付麗

【摘 要】電動汽車有序充電過程是建立在電動汽車與充電站信息交互的基礎上的，在信息交互中會涉及到用戶的位置信息、行駛路線、車輛信息等，這些信息一旦被具有背景信息的攻擊者截取，很容易造成用戶的隱私泄露。因此，電動汽車有序充電涉及的信息安全問題也需要深入研究。本文圍繞電動汽車有序充電策略和與充電站交互過程中的信息安全問題，提出了相應的優(yōu)化策略和解決方案。

【關鍵詞】規(guī)?；?電動汽車;有序充電;策略優(yōu)化

1電動汽車有序充電優(yōu)化策略研究現(xiàn)狀

為最大限度的降低電動汽車無序充電負荷給配電網(wǎng)的造成的不利影響，對規(guī)?；妱悠嚨某潆娯摵蛇M行有序充電優(yōu)化控制至關重要。近年來，國內外學者關于電動汽車充電負荷有序充電優(yōu)化策略的研究工作大都體現(xiàn)在以下三個方面：一是從用戶角度提出優(yōu)化充電策略，在充分分析汽車的行駛特點和充電負荷的分布規(guī)律前提下，通過分時電價劃分原則，在滿足用戶充電需求的基礎上，使得充電費用最低;二是從電網(wǎng)的角度提出的優(yōu)化充電策略，其目標是通過建立以負荷峰值最小、系統(tǒng)負荷波動最小或網(wǎng)損最小等為目標函數(shù)對電動汽車充電行為進行調度以達到電網(wǎng)運行最優(yōu)的目的。三是將電動汽車作為分布式儲能電源向電網(wǎng)回饋電能（，V2G），其方法是通過與風、光等可再生能源發(fā)電、儲能裝置以及可控負荷一起進行協(xié)調優(yōu)化調度以放電形式與電網(wǎng)進行雙向能量交換，從而達到減小充電負荷對配電網(wǎng)的影響、發(fā)掘電網(wǎng)經(jīng)濟效益的目的。

2規(guī)?；妱悠囉行虺潆姴呗詢?yōu)化

2.1基于時空約束的電動汽車有序充電引導策略研究

為了簡化計算，假設電動汽車的行駛距離為電動汽車到充電站的直線距離;假設不考慮剩余電量和車輛類型的影響，所有的電動汽車的充電時間是電池容量從20%至100%所用時間;假設不考慮道路交通狀況的影響，所有電動汽車的平均行駛速度相同;假設不考慮用地條件和投資規(guī)模的限制，所有充電站內充電樁的數(shù)目為定值。本節(jié)主要對電動汽車有序充電選擇策略分析，并在此基礎上建立了充分考慮電動汽車充電行駛路徑、電動汽車充電站內排隊等待時間和電動汽車充電過程的充電行為總用時最短的的充電選擇數(shù)學模型。電動汽車選擇充電站時可能面臨兩種不佳狀況：①若只考慮距離最近的充電站，可能會因為充電站中同時服務的電動汽車過多而產(chǎn)生等待情況;②若優(yōu)先考慮其他可能處于空閑狀態(tài)或排隊很少的充電站，如果路程比較遠，行駛時間就會較長。這兩種方案都可能存在耗時長的問題，會影響用戶的正常出行。為了解決以上問題，提出了綜合考慮充電站的排隊情況和電動汽車與充電站的距離長度，提出了一種最佳充電站選擇策略，該策略是以交通網(wǎng)信息和電動汽車定位信息為基礎，使電動汽車在最短時間內完成充電行為。通過對電動汽車充電行為全過程進行數(shù)學建模、理論分析和數(shù)值仿真，研究表明，與采用就近充電選擇策略相比，本節(jié)所提出的充電選擇模型TSCSM能夠有效縮短用戶獲得充電服務的時間，提高用戶的出行便利性，有利于電動汽車的規(guī)?；l(fā)展。但隨著全球對電動汽車的關注熱度的提高，未來電動汽車的數(shù)量將是極大的。

2.2基于聚類的大規(guī)模電動汽車有序充電調度策略優(yōu)化

電動汽車的大規(guī)模充電對于電動汽車有序充電控制的計算能力要求較高，而且要求實時信息及時準確的傳遞。這要求充電站在短時間內考慮各方面約束，處理較多數(shù)據(jù)，得出最優(yōu)的有序充電協(xié)調控制策略。為了簡化大規(guī)模電動汽車充電調度策略的計算，本文對電動汽車充電調度的應用場景做出如下假設：（a）充電站。將某區(qū)域內位置上相近的分散充電樁視為一個虛擬充電站，充電站內有若干充電樁接有充電頭可供充電，不區(qū)分快慢充的時間影響。（b）待充電車輛。區(qū)域內某時刻共有待充電汽車N輛，假設不考慮剩余電量和車輛類型的影響，所有的電動汽車的充電時間是電池容量從20%至100%所用時間。建立準確的大規(guī)模電動汽車充電調度數(shù)學模型是有效求解問題的基礎，針對模型尋找合適的求解方法是解決大規(guī)模電動汽車充電調度問題的關鍵，本節(jié)主要介紹大規(guī)模電動汽車充電調度數(shù)學模型及其優(yōu)化算法。通過對電動汽車充電行為和充電站的利用率進行數(shù)學建模、理論分析和數(shù)值仿真，研究表明，相比較于對每個電動汽車使用遺傳算法求解，本文所提出的電動汽車聚類方法能夠更快地向用戶提供最佳的充電站，提高用戶的出行便利性，有利于電動汽車的規(guī)?；l(fā)展。

