考慮多充電模式的充電樁優(yōu)化控制策略

南斌，徐成司，董樹(shù)鋒，王海林，焦昊，陳錦銘

(1.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，浙江 杭州 310027；2.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司，江蘇 南京 210024；3.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院，江蘇 南京 211103)

0 引言

電動(dòng)汽車(chē)作為一種清潔、高效的交通工具，在應(yīng)對(duì)能源危機(jī)、緩解氣候變化等領(lǐng)域具有重大優(yōu)勢(shì)，因而得到各國(guó)廣泛關(guān)注[1—3]。但電動(dòng)汽車(chē)大規(guī)模接入配電網(wǎng)會(huì)給電網(wǎng)運(yùn)行造成一定影響[4—9]，因此學(xué)者們針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電調(diào)度進(jìn)行了大量研究。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電調(diào)度的相關(guān)研究主要集中于以下方面。一是對(duì)充電負(fù)荷的建模與時(shí)空預(yù)測(cè)[10—12]。如文獻(xiàn)[10]基于最小二乘法與灰色關(guān)系度理論預(yù)測(cè)電動(dòng)汽車(chē)保有量，建立電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷時(shí)空分布的預(yù)測(cè)模型；文獻(xiàn)[12]將電動(dòng)汽車(chē)按用途進(jìn)行分類(lèi)，建立了多類(lèi)型電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷需求的概率模型。二是對(duì)以目標(biāo)為導(dǎo)向的最優(yōu)充電策略的研究[13—17]。如文獻(xiàn)[13]和文獻(xiàn)[14]分別以充電站運(yùn)營(yíng)商購(gòu)電成本最小和網(wǎng)損最小為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化控制；文獻(xiàn)[15]提出一種具體的兩級(jí)式充電管理系統(tǒng)優(yōu)化需求側(cè)管理，以減少電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)電網(wǎng)的沖擊；文獻(xiàn)[16]提出了一種用戶(hù)利益最優(yōu)、網(wǎng)損最小、充電站運(yùn)營(yíng)商利潤(rùn)最高等多目標(biāo)的多方互利共贏的充電策略；文獻(xiàn)[17]提出一種含新能源接入的電動(dòng)汽車(chē)有序充電分層控制策略。

如今關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)充電調(diào)度的研究主要圍繞電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行，對(duì)充電樁考慮較少，往往將充電樁簡(jiǎn)單劃分為“快充”和“慢充”，采用單一的充電模式和固定的充電功率[11,18—19]。實(shí)際上很多充電樁產(chǎn)品不僅充電功率可以調(diào)控，還允許用戶(hù)根據(jù)自身需要選擇具體的充電模式，如自動(dòng)充滿(mǎn)模式、按時(shí)間充電模式、按金額充電模式和按電量充電模式等。因此有必要在對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的調(diào)度研究中進(jìn)一步考慮對(duì)充電樁進(jìn)行控制。

文中以裝有多充電模式充電樁的工業(yè)園區(qū)為場(chǎng)景對(duì)充電樁控制進(jìn)行了研究。該工業(yè)園區(qū)采用源-儲(chǔ)-荷結(jié)構(gòu)，包括光伏設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備、常規(guī)電負(fù)荷以及一定數(shù)量的充電樁。充電樁考慮了自動(dòng)充滿(mǎn)模式、按時(shí)間充電模式、按金額充電模式和按電量充電模式；此外還考慮到調(diào)峰時(shí)段園區(qū)參與需求響應(yīng)的因素。在上述場(chǎng)景下，文中提出一種針對(duì)充電功率可以調(diào)控的多充電模式充電樁的控制策略，挖掘了充電樁的可調(diào)控能力，更符合實(shí)際。

