黎鵬

摘 要：基于對(duì)動(dòng)態(tài)分時(shí)電價(jià)的電動(dòng)汽車充電站有序充電策略研究。首先，分析電動(dòng)汽車充電站有序充電將會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)以及電動(dòng)汽車更好發(fā)展產(chǎn)生具有重要意義。然后，對(duì)電動(dòng)汽車充電當(dāng)中的電池特性、出行習(xí)慣與要求特性等進(jìn)行闡述。最后，給出動(dòng)態(tài)分時(shí)電價(jià)的電動(dòng)汽車充電站有序充電有效策略，其中包括直接充電負(fù)荷控制策略與電價(jià)引導(dǎo)策略等。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；充電站；有序充電；分時(shí)電價(jià)

近年來隨著全球氣候變暖，自然災(zāi)害頻發(fā)，能源緊缺等問題日漸嚴(yán)重。人們?cè)絹碓阶⒅丨h(huán)境保護(hù)，綠色出行、低碳環(huán)保、維護(hù)生態(tài)平衡等意識(shí)逐漸提高。電動(dòng)汽車的使用能夠不依靠化石燃料，而且可以達(dá)到零排放的效果。電動(dòng)汽車的這一效果在全世界范圍內(nèi)受到關(guān)注，所以汽車已經(jīng)逐漸邁進(jìn)電動(dòng)時(shí)代。我國(guó)政府需要抓住機(jī)會(huì)，加大對(duì)電動(dòng)汽車的資金投入與技術(shù)投入，時(shí)刻關(guān)注電動(dòng)汽車發(fā)展動(dòng)向。根據(jù)相關(guān)調(diào)查預(yù)測(cè)表明，到2030年我國(guó)電動(dòng)汽車將會(huì)到達(dá)六千萬輛。大量電動(dòng)汽車沒有秩序的進(jìn)行充電，特別是在高峰期充電時(shí)，將會(huì)對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行造成影響，電動(dòng)汽車如何有序充電是人們面臨的一個(gè)重要問題。本文將針對(duì)動(dòng)態(tài)分時(shí)電價(jià)下，電動(dòng)汽車充電站有序充電策略進(jìn)行相應(yīng)闡述。

1 基于動(dòng)態(tài)分時(shí)電價(jià)的電動(dòng)汽車充電站有序充電的意義

因?yàn)殡妱?dòng)汽車能夠達(dá)到零排放，保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源的作用，所以在全世界范圍內(nèi)得到廣泛關(guān)注。大量電動(dòng)汽車一同充電時(shí)，將會(huì)對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成負(fù)荷，對(duì)其安全運(yùn)轉(zhuǎn)將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。尤其在電動(dòng)汽車的接入過程中，電網(wǎng)負(fù)荷將急劇增長(zhǎng)，如果在此時(shí)還缺少充電協(xié)調(diào)工作，那么電網(wǎng)的負(fù)荷峰谷差將會(huì)持續(xù)增加[1]。近些年，為解決大量電動(dòng)汽車充電時(shí)產(chǎn)生的電網(wǎng)問題，國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者結(jié)合用戶實(shí)際充電情況，給出一系列電動(dòng)汽車有序充電的有效策略。

例如，積極引進(jìn)有序充電基本概念，從而建設(shè)出以電動(dòng)汽車削峰填谷為最終目的的峰谷電價(jià)時(shí)段最優(yōu)化模型，然后再利用遺傳算法展開對(duì)時(shí)段方案規(guī)劃工作。還提出在小區(qū)內(nèi)建設(shè)充電樁方式，主要將配電線路與變電站符合均衡為最終目的，從而實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)電動(dòng)汽車的有序充電。在保證用戶需求得到滿足，配電變壓器容量控制在有效范圍內(nèi)的基礎(chǔ)上。建設(shè)局部峰谷差最小優(yōu)化模型，以及充電站效益最大化優(yōu)化模型?；趧?dòng)態(tài)分時(shí)電價(jià)下，保證用戶成本，保證電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)在有效范圍內(nèi)，進(jìn)而建設(shè)出充放電有效策略。采用各種有效電動(dòng)汽車充電站有序充電策略，不僅可以使電網(wǎng)安全得到有效保障，還可以保證電動(dòng)汽車的電能使用。

