新能源充電站能量優化管理

黃雅娟 徐迅 羅祖健

摘 ?要：在上一篇中我們討論了對于汽車無序充電行為下的電網分配，本節我們通過對不同充放電模式的討論確定最優充放電的模式組合。對全額發電和允許棄光分別建立多層線性規劃模型，解得全額發電情形下新能源充電站每天利潤為357.72元，允許棄光的情形下，每天利潤為158.61元。

關鍵詞：新能源充電站;能量優化管理

引言

為應對日益嚴峻的資源與環境問題，世界各國政府都在積極推廣電動汽車（Electrical Vehicle，EV）。電動汽車的能量主要來源于電網，其大規模發展離不開電力系統的支撐。電動汽車無序充電行為具有隨機性強、同時率高等特性，將給配電網帶來負荷峰谷差增大、電壓下降及損耗增加等挑戰。但同時，電動汽車作為移動式儲能，在削峰填谷、提供電力系統輔助服務、協同消納新能源等方面具有廣闊的應用前景。電動汽車與電網互動（Vehicle to Grid，V2G）指通過合理的策略和先進的通訊手段對電動汽車的充放電行為進行優化管理。[1]

1.問題背景

新能源充電站利用電網電能及站內新能源為電動汽車提供充電服務，并可將站內新能源的電能反送電網。站內設有8 臺充電樁及光伏發電裝置，每臺充電樁的充電功率在 50kW 范圍內可調。假設該充電站為 100 輛電動汽車提供服務，充電電價固定為 1.5 元/kWh。用戶未來 24 小時的充電需求如電工杯2018年附件 1 電動汽車充電記錄所示（可選擇一周內任意一天）。充電站利潤為其向電網和用戶售電收入減去其從電網購電的成本。在光伏全額利用和允許棄光兩種情況下分別計算未來 24 小時充電站的最大利潤。

2.模型求解

該文中建立以24小時充電站最大利潤為目標函數的規劃問題，充電站運營模式如圖9所示，其中G代表電網，L代表運營商（充電站），V代表EV用戶，圖中箭頭代表電流方向，如GL 代表從電網購電，LG代表向電網銷電，LV即代表從充電站充電給EV用戶。箭頭上數據代表某時段充電站的收益或成本。 分別表示對應第i個時段的電流量。

由于充電樁的數量只有八臺，不能滿足所有車輛的充電需求，我們按照先到先充原則，根據附表一的充電開始時刻以及充電時長，用計算機模擬周一的充電情況，100輛車按照充電開始時刻的順序先后到達充電站，當充電站的充電車輛數小于8輛時，該車選擇編號最小的充電樁充電，當充電站的充電車輛數等于8輛時，該車選擇不在此充電站充電。

2.1 光伏全額利用情況下的充電站利潤

約束條件1表示在汽車離開時給其充滿電，約束條件2，3 購電量和售電量不能同時為0，當我們購電時，其售電量 一定為0，當我們售電時，其購電量 一定為0;約束條件4表示0點到6點24個小時段的總和與第一個大時段的數值的乘積大于0（乘積大于0表示括號里面數值同號）;約束條件5表示6點到10點16個小時段的總和與第二個大時段的數值的乘積大于0;約束條件6表示10點到14點16個小時段的總和與第三個大時段的數值的乘積大于0;約束條件7表示14點到18點16個小時段的總和與第四個大時段的數值的乘積大于0;約束條件8表示18點到24點24個小時段的總和與第五個大時段的數值的乘積大于0;約束條件8表示 的取值只有-1，0，1 三種情況。

通過MATLAB求得，日最大利潤為357.73元：

2.2允許棄光情況下的充電站利潤

棄光：棄放棄光伏所發電力，一般指的是不允許光伏系統并網，因為光伏系統所發電力功率受環境的影響而處于不斷變化之中，不是穩定的電源，電網經營單位以此為由拒絕光伏系統的電網接入。

3.結語

本文研究查閱了大量的參考文獻，并利用SPSS、MATLAB、Matpower等軟件進行計算和綜合性分析，提高了本研究的可行性。

參考文獻

[1] ?談麗娟.V2G模式下電動汽車充放電控制策略研究.：2016

[2] ?田立亭，史雙龍，賈卓. 電動汽車充電功率需求的統計學建模方法[J]. 電網技術，（11）：126-130，2010

[3] ?劉超. 計及電動汽車最優時空分布的分級調度模型研究[D].重慶大學，2014

[4] ?龐培川，曾成，楊彪，張謙.蒙特卡洛模擬法計算電動汽車充電負荷[J].通信電源技術，33（01）：155-158，2016

作者簡介：黃雅娟，女-1998年12年06月-漢族-湖南常德-應用統計學。