1 具有多種充電模式的充電樁負(fù)荷模型

充電樁可分為直流充電樁和交流充電樁[20]。直流充電樁的整流模塊輸出特性如圖1所示[21]。

圖1 充電模塊輸出特性Fig.1 Output characteristics of charging module

從圖中可見(jiàn)該型號(hào)的整流模塊有2個(gè)輸出電壓檔位，工作時(shí)直流充電樁為穩(wěn)壓源，輸出電壓穩(wěn)定。當(dāng)輸出電流超出其額定電流(圖中為20 A)時(shí)，輸出電壓會(huì)發(fā)生改變。根據(jù)此特性，當(dāng)充電樁處于充電狀態(tài)時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)電流的方式改變其輸出功率，用充電樁的功率Pref除以電壓Ud可以得到充電樁的控制量輸出電流：

(1)

對(duì)于交流充電樁，輸出電壓為220 V或380 V交流電，電壓值保持穩(wěn)定，因此已知功率量也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流充電樁的控制。

主流的直流充電模塊為15 kW，因此直流充電樁額定功率主要有30 kW，60 kW，120 kW等，交流充電樁的額定功率一般只有6.6 kW[22]。

除了輸出功率可控以外，現(xiàn)在市場(chǎng)上很多充電樁在設(shè)計(jì)上也考慮到用戶(hù)不同的充電需求，設(shè)置了不同的充電模式供用戶(hù)選擇，包括自動(dòng)充滿(mǎn)、按時(shí)間充電、按金額充電和按電量充電等。文中建立的充電樁負(fù)荷模型涵蓋了不同的充電模式。

在建立充電樁負(fù)荷模型前需先完成電動(dòng)汽車(chē)和充電樁的匹配，匹配過(guò)程的基本思路是根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)的充電需求以及充電站內(nèi)每個(gè)充電樁的可用時(shí)段信息，將電動(dòng)汽車(chē)按順序分配給不同的充電樁。具體步驟如下：

(1)獲取待充電電動(dòng)汽車(chē)的充電量要求和可充電時(shí)間要求等信息；

(2)確定站內(nèi)所有的可用充電樁及其可用時(shí)段；

(3)明確匹配約束條件，如電動(dòng)汽車(chē)充電量和充電時(shí)間限制、每個(gè)電動(dòng)汽車(chē)最多只能用1個(gè)充電樁充電等；

(4)確定目標(biāo)函數(shù)(如以最大化滿(mǎn)足充電需求為目標(biāo))，通過(guò)求解優(yōu)化問(wèn)題得到匹配方案。

完成該匹配過(guò)程后，就可以將充電樁作為負(fù)荷進(jìn)行控制。借鑒文獻(xiàn)[23]使用的通過(guò)向量表示停駛電動(dòng)汽車(chē)所處狀態(tài)的負(fù)荷模型，對(duì)充電站內(nèi)完成匹配的充電樁可以用式(2)所示的向量來(lái)表示其狀態(tài)：

Sc,i=(Pcmax,i,Pcmin,i,Rm,i,TE,i,Mi,Ri)

(2)

式中：Sc,i為第i個(gè)充電樁的狀態(tài)向量；Pcmax,i為第i個(gè)充電樁的最大充電功率；Pcmin,i為第i個(gè)充電樁處于充電狀態(tài)下的最小充電功率(即最小輸出電流乘以輸出電壓)；Rm,i為在自動(dòng)充滿(mǎn)模式下，第i個(gè)充電樁對(duì)應(yīng)的電動(dòng)汽車(chē)剩余需要的充電量；TE,i為在按時(shí)間充電模式下，第i個(gè)充電樁設(shè)定的停止充電的時(shí)刻；Mi為在按金額充電模式下，第i個(gè)充電樁設(shè)置的金額；Ri為在按電量充電模式下，第i個(gè)充電樁對(duì)應(yīng)的剩余充電量。按照用戶(hù)設(shè)定的充電模式，Rm,i，TE,i，Mi，Ri的其中一個(gè)為已知量。

例如，若Sc,8=(60 kW,12 kW,-1,-1,-1,33.8 kW·h)，則表示第8個(gè)充電樁最大充電功率為60 kW，充電狀態(tài)下最小充電功率為12 kW，選擇按電量充電模式，剩余充電量為33.8 kW·h。

