淺談基于動態(tài)分時電價的電動汽車充電站有序充電策略

黎鵬

摘 要：基于對動態(tài)分時電價的電動汽車充電站有序充電策略研究。首先，分析電動汽車充電站有序充電將會對電網(wǎng)的安全運轉(zhuǎn)以及電動汽車更好發(fā)展產(chǎn)生具有重要意義。然后，對電動汽車充電當中的電池特性、出行習慣與要求特性等進行闡述。最后，給出動態(tài)分時電價的電動汽車充電站有序充電有效策略，其中包括直接充電負荷控制策略與電價引導策略等。

關(guān)鍵詞：電動汽車；充電站；有序充電；分時電價

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重。人們越來越注重環(huán)境保護，綠色出行、低碳環(huán)保、維護生態(tài)平衡等意識逐漸提高。電動汽車的使用能夠不依靠化石燃料，而且可以達到零排放的效果。電動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)逐漸邁進電動時代。我國政府需要抓住機會，加大對電動汽車的資金投入與技術(shù)投入，時刻關(guān)注電動汽車發(fā)展動向。根據(jù)相關(guān)調(diào)查預(yù)測表明，到2030年我國電動汽車將會到達六千萬輛。大量電動汽車沒有秩序的進行充電，特別是在高峰期充電時，將會對電網(wǎng)安全運行造成影響，電動汽車如何有序充電是人們面臨的一個重要問題。本文將針對動態(tài)分時電價下，電動汽車充電站有序充電策略進行相應(yīng)闡述。

1 基于動態(tài)分時電價的電動汽車充電站有序充電的意義

因為電動汽車能夠達到零排放，保護環(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。大量電動汽車一同充電時，將會對電網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)造成負荷，對其安全運轉(zhuǎn)將會產(chǎn)生嚴重影響。尤其在電動汽車的接入過程中，電網(wǎng)負荷將急劇增長，如果在此時還缺少充電協(xié)調(diào)工作，那么電網(wǎng)的負荷峰谷差將會持續(xù)增加[1]。近些年，為解決大量電動汽車充電時產(chǎn)生的電網(wǎng)問題，國內(nèi)外的專家學者結(jié)合用戶實際充電情況，給出一系列電動汽車有序充電的有效策略。

例如，積極引進有序充電基本概念，從而建設(shè)出以電動汽車削峰填谷為最終目的的峰谷電價時段最優(yōu)化模型，然后再利用遺傳算法展開對時段方案規(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，從而實現(xiàn)小區(qū)內(nèi)電動汽車的有序充電。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?；趧討B(tài)分時電價下，保證用戶成本，保證電網(wǎng)負荷波動在有效范圍內(nèi)，進而建設(shè)出充放電有效策略。采用各種有效電動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，還可以保證電動汽車的電能使用。

2 電動汽車充電特性分析

2.1 電池特性

通常情況下，電動汽車當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。本文以具有標志性的江淮iEV5等電動汽車的電池為主，它的電池容量大概是每小時二十八千瓦，百公里耗電量大概為每小時十三千瓦，每個電池可以走兩百公里路程[2]。通常情況下，將會在五小時到八小時之內(nèi)充滿電量。電動汽車在進行充電時，充電站將會從電動汽車當中的電池管理系統(tǒng)中獲得真實有效電動汽車電池數(shù)據(jù)，從而對數(shù)據(jù)進行詳細分析，進而制定出科學合理的充電分時電價時段。與此同時，還要將降低電網(wǎng)谷峰差值作為電動汽車有序充電的最終目的，如此可以降低電網(wǎng)的運行成本與投資成本，進一步提升充電設(shè)備的使

用率。

2.2 出行習慣與要求特性

用戶出行要求與出行習慣主要是指，用戶電動汽車的行駛里程、出行時間以及返回時間等。各種各樣的因素將會對用戶電動汽車充電時間產(chǎn)生直接影響，但是從目前電動汽車發(fā)展當中不難看出，電動汽車出行的真實有效數(shù)據(jù)的收集仍然沒有得到有效保障，通常情況下，依然認為電動汽車與傳統(tǒng)汽車一樣，電動汽車的使用對用戶的出行時間不會產(chǎn)生影響。因為電動汽車充電將會對用戶利益以及電網(wǎng)企業(yè)利益產(chǎn)生影響，所以在對用戶電動汽車充電進行控制時，要盡可能降低電網(wǎng)谷峰差，而且還要保證電網(wǎng)安全運轉(zhuǎn)，用戶充電需求也需要及時滿足電網(wǎng)分時定價可以根據(jù)用戶不同時段用電實際情況，制定不同電價水平，這樣不僅可以激勵發(fā)電部門以及用戶個人的削峰填谷，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 基于動態(tài)分時電價的電動汽車充電站有序充電有效策略

3.1 直接充電負荷控制策略

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

通過對配電網(wǎng)負載率、符合波動以及饋電網(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電動汽車有序充電進行管理。同時可以利用電動汽車換電模式兩階段，實現(xiàn)電動汽車有序充電。集中求解將其接入到同一個變壓器當中，采取少量電動汽車有序充電數(shù)學模型。還要采用對偶上升的方式，對其進行求解。目前直接充電負荷控制法，通過利用求解數(shù)學優(yōu)化模型，將電動汽車充電功率控制在有效范圍，從而實現(xiàn)電動汽車的有序

充電。

3.2 電價引導策略

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

4 結(jié)束語

綜上所述，因為電動汽車能夠達到節(jié)能減排保護環(huán)境的效果，所以在全世界范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注。隨著電動汽車的快速發(fā)展，電動汽車充電問題逐漸顯現(xiàn)出來。大規(guī)模電動汽車同時充電將會對電網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)造成影響，所以要及時給出有效策略，促進我國電動汽車更好發(fā)展。

參考文獻

[1]張靜，湯奕，陳成，項麗.考慮分時電價和系統(tǒng)峰谷差動態(tài)約束的電動汽車有序充電策略[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.基于峰谷電價的小區(qū)多目標有序充電策略[J].天津城建大學學報，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)自動化，2018，42（1）：39-46.