2.3電動汽車有序充電過程安全策略設計

電動汽車有序充電是結合電動汽車自身情況和充電站信息引導電動汽車選擇充電地點或者向電動汽車提供最佳充電地點的過程。A.車載終端與充電管理中心建立通信連接，具體步驟包括：在傳輸層和應用層之間應用重新設計的SSL握手協(xié)議，用于保障數(shù)據(jù)的機密性、完整性，并且實現(xiàn)電動汽車車載終端和充電管理中心的身份認證。使用SSL握手協(xié)議在握手過程中完成對通信雙方的身份認證，協(xié)商即將使用的加密算法，該握手協(xié)議是在數(shù)據(jù)傳輸之前完成。B.充電管理中心接收充電請求，具體內容包括：在電動汽車車載終端與充電管理中心之間建立連接之后，開始數(shù)據(jù)傳輸過程。電動汽車用戶通過電動汽車車載終端向電動汽車充電管理中心網(wǎng)關發(fā)送經(jīng)過公鑰加密并封裝成幀的充電請求，充電管理中心網(wǎng)關接收用戶的充電請求并解密，然后傳送至管理系統(tǒng)的計算中心，充電請求包括：電動汽車用戶身份信息、用戶的地理位置、剩余電量、車型等信息。其中，對充電請求數(shù)據(jù)加密使用的是IPSec協(xié)議的基本協(xié)議ESP協(xié)議，該協(xié)議可為數(shù)據(jù)包提供加密功能。采用隧道方式包括IP數(shù)據(jù)包，可對IP數(shù)據(jù)包整體采用安全方法。原始IP數(shù)據(jù)包的IP頭和IP包數(shù)據(jù)載荷都被加密封裝成新數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)，在加密后的IP數(shù)據(jù)報前面添加加密算法用到的初始化向量IV，新數(shù)據(jù)包還將添加新的IP頭，ESP報頭和ESP完整性校驗ICV。C.充電站側信息獲取，具體步驟包括：C1.充電管理中心的計算中心接收到充電請求信息后，計算出電動汽車可行駛范圍，并在GIS地圖中找到可行駛范圍內的所有充電站，記錄編號ID并排成列表。特別地，GIS地圖上會標明各個充電站的編號ID和位置，當然，GIS地圖會定時更新。C2.充電管理中心向數(shù)據(jù)中心發(fā)送訪問請求，訪問請求包括：充電站編號ID、充電站地址、站內剩余車輛數(shù)、站內充電樁狀態(tài)（在充和空閑數(shù)量）。C3.數(shù)據(jù)中心的防火墻對來自充電管理中心的訪問請求數(shù)據(jù)包的源/目的IP地址、源/目的端口進行檢測，如果訪問合法，則從數(shù)據(jù)庫服務器中查詢列表中的充電站數(shù)據(jù)，并將查詢結果返回至充電管理中心網(wǎng)關，充電管理中心網(wǎng)關接收信息并傳送至計算中心。如果訪問不合法，則直接拒絕服務。D.計算結果反饋至車載終端，具體步驟包括：D1.充電管理中心計算中心接收充電站數(shù)據(jù)后，結合充電請求數(shù)據(jù)，根據(jù)算法計算出符合用戶需求的充電站，并將其按照充電總時間大小排序。D2.將計算出的充電站推薦信息通過網(wǎng)關打包發(fā)送至車載終端，充電站推薦信息包括：充電站名稱、充電站地址、充電預計最短時間。

3結束語

電動汽車的規(guī)?；l(fā)展不僅能改善環(huán)境污染、化石能源短缺等問題，而且相比于高油價，低廉的電價使出行成本更低。但隨著電動汽車的推廣普及，規(guī)?；妱悠嚱尤腚娋W(wǎng)的無序充電行為會給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定和充電設施的使用帶來新的困難和挑戰(zhàn)，電動汽車有序充電策略的研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

參考文獻：

[1]郭春林，于鵬，付金彥，楊萬清，賈東明.規(guī)?；妱悠囉行虺潆妼用駞^(qū)配電網(wǎng)的影響[J].電力建設，2015，3607：94-100.

（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司大同供電公司）