2 充電樁優(yōu)化控制策略

充電樁控制的應(yīng)用場(chǎng)景為日內(nèi)控制或者實(shí)時(shí)控制，日內(nèi)控制考慮的時(shí)間尺度為當(dāng)前時(shí)刻到當(dāng)日最后時(shí)刻，實(shí)時(shí)控制考慮的時(shí)間尺度為未來(lái)4 h。

比如對(duì)充電樁以15 min為最小時(shí)間間隔進(jìn)行控制，即充電樁在未來(lái)的每個(gè)15 min時(shí)間段內(nèi)，可能處于停止或者充電的狀態(tài)，假定充電狀態(tài)下的充電功率可連續(xù)調(diào)節(jié)。控制方案可得到在每個(gè)15 min時(shí)間間隔內(nèi)充電樁的啟停狀態(tài)，若為充電狀態(tài)，可得到充電功率。為充電站內(nèi)所有的充電樁建立狀態(tài)向量，并組合為一個(gè)狀態(tài)矩陣，該狀態(tài)矩陣每隔15 min更新一次。

在對(duì)負(fù)荷進(jìn)行建模后，為了建立合理的控制模型，需要明確充電樁負(fù)荷調(diào)度的控制目標(biāo)。文中所提控制方案考慮了充電樁具有不同充電模式以及充電功率可調(diào)的因素，從工業(yè)園區(qū)實(shí)際運(yùn)行的角度出發(fā)，分別在不考慮調(diào)峰需求響應(yīng)和考慮調(diào)峰需求響應(yīng)的情況下設(shè)置了相應(yīng)的控制目標(biāo)。

(1)不考慮調(diào)峰需求響應(yīng)時(shí)。在滿(mǎn)足工業(yè)園區(qū)生產(chǎn)負(fù)荷需求以及園區(qū)關(guān)口功率限制的前提下，使整個(gè)園區(qū)的運(yùn)行成本最小。

(2)考慮調(diào)峰需求響應(yīng)時(shí)。在最大化滿(mǎn)足上級(jí)電網(wǎng)調(diào)峰需求的前提下，盡可能最小化工業(yè)園區(qū)的運(yùn)行成本。

一般情況下園區(qū)進(jìn)行用電調(diào)度時(shí)無(wú)需考慮調(diào)峰需求響應(yīng)，滿(mǎn)足自身負(fù)荷需求和功率約束條件即可，按照目標(biāo)(1)對(duì)充電樁進(jìn)行控制。當(dāng)電網(wǎng)可靠性受到威脅時(shí)，像工業(yè)園區(qū)這類(lèi)大用戶(hù)會(huì)受到電力公司的引導(dǎo)以減少負(fù)荷，園區(qū)根據(jù)調(diào)峰需求進(jìn)行響應(yīng)，此時(shí)按照目標(biāo)(2)進(jìn)行控制，需額外考慮調(diào)峰時(shí)段的功率約束條件。

實(shí)際控制中根據(jù)園區(qū)的需求選擇相應(yīng)的控制模型，確定目標(biāo)函數(shù)和約束條件，求解優(yōu)化問(wèn)題，進(jìn)而為園區(qū)能量管理系統(tǒng)提供參考控制方案。

3 充電樁控制模型

每隔一定時(shí)間(如15 min)對(duì)充電樁進(jìn)行一次控制，通過(guò)求解優(yōu)化問(wèn)題得到控制方案。控制模型分為2種情況，一種為考慮調(diào)峰需求響應(yīng)，另一種為不考慮調(diào)峰需求響應(yīng)。

3.1 不考慮調(diào)峰需求響應(yīng)的充電樁控制模型

當(dāng)不考慮調(diào)峰需求響應(yīng)時(shí)，以工業(yè)園區(qū)運(yùn)行成本最小為優(yōu)化目標(biāo)。此時(shí)目標(biāo)函數(shù)為：

minCeqp=Ce-Fc

(3)