2 電動(dòng)汽車充電特性分析

2.1 電池特性

通常情況下，電動(dòng)汽車當(dāng)中的電池主要以鋰電池為主，而鋰電池經(jīng)常利用三段式充電法，在鋰電池充電過程中與恒功率充電大致相同。本文以具有標(biāo)志性的江淮iEV5等電動(dòng)汽車的電池為主，它的電池容量大概是每小時(shí)二十八千瓦，百公里耗電量大概為每小時(shí)十三千瓦，每個(gè)電池可以走兩百公里路程[2]。通常情況下，將會(huì)在五小時(shí)到八小時(shí)之內(nèi)充滿電量。電動(dòng)汽車在進(jìn)行充電時(shí)，充電站將會(huì)從電動(dòng)汽車當(dāng)中的電池管理系統(tǒng)中獲得真實(shí)有效電動(dòng)汽車電池?cái)?shù)據(jù)，從而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，進(jìn)而制定出科學(xué)合理的充電分時(shí)電價(jià)時(shí)段。與此同時(shí)，還要將降低電網(wǎng)谷峰差值作為電動(dòng)汽車有序充電的最終目的，如此可以降低電網(wǎng)的運(yùn)行成本與投資成本，進(jìn)一步提升充電設(shè)備的使

用率。

2.2 出行習(xí)慣與要求特性

用戶出行要求與出行習(xí)慣主要是指，用戶電動(dòng)汽車的行駛里程、出行時(shí)間以及返回時(shí)間等。各種各樣的因素將會(huì)對(duì)用戶電動(dòng)汽車充電時(shí)間產(chǎn)生直接影響，但是從目前電動(dòng)汽車發(fā)展當(dāng)中不難看出，電動(dòng)汽車出行的真實(shí)有效數(shù)據(jù)的收集仍然沒有得到有效保障，通常情況下，依然認(rèn)為電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車一樣，電動(dòng)汽車的使用對(duì)用戶的出行時(shí)間不會(huì)產(chǎn)生影響。因?yàn)殡妱?dòng)汽車充電將會(huì)對(duì)用戶利益以及電網(wǎng)企業(yè)利益產(chǎn)生影響，所以在對(duì)用戶電動(dòng)汽車充電進(jìn)行控制時(shí)，要盡可能降低電網(wǎng)谷峰差，而且還要保證電網(wǎng)安全運(yùn)轉(zhuǎn)，用戶充電需求也需要及時(shí)滿足電網(wǎng)分時(shí)定價(jià)可以根據(jù)用戶不同時(shí)段用電實(shí)際情況，制定不同電價(jià)水平，這樣不僅可以激勵(lì)發(fā)電部門以及用戶個(gè)人的削峰填谷，還可以使電力資源得到有效利用，起到節(jié)能環(huán)保的效果。

3 基于動(dòng)態(tài)分時(shí)電價(jià)的電動(dòng)汽車充電站有序充電有效策略

3.1 直接充電負(fù)荷控制策略

為降低電動(dòng)汽車在充電過程中對(duì)電網(wǎng)安全造成的影響，可以采用直接充電負(fù)荷控制方法，從而有效實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車充電站的有序充電。直接充電負(fù)荷控制法，主要是由電動(dòng)汽車充電服務(wù)運(yùn)營(yíng)商、以及配電網(wǎng)調(diào)度部門等，在對(duì)電動(dòng)汽車的分時(shí)充電電價(jià)，以及充電需求等進(jìn)行深入研究與分析前提下，對(duì)電動(dòng)汽車充電樁進(jìn)行直接控制，調(diào)整充電樁功率大小，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的有序充電[3]。在動(dòng)態(tài)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型以及二次規(guī)劃配電網(wǎng)前提下，對(duì)電動(dòng)汽車充電采用協(xié)調(diào)控制方式，可以有效節(jié)約電能，提高電能利用率。

