｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄ　ｂｙ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ　ｏｆＥＶｓ　ｃｈａｒｇｉｎｇ　ｉｓ　ｂｕｉｌｔ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｎｄ，ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　３３－ｂｕｓ　ｔｅｓｔ　ｓｙｓ－ｔｅｍ　ａｓ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ　ｌｏａｄ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｂｙｆｒｅｅ　ｍｏｄｅ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｃｈａｒｇｉｎｇ　ｄｉｓｐａｔｃｈ　ｍｏｄｅｌ　ａｒｅ　ｃｏｍ－ｐａｒｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｖｅｒｉｆｉｅｓ　ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ　ｄｉｓｐａｔｃｈｅｄ　ＥＶｓ　ｃｈａｒｇｉｎｇ　ｍｏｄｅｌ．

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ（ＥＶｓ）；ｃｈａｒｇｉｎｇｌｏａｄ　ｍｏｄｅｌ；ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｃｈａｒｇｉｎｇ　ｄｉｓｐａｔｃｈ；ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌｏｆ　ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ０　引　言

面对环境与能源问题，电动汽车（ＥＶ，ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）以其良好的环保、节能特性，成为现今国际汽车发展的潮流和热点之一。

电动汽车接入电网充电对电力系统的安全与经济带来了新的挑战。与传统负荷不同，电动汽车充电负荷在时间和空间上都具有不确定性，因此很有必要研究电动汽车充电负荷特性［１－３］。文献［４］根据电动汽车相关政策、发展趋势，以及不同类型电动汽车不同充电行为的充电功率，对中国未来电动汽车充电负荷水平进行了预测，但没有系统地分析大量电动汽车充电行为对电力系统运行的影响。

选择合理的充电调度控制策略，将会充分发挥电动汽车在智能电网中的作用，可以缩小日益增长的电力峰谷负荷差，提高输配电设备负荷利用率［５］。文献［６］从用户的角度出发，设计了一个充放电策略使得用户充电费用最低。文献［７］构建了以电力系统运行成本最小为目标，考虑电动汽车充放电行为的机组组合模型。文献［８］建立了在不考虑电网结构情况下，以调度电动汽车充电来消纳夜间过剩风电的电动汽车－风电协同调度模型。文献［９］采用蒙特卡罗法仿真研究了电动汽车充放电特性，搭建了计及电动汽车和风能机组不确定性的经济调度模型，但没有充分考虑电动汽车用户的充电需求。

本文主要就电动汽车入网充电行为对电网负荷