式中：Ceqp為工業(yè)園區(qū)運(yùn)行成本；Ce為園區(qū)購(gòu)電成本；Fc為充電樁給園區(qū)帶來(lái)的收益。常規(guī)電負(fù)荷為園區(qū)帶來(lái)的收益成分復(fù)雜，但在控制過(guò)程中電負(fù)荷保持不變，該收益基本為常量，因此以運(yùn)行成本最小為目標(biāo)可以保證園區(qū)收益最大。

Ce，F(xiàn)c的具體表達(dá)式為：

(4)

式中：NT為優(yōu)化控制的時(shí)段數(shù)，若為日內(nèi)控制，則取96，若為實(shí)時(shí)控制，則取2；T為每個(gè)時(shí)段長(zhǎng)度；ce,t為時(shí)段t的電價(jià)；Pt為園區(qū)在時(shí)段t的購(gòu)電功率；cc,t為時(shí)段t的充電樁收費(fèi)價(jià)格；Nc為充電樁數(shù)量；Pc,i,t為第i個(gè)充電樁在時(shí)段t的充電功率。

約束條件如下：

(1)工業(yè)園區(qū)電功率平衡約束。

(5)

式中：Ppv,t為光伏在時(shí)段t的出力；Pbs,c,k,t，Pbs,o,k,t分別為第k個(gè)電池儲(chǔ)能在時(shí)段t的充電功率和放電功率；PL,t為工業(yè)園區(qū)在時(shí)段t的負(fù)荷功率。

可以看出，園區(qū)電負(fù)荷可以消納自身光伏出力，所以其購(gòu)電功率可能小于負(fù)荷功率，削減園區(qū)購(gòu)電成本；此外，通過(guò)調(diào)控儲(chǔ)能設(shè)備的充放電時(shí)段可以調(diào)整購(gòu)電功率的分布，當(dāng)園區(qū)采用分時(shí)電價(jià)時(shí)可以削減其購(gòu)電成本。

(2)工業(yè)園區(qū)的關(guān)口電功率約束。

Pt≤Pg,tt=1,2,…,NT

(6)

式中：Pg,t為園區(qū)關(guān)口電功率上限。

(3)充電樁的啟停狀態(tài)約束。對(duì)于第i個(gè)充電樁，用0-1變量表示充電樁的啟停狀態(tài)。xi,t為第i個(gè)充電樁在時(shí)段t的啟停狀態(tài)，若停止則xi,t=0，否則xi,t=1。

第i個(gè)充電樁的功率受啟停狀態(tài)約束如下(下式包括了最大功率約束)：

xi,tPcmin,i≤Pc,i,t≤xi,tPcmax,i
i=1,2,…,Nc,t=1,2,…,NT

(7)

(4)充電樁的充電模式約束。對(duì)于處于自動(dòng)充滿(mǎn)模式的充電樁，充電量不超過(guò)使電動(dòng)汽車(chē)充滿(mǎn)的電量：

(8)

對(duì)于處于按時(shí)間充電模式的充電樁，在設(shè)定的時(shí)間過(guò)后，充電樁停止充電：

xi,t=0t≥TE,i

(9)

對(duì)于處于按金額充電模式的充電樁，充電樁消費(fèi)金額不超過(guò)設(shè)定金額：

(10)

對(duì)于處于按電量充電模式的充電樁，充電量不超過(guò)設(shè)定的電量：

(11)

由于目標(biāo)函數(shù)中充電樁為電動(dòng)汽車(chē)充電會(huì)為園區(qū)帶來(lái)收益，因此優(yōu)化結(jié)果會(huì)使上面的不等式約束盡可能達(dá)到邊界值。

(5)電池儲(chǔ)能的電量與其充放電功率的關(guān)系約束。

(12)

