基于雙層優化的電動汽車充放電調度策略

張安鵬

摘 要 如何基于雙層優化來進行電動汽車充放電調度呢？本文將就此問題展開分析與探討。

關鍵詞 雙層優化 電動汽車 充放電優化 分層分區調度

中圖分類號：U469.72 文獻標識碼：A

1電動汽車優化充放電調度構架研究

1.1分層分區調度模式

分層分區調度，是將電力系統根據電壓等級進行分層，然后再將代表配電系統的層次按照地域進一步分解為若干區域。如此，在每個區域中配電系統的調度機構亦或是代理商可以對電動汽車予以合理調度。

在大量電動汽車使用的過程中，直接通過調度機構來協調控制每輛電動汽車的充放電是不現實的。而分層分區調度模式的運用恰到好處，分區域的協調控制電動汽車充放電，如此保證了每輛電動汽車充放電調度效果。

1.2調度相關問題及其互動機制

1.2.1日前申報機構

日前申報機制是車主根據次日電動汽車的使用情況向所屬代理商日前申報相關信息而制定的。此機制的構建，便于促進和約束上層調度機構和下屬各代理商制定的決策，保證決策合理、適用。

1.2.2基于相似合并的數據分組技術

盡管分層分區模式的應用，將龐大數量的電動汽車充放電調度分開來，使每個代理商負責部分電動汽車的充放電調度。但是，相對于每個代理商來說，其所負責的電動汽車數量也是較多的，至少在數千量，多則上萬。所以，要想保證每輛電動汽車充放電調度得到有效控制，還需要代理商掌握電動汽車的相關信息，講電動汽車合理分組，以便更好地協調控制每一輛電動汽車的充放電。為此，需要將相似合并的數據分組技術引用其中，獲得車主申報的信息，將信息相似的電動汽車歸為一組，定義為電動汽車集，進而對各個組的電動汽車進行統一調度，如此可以保證電動汽車調度良好，且高效率完成。

2基于雙層優化的電動汽車充放電調度模型構建

2.1確定性雙層優化模型

Bracken J 和 MeGill J于上世紀七十年代提出多層規劃概念，用于解決多層規劃或多層優化問題。隨著多層規劃研究的不斷深入，提出了雙層優化概念及其模型?？梢哉f，雙層規劃/優化是多層規劃中的一種情況。雙層規劃，顧名思義，包括兩個層次，即上層與下層，上層決策一般會影響下層目標和約束條件，而下層將決策結果會反饋給上層，從而實現上下層決策相互作用。

2.2電動汽車充放電調度的雙層優化模型

2.2.1上層優化模型

基于雙層優化的電動汽車充放電調度模型，自然包括上層優化模型和下層優化模型，其中上層決策者為系統調度機構，其制定的電動汽車充放電調度決策會影響下層決策者代理商的目標及約束條件。所以，合理規劃設計上層優化模型很是必要。

制定切實可行的上層優化模型，首先要設置合理的上層目標。由于上層目標會涉及到系統總負荷水平的方差及下層代理商實際調度與調度計劃的偏差?；诖?，可以確定上層優化目標函數：

2.2.2下層優化模型

相對來說，在下層模型之中，由于決策者為代理商，所以出于保證上下層優化模型相互促進、相互作用的考慮，在進行下層優化模型構建的過程中，需要考電動汽車各個時段的充放電狀態控制情況及調度計劃與電動汽車實際調度效果之間的偏差。

同樣的，制定下層優化模型，首先需要明確目標函數，即：

基于此目標函數的公式，可以確定電動汽車蓄電池充放電等式約束、蓄電池安全約束、不可調度時段約束、次日行駛需求約束。在此基礎上，對上下層優化模型求解，即可獲得協調控制電動汽車充放電的方案，使代理商可以更好的處理電動汽車充放電調度工作。目前，在電動汽車調度上下層優化模型求解中常用的方法是基于AMPL平臺的IP0PT3.8.0對上層非線性規劃問題進行求解。當然，也有其他方法，在實際進行電動汽車調度中可以根據實際選擇適合的求解方法。

3結語

電動汽車電池所具備的儲能特性，使其不同于常規負荷，其可以作為負荷從電力系統中汲取電能，還可以通過電動汽車入網技術向系統輸送能量。要想保證電力系統不受到電動汽車充放電的影響，應當基于雙層優化制定電動汽車充放電調度的上層優化模型和下層優化模型，進而制定電動汽車充放電調度決策，如此代理商可以合理的協調控制每個電動汽車充放電，保證電動汽車可以有效應用，并且避免電力系統受到電動汽車充放電的影響。

參考文獻

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