通過對(duì)配電網(wǎng)負(fù)載率、符合波動(dòng)以及饋電網(wǎng)損算方面關(guān)系的研究，給出有效降低網(wǎng)損充電方式，并且電動(dòng)汽車能夠?qū)崿F(xiàn)有序快速充電。還可以以降低配電網(wǎng)網(wǎng)損為最終目的，研究出在線控制方法對(duì)電動(dòng)汽車有序充電進(jìn)行管理。同時(shí)可以利用電動(dòng)汽車換電模式兩階段，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車有序充電。集中求解將其接入到同一個(gè)變壓器當(dāng)中，采取少量電動(dòng)汽車有序充電數(shù)學(xué)模型。還要采用對(duì)偶上升的方式，對(duì)其進(jìn)行求解。目前直接充電負(fù)荷控制法，通過利用求解數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，將電動(dòng)汽車充電功率控制在有效范圍，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的有序

充電。

3.2 電價(jià)引導(dǎo)策略

為降低電動(dòng)汽車在充電過程中對(duì)電網(wǎng)安全造成的影響，可以在電動(dòng)汽車充電過程中采用電價(jià)引導(dǎo)法，從而有效實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的有序充電工作。電價(jià)引導(dǎo)法主要是電動(dòng)汽車充電服務(wù)供應(yīng)商，按照系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)電價(jià)實(shí)行分時(shí)優(yōu)惠政策，用戶可以根據(jù)電動(dòng)汽車電量實(shí)際情況進(jìn)行充電工作，進(jìn)而有效實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車有序充電。在我國(guó)深圳等發(fā)展較為迅速的城市，已經(jīng)開始實(shí)行電價(jià)引導(dǎo)策略，這樣可以將用戶電動(dòng)汽車充電時(shí)段轉(zhuǎn)移到夜間用電量較少時(shí)段，分時(shí)電價(jià)的時(shí)段以及費(fèi)率等不會(huì)隨著系統(tǒng)的運(yùn)作情況進(jìn)行調(diào)整[4]。經(jīng)過相關(guān)調(diào)查顯示，在靜態(tài)分時(shí)電價(jià)環(huán)境中，雖然可以將電動(dòng)汽車充電時(shí)段轉(zhuǎn)移到夜間電價(jià)較低時(shí)段，但是有可能造成夜間充電高峰，還是會(huì)給電網(wǎng)安全運(yùn)作造成影響。針對(duì)這一問題，可以采用以電網(wǎng)谷峰差最小為目的的谷峰電價(jià)時(shí)段有效方式。根據(jù)我國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展趨勢(shì)以及用戶實(shí)際情況中可以看出，未來電動(dòng)汽車充電樁以及充電站等會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)在停車場(chǎng)、商業(yè)地區(qū)以及居民住宅等，在這些地區(qū)將會(huì)有效實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車有序充電。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，因?yàn)殡妱?dòng)汽車能夠達(dá)到節(jié)能減排保護(hù)環(huán)境的效果，所以在全世界范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注。隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，電動(dòng)汽車充電問題逐漸顯現(xiàn)出來。大規(guī)模電動(dòng)汽車同時(shí)充電將會(huì)對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響，所以要及時(shí)給出有效策略，促進(jìn)我國(guó)電動(dòng)汽車更好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張靜，湯奕，陳成，項(xiàng)麗.考慮分時(shí)電價(jià)和系統(tǒng)峰谷差動(dòng)態(tài)約束的電動(dòng)汽車有序充電策略[J].電網(wǎng)與清潔能源，2014，30（05）：79-84+91.

[2]袁天馳，黃民德，郁亞樓.基于峰谷電價(jià)的小區(qū)多目標(biāo)有序充電策略[J].天津城建大學(xué)學(xué)報(bào)，2017（6）：443-447.

[3]李斌，劉暢，陳慧妙，等.基于混合整數(shù)規(guī)劃的電動(dòng)公交車快速充電站有序充電策略[J].電網(wǎng)技術(shù)，2016，40（9）：2623-2629.

[4]程杉，王賢寧，馮毅煁.電動(dòng)汽車充電站有序充電調(diào)度的分散式優(yōu)化[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2018，42（1）：39-46.