式中：Sbs,k,t為第k個(gè)電池儲(chǔ)能在時(shí)段t結(jié)束時(shí)的電量；σbs為電池儲(chǔ)能的自損耗系數(shù)；Pbs,c,k,t，Pbs,o,k,t分別為第k個(gè)電池儲(chǔ)能在時(shí)段t上的充電功率和放電功率；ηbs,c，ηbs,o分別為電池儲(chǔ)能的充電效率和放電效率。

(6)電池儲(chǔ)能功率約束。

(13)

式中：Pbs,c,max,k，Pbs,o,max,k分別為第k個(gè)電池儲(chǔ)能的最大充電功率和最大放電功率。

(7)電池儲(chǔ)能電量約束。

Sbs,min,k≤Sbs,k,t≤Sbs,max,k

(14)

式中：Sbs,max,k，Sbs,min,k分別為第k個(gè)電池儲(chǔ)能的最大電量和最小電量。

(8)電池儲(chǔ)能日累積電量為零約束(日內(nèi)控制方式下)。

Sbs,k,NT=Sbs,k,0

(15)

式中：Sbs,k,0為第k個(gè)電池儲(chǔ)能在當(dāng)日0點(diǎn)的電量。

3.2 考慮調(diào)峰需求響應(yīng)的充電樁控制模型

考慮調(diào)峰需求響應(yīng)時(shí)，即當(dāng)工業(yè)園區(qū)存在調(diào)峰需求時(shí)，控制目標(biāo)為在最大化滿(mǎn)足調(diào)峰需求的前提下，盡可能最小化園區(qū)運(yùn)行成本，此時(shí)目標(biāo)函數(shù)為：

(16)

式中：Pref,t為調(diào)峰時(shí)段t的調(diào)峰目標(biāo)參考功率(調(diào)峰后的購(gòu)電功率要盡可能接近該值)；τ0，τ1分別為調(diào)峰的起始時(shí)段和結(jié)束時(shí)段；λ1，λ2為常數(shù)，且

λ1>>λ2。

此時(shí)僅改變?cè)鹊募s束條件(2)，其他約束條件和不考慮需求響應(yīng)時(shí)一致。考慮需求響應(yīng)時(shí)的約束條件(2)如下。

(a)調(diào)峰時(shí)段園區(qū)的調(diào)峰量不超過(guò)園區(qū)需求量：

Pt≥Pref,tt∈[τ0,τ1]

(17)

(b)非調(diào)峰時(shí)段園區(qū)的關(guān)口功率約束：

Pt≤Pg,tt=1,2,…,NT且t?[τ0,τ1]

(18)

至此，文中建立了充電樁的優(yōu)化控制模型。在電動(dòng)汽車(chē)-充電樁匹配的基礎(chǔ)上，該模型提出了2種充電樁控制方案，并創(chuàng)新性地考慮了具有多種充電模式的充電樁，建立了精確的充電樁模型，更加貼近用戶(hù)對(duì)充電樁的使用需求。此外，在約束條件中綜合考慮了工業(yè)園區(qū)的關(guān)口功率限制、園區(qū)電池儲(chǔ)能以及新能源光伏出力等因素，符合現(xiàn)代化工業(yè)園區(qū)的實(shí)際情況，具有應(yīng)用價(jià)值。

4 算例分析

4.1 算例概況

以廣東某工業(yè)園區(qū)10月份單日的電負(fù)荷和光伏出力數(shù)據(jù)為例進(jìn)行仿真分析。該園區(qū)當(dāng)日的電負(fù)荷和光伏出力如圖2所示。園區(qū)中的電池儲(chǔ)能設(shè)備為可調(diào)設(shè)備，設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表1。設(shè)優(yōu)化控制的最小時(shí)間間隔為15 min，因此1 d的時(shí)段數(shù)為96。可進(jìn)行控制的部分為園區(qū)購(gòu)電功率、電池儲(chǔ)能功率以及每個(gè)充電樁的充電時(shí)段和充電功率。

表1 電池儲(chǔ)能參數(shù)Table 1 Parameters of energy storage battery

圖2 園區(qū)日電負(fù)荷和光伏出力Fig.2 Daily electric load and photovoltaic output in the park

