淺談基于動態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的安全運轉以及電動汽車更好發展產生具有重要意義。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，自然災害頻發，能源緊缺等問題日漸嚴重。人們越來越注重環境保護，綠色出行、低碳環保、維護生態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受到關注，所以汽車已經逐漸邁進電動時代。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投入，時刻關注電動汽車發展動向。根據相關調查預測表明，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。本文將針對動態分時電價下，電動汽車充電站有序充電策略進行相應闡述。

1 基于動態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，保護環境、節約能源的作用，所以在全世界范圍內得到廣泛關注。大量電動汽車一同充電時，將會對電網的正常運轉造成負荷，對其安全運轉將會產生嚴重影響。尤其在電動汽車的接入過程中，電網負荷將急劇增長，如果在此時還缺少充電協調工作，那么電網的負荷峰谷差將會持續增加[1]。近些年，為解決大量電動汽車充電時產生的電網問題，國內外的專家學者結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，從而建設出以電動汽車削峰填谷為最終目的的峰谷電價時段最優化模型，然后再利用遺傳算法展開對時段方案規劃工作。還提出在小區內建設充電樁方式，主要將配電線路與變電站符合均衡為最終目的，從而實現小區內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的基礎上。建設局部峰谷差最小優化模型，以及充電站效益最大化優化模型。基于動態分時電價下，保證用戶成本，保證電網負荷波動在有效范圍內，進而建設出充放電有效策略。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中獲得真實有效電動汽車電池數據，從而對數據進行詳細分析，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，如此可以降低電網的運行成本與投資成本，進一步提升充電設備的使

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生直接影響，但是從目前電動汽車發展當中不難看出，電動汽車出行的真實有效數據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汽車一樣，電動汽車的使用對用戶的出行時間不會產生影響。因為電動汽車充電將會對用戶利益以及電網企業利益產生影響，所以在對用戶電動汽車充電進行控制時，要盡可能降低電網谷峰差，而且還要保證電網安全運轉，用戶充電需求也需要及時滿足電網分時定價可以根據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，起到節能環保的效果。

3 基于動態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運營商、以及配電網調度部門等，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，調整充電樁功率大小，從而實現電動汽車的有序充電[3]。在動態規劃數學模型以及二次規劃配電網前提下，對電動汽車充電采用協調控制方式，可以有效節約電能，提高電能利用率。

通過對配電網負載率、符合波動以及饋電網損算方面關系的研究，給出有效降低網損充電方式，并且電動汽車能夠實現有序快速充電。還可以以降低配電網網損為最終目的，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，通過利用求解數學優化模型，將電動汽車充電功率控制在有效范圍，從而實現電動汽車的有序

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供應商，按照系統實際運行情況，對電價實行分時優惠政策，用戶可以根據電動汽車電量實際情況進行充電工作，進而有效實現電動汽車有序充電。在我國深圳等發展較為迅速的城市，已經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的運作情況進行調整[4]。經過相關調查顯示，在靜態分時電價環境中，雖然可以將電動汽車充電時段轉移到夜間電價較低時段，但是有可能造成夜間充電高峰，還是會給電網安全運作造成影響。針對這一問題，可以采用以電網谷峰差最小為目的的谷峰電價時段有效方式。根據我國電動汽車發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常出現在停車場、商業地區以及居民住宅等，在這些地區將會有效實現電動汽車有序充電。

4 結束語

綜上所述，因為電動汽車能夠達到節能減排保護環境的效果，所以在全世界范圍內受到廣泛關注。隨著電動汽車的快速發展，電動汽車充電問題逐漸顯現出來。大規模電動汽車同時充電將會對電網的正常運轉造成影響，所以要及時給出有效策略，促進我國電動汽車更好發展。

參考文獻

[1]張靜，湯奕，陳成，項麗.考慮分時電價和系統峰谷差動態約束的電動汽車有序充電策略[J].電網與清潔能源，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.基于混合整數規劃的電動公交車快速充電站有序充電策略[J].電網技術，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度的分散式優化[J].電力系統自動化，2018，42（1）：39-46.