電動汽車最優充放電策略研究

劉勇+那佳琪+高原

摘 要：隨著插入式混合電動汽車（PHEVs）規模化使用，其充放電過程將對電網的安全經濟運行造成重要的影響。文章根據有關PHEVs市場滲透率、行程的概率分布等數據資料對一天內PHEVs充放電流量做了細致的預測。建立了以電價為引導因素的調度模型，對含有PHEVs的電力系統中的火電機組進行負荷經濟分配并制定PHEVs充放電策略。

關鍵詞：插入式混合動力電動車；充放電策略；經濟調度；V2G；電力系統

PHEVs電力需求為動力電池、充電設施、用戶行為3方面。用戶的行為習慣影響充電需求的時間分布、決定PHEVs充放電行為，主要包括開始充電時刻和日行駛里程2個方面。行程與充電持續時間相關。文獻[1]的方法，考慮充放電開始時間和不同類型PHEVs日行程的概率分布。

Unifrnd函數產生充電時間內均勻分布的隨機數，模擬接入時刻（取整）。起始時刻加上時長得到充電結束時刻（取整）。依次得到每輛PHEV具體的充電時段，疊加在橫坐標為時刻，縱坐標為功率的坐標圖上得到PHEVs充電功率圖。

因此， PHEVs的充放電可以對系統總負荷進行削峰填谷，提高系統運行的經濟性。

文獻[2]提出一種以車主的經濟效益最大化為目標的PHEV充放電策略，充或放取決于實時電價和PHEVs油價，充放電策略可以自動適應動態電價。本文從系統的角度制定PHEVs充放電策略。

1 價格峰谷比為2：1（負荷高峰期電價高，負荷低谷期電價低）

分析：當電價有一定峰谷比，且在高峰期電價高，低谷期電價低，可以較好地引導PHEVs在低谷期充電，在高峰期放電，能較好地削峰填谷，一天內放電總量較上文策略明顯增加。（如圖2）

2 價格峰谷比為6：1（負荷高峰期電價高，負荷低谷期電價低）

分析：峰谷比進一步提高，價格的引導作用進一步加強，從圖3中可以看出，PHEVs的充放電策略很好地滿足了在負荷高峰期向電網放電，負荷低谷期完成充電的要求，非常好地平抑了電網峰谷差，而且一天內總的放電量進一步增加。

3 PJM電價

分析：這條PJM的電價曲線較為反常，晚上負荷高峰期時電價很低，甚至出現負電價，導致PHEVs在晚上用電高峰期對電網的放電量很小，沒有起到削峰作用。從圖4中可看出夜間填谷作用較明顯，但削峰作用很差，PHEVs負荷后的總負荷雖然峰谷差率有所改善，但之于其他充放電策略，負荷峰谷差率不理想。

4 和負荷曲線相同的電價

分析：這條電價曲線和負荷曲線完全一致，很好地引導PHEVs充放電，削峰填谷作用明顯，峰谷差率較理想。圖5中PHEVs充放電的峰、谷值和電網常規負荷的谷、峰值幾乎完全對應。

選擇適當的電價，尤其是負荷高峰期高電價，負荷低谷期低電價的電價曲線可以較好地引導PHEVs充放電，以調控電網負荷，減小峰谷差率，提高電網運行效率和可靠性。

5 結束語

研究中將電價加到目標函數中，結果顯示，在合理的電價引導下，PHEVs的充放電策略可以很好地引導PHEVs在負荷低谷期充電，在負荷高峰期放電。一定程度上調控電網負荷，削峰填谷，減小電網的峰谷差率和供電壓力。

參考文獻

[1]楊洪明，熊腡成，劉保平.插入式混合電動汽車充放電行為的概率分析[J].電力科學與技術學報，2010，25（3）.

[2]Federal Highway Administration， US Department of Transportation. National household travel survey[EB/OL]. http：/ /nhts.ornl.gov/tables09/FatCat. aspx，2010-07-10.

[3]Wikipedia， the free encyclopedia. PJM Interconnection[EB/OL].http：//en.wikipedia.org/wiki/PJM_Interconnection，2011-3-31.

[4]Russell C.Eberhart， Yuhui Shi. Particle Swarm Optimization： Developments， Application and Resources[C].Evolutionary Computation， 2001. Proceedings of the 2001 Congress on. 27 May 2001-30 May 2001.