該算例也考慮了分時(shí)電價(jià)的影響。分時(shí)電價(jià)是指根據(jù)用戶(hù)需求，將全天時(shí)間劃分為高峰、平段和低谷3個(gè)時(shí)段，分別制定不同的電價(jià)水平以鼓勵(lì)用戶(hù)調(diào)整消費(fèi)行為[24]。算例使用的分時(shí)電價(jià)數(shù)據(jù)來(lái)自于廣州市2019年4月起執(zhí)行的分時(shí)電價(jià)：00:00—08:00為0.350 7元/(kW·h)；08:00—14:00，17:00—19:00，22:00—24:00為0.701 4元/(kW·h)；14:00—17:00，19:00—22:00為1.157 3元/(kW·h)。充電樁的收費(fèi)價(jià)格為在分時(shí)電價(jià)的基礎(chǔ)上增加0.8元/(kW·h)服務(wù)費(fèi)。

設(shè)目前園區(qū)內(nèi)有2個(gè)子充電站，各有10個(gè)充電樁，每個(gè)充電樁的最大充電功率和充電狀態(tài)下最小功率不同，且選定了不同的充電模式。為便于描述，設(shè)2個(gè)子站的對(duì)應(yīng)編號(hào)的充電樁設(shè)置相同，如表2所示，且后續(xù)做同一調(diào)度。

為驗(yàn)證文中方法的有效性，算例設(shè)置了對(duì)照組。對(duì)照組中充電樁設(shè)置與表2中相同，區(qū)別僅在于開(kāi)始充電時(shí)間集中設(shè)置在當(dāng)日的上班時(shí)間，即電動(dòng)汽車(chē)駛?cè)氤潆娬揪烷_(kāi)始充電，其充電負(fù)荷曲線見(jiàn)圖3。此時(shí)，整個(gè)園區(qū)的日內(nèi)運(yùn)行費(fèi)用為66 479.32元，由充電樁充電所引起的購(gòu)電成本為745.66元。假設(shè)從07：00開(kāi)始對(duì)充電樁進(jìn)行日內(nèi)控制，此時(shí)電池儲(chǔ)能的荷能狀態(tài)為0.835。

圖3 園區(qū)充電站的充電負(fù)荷Fig.3 Charging load of the charging station in the park

4.2 算例結(jié)果

4.2.1 不考慮需求響應(yīng)的日內(nèi)控制

按照不考慮需求響應(yīng)時(shí)的控制目標(biāo)和約束條件，日內(nèi)優(yōu)化控制前后充電樁負(fù)荷曲線如圖4所示，園區(qū)的儲(chǔ)能功率和購(gòu)電功率如圖5所示，每個(gè)子站內(nèi)充電樁的充電時(shí)間和充電功率分配見(jiàn)表3。

圖4 優(yōu)化控制前后充電負(fù)荷對(duì)比Fig.4 Comparison of charging load before and after optimized control

圖5 儲(chǔ)能功率和購(gòu)電功率Fig.5 Energy storage power and purchasing power

從表3可以看出，使用該策略對(duì)充電樁進(jìn)行控制，同樣滿(mǎn)足了電動(dòng)汽車(chē)設(shè)定的充電需求。從圖4可以定性看出優(yōu)化后的充電時(shí)間部分轉(zhuǎn)移到電價(jià)較為便宜的時(shí)段(07:00—08:00及12:00—13:30)，同時(shí)由于12:00時(shí)段光伏出力大于常規(guī)電負(fù)荷，所以將部分充電樁負(fù)荷移到該時(shí)段以消納光伏出力。依據(jù)圖4和圖5中得到的各時(shí)段的充電功率和園區(qū)購(gòu)電功率，可以定量計(jì)算出由充電樁充電所引起的購(gòu)電成本為669.34元，整個(gè)園區(qū)的日內(nèi)運(yùn)行費(fèi)用為66 362.72元，和對(duì)照組相比節(jié)約了116.6元，驗(yàn)證了文中方法的有效性。該算例中充電站規(guī)模較小，當(dāng)充電站規(guī)模增大、利用率提高時(shí)實(shí)施該控制的效果會(huì)更加明顯。

