基于博弈論的插電式混合動(dòng)力汽車充電策略

插電式混合動(dòng)力汽車（PHEV）推廣應(yīng)用的一個(gè)主要障礙在于其充電時(shí)間的管理。大量PHEV接入電網(wǎng)，將使電網(wǎng)負(fù)荷增加18%，且隨時(shí)可能產(chǎn)生的過(guò)載將降低電網(wǎng)的可靠性，因此將PHEV的充電負(fù)荷轉(zhuǎn)移到電網(wǎng)的非高峰用電期是解決該問(wèn)題的有效方法。若能對(duì)充電負(fù)荷進(jìn)行控制，不僅有利于PHEV使用者對(duì)其電能消耗進(jìn)行管理，而且有利于公共事業(yè)部分對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷進(jìn)行管理。基于博弈論中的相關(guān)理論制定了PHEV充電策略，并通過(guò)仿真對(duì)該策略進(jìn)行了驗(yàn)證。

目前，電力市場(chǎng)中多采用動(dòng)態(tài)電價(jià)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，將電價(jià)設(shè)定為電網(wǎng)負(fù)荷的函數(shù)。因而，在制定PHEV充電策略時(shí)，可將電網(wǎng)最小化負(fù)荷這一目標(biāo)轉(zhuǎn)化為汽車使用者最小化充電成本。假設(shè)汽車使用者均愿意最小化各自的充電成本，且汽車使用者的充電時(shí)間是相互獨(dú)立且隨機(jī)的，因而該問(wèn)題類似于博弈論中的納什均衡，即非合作博弈均衡。假設(shè)PHEV充電時(shí)間在［a，b］區(qū)間，如晚上22點(diǎn)至早上7點(diǎn)，該假設(shè)的取值范圍只為了方便對(duì)所提出策略的理解，不影響其通用性，范圍可根據(jù)具體實(shí)例進(jìn)行改變。PHEV充電速率是個(gè)取決于充電器類型、電池尺寸等多種因素且隨時(shí)間變化的量，為簡(jiǎn)化計(jì)算將其設(shè)為定值。利用PHEV歷史充電時(shí)間，對(duì)PHEV當(dāng)天的充電時(shí)間進(jìn)行概率估計(jì)，估計(jì)時(shí)采用啟發(fā)式算法。選擇過(guò)去100天的充電開(kāi)始時(shí)間作為初始數(shù)據(jù)，并利用粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行概率估計(jì)，確定當(dāng)天的充電時(shí)間，協(xié)同其它PHEV的計(jì)算結(jié)果，將充電負(fù)荷轉(zhuǎn)移避開(kāi)電網(wǎng)峰值用電期。對(duì)該算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證時(shí)，選擇了1000個(gè)具有PHEV的家庭用電數(shù)據(jù)，汽車數(shù)據(jù)采用雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)PHEV，并將電價(jià)表示為電網(wǎng)總負(fù)荷的3次函數(shù)。仿真結(jié)果表明，所提出的策略能有效地將充電負(fù)載轉(zhuǎn)移至電網(wǎng)非高峰用電期，且顯示出較高的響應(yīng)速度。

刊名：IEEE Transactions on Smart Grid（英）

刊期：2014年第5期

作者：Shahab Bahrami

編譯：李臣