表3 不考慮需求響應(yīng)的各充電樁功率Table 3 Charging power without considering the demand response

4.2.2 考慮需求響應(yīng)的日內(nèi)控制

設(shè)12:30—13:30園區(qū)存在調(diào)峰需求，需將關(guān)口功率控制在4 000 kW。圖6展示了園區(qū)考慮需求響應(yīng)前后的關(guān)口功率變化。圖7展示了考慮需求響應(yīng)前后儲(chǔ)能設(shè)備充、放電功率的變化。各充電樁的充電時(shí)間和充電功率分配見(jiàn)表4。

圖6表明，通過(guò)該策略的控制達(dá)到了既定的調(diào)峰要求。對(duì)比表3和表4可以看到，在考慮需求響應(yīng)的條件下對(duì)園區(qū)進(jìn)行相應(yīng)控制時(shí)，該策略首先調(diào)用了充電樁進(jìn)行調(diào)峰，除了要滿(mǎn)足第5個(gè)充電樁設(shè)定的充電時(shí)間要求外，其余充電樁充電時(shí)段均避開(kāi)了調(diào)峰時(shí)段。由于只調(diào)用充電樁無(wú)法滿(mǎn)足調(diào)峰需求，根據(jù)圖7可以看出該策略還調(diào)用了儲(chǔ)能設(shè)備參與調(diào)峰，儲(chǔ)能設(shè)備在調(diào)峰時(shí)段有額外放電。計(jì)算可得此時(shí)園區(qū)的日內(nèi)運(yùn)行費(fèi)用為66 666.25元，由于調(diào)峰容量引起的成本差異導(dǎo)致該費(fèi)用比不考慮需求響應(yīng)時(shí)的費(fèi)用高。

圖6 需求響應(yīng)前后關(guān)口功率變化Fig.6 Comparison of the electric power before and after demand response

圖7 需求響應(yīng)前后儲(chǔ)能功率變化Fig.7 Comparison of the energy storage power before and after demand response

表4 考慮需求響應(yīng)后各充電樁功率Table 4 Charging power considering the demand response

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電調(diào)度問(wèn)題，文中從充電樁的角度出發(fā)，提出了適用于工業(yè)園區(qū)的充電樁控制策略。該方案在電動(dòng)汽車(chē)-充電樁匹配的基礎(chǔ)上，建立了充電樁負(fù)荷狀態(tài)模型；根據(jù)園區(qū)是否參與調(diào)峰需求響應(yīng)，提出了2種可選擇的控制方案，并給出相應(yīng)的約束條件，建立了充電樁控制模型。在考慮調(diào)峰需求的情況下，充分挖掘充電樁的可調(diào)控能力，提升了園區(qū)的需求響應(yīng)容量。該策略首次考慮了充電樁的多種充電模式，包括自動(dòng)充滿(mǎn)模式、按時(shí)間充電模式、按金額充電模式和按電量充電模式，更加貼近實(shí)際。此外該策略綜合考慮了園區(qū)的用電成本、充電樁收益以及充電樁的充電模式約束，得到使園區(qū)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的充電樁控制方案。

文中以電動(dòng)汽車(chē)和充電樁完成匹配為基礎(chǔ)對(duì)充電樁進(jìn)行控制，該匹配過(guò)程對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的考慮還較為簡(jiǎn)單，沒(méi)有詳細(xì)考慮電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題。后續(xù)研究將綜合考慮對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，加入引導(dǎo)策略，完成電動(dòng)汽車(chē)和充電樁的動(dòng)態(tài)匹配，提升系統(tǒng)可調(diào)控能力。

本文得到國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司科技項(xiàng)目(J2020052)資助，謹(jǐn)此致謝！