[发明专利]含光伏发电系统的电动汽车充电站的多目标优化调度方法

权利要求书

1.含光伏发电系统的电动汽车充电站的多目标优化调度方法，其特征在于，该方法步骤为：

步骤1：考虑光伏发电系统的电动汽车充电站的结构和运行策略，以购电费用最小化和储能系统的循环电量最小化为目标函数,建立含光伏发电系统的电动汽车充电站的多目标优化调度模型；

在满足站内充电需求的情况下，设计优化目标如下：（1）最小化购电费用；（2）最小化储能系统循环电量；

C=Σi=1Tpri·(Pgi·Δti)Ec=Σi=1TPbi*·Δti,]]>

Pbi*=|Pbi|,Pbi<00,Pbi≥0,]]>

式中，C为购电总费用；Ec为储能系统循环电量；T为优化的时段数；Δt_i为第i时段的时长；Pg_i为第i时段配电网供电的平均功率；pr_i为第i时段的电价；Pb_i^*为第i时段放电功率；Pb_i为第i时段储能系统充放电功率；

步骤2：确定光伏发电系统的电动汽车充电站的多目标优化调度模型的决策变量及其约束条件；

根据优化目标设定的光伏发电系统的电动汽车充电站的多目标优化调度模型的决策变量为：电动汽车充电起始时间ts_k，储能系统充放电功率Pb_i；

根据优化目标设定的光伏发电系统的电动汽车充电站的多目标优化调度模型的约束条件包括四个方面：（1）电动汽车充电时间约束；（2）储能系统充放电功率和荷电状态范围约束；（3）配电网供电功率约束；（4）系统功率平衡约束；

（1）电动汽车充电时间约束：电动汽车充电起始时间ts_k，储能系统充放电功率Pb_i，约束条件如下：

tp_k＜ts_k＜ts_k+Eev_k/P₀＜tl_k，

|Pb_i|≤Pb_nη_dd，

式中，tp_k和tl_k分别为第k辆电动汽车到达和离开车位的时间，Pb_n为双向直流转直流变换器的额定功率；Eev_k为第k辆车所需充电电量；P₀为电动汽车额定充电功率；η_dd为直流转直流变换器的效率；

（2）储能系统充放电功率和荷电状态范围约束：满足荷电状态范围约束条件为，如果放电深度过大，会影响储能系统使用寿命，对储能系统的荷电状态范围约束如下：

1-D≤SOC_i≤1，

式中，D为储能系统最大放电深度；SOC_i为第i时段储能系统荷电状态；

根据充放电功率，储能系统荷电状态在不同时间的状态关系表示为：

SOC_i＝SOC_i-1+Pb_i·Δt_i/Eb_n，

式中，Eb_n为储能系统的额定电量；

（3）配电网供电功率约束条件为，配电网向系统供电功率受到配电变压器和交流转直流模块的额定容量约束：

Pg_i≤min(P_T,P_AD)，

式中，P_T和P_AD分别为配电变压器及整流器的额定容量；

（4）系统功率平衡约束条件为，光伏充电站系统在运行过程中需满足功率平衡关系；当储能系统处于充电状态时：

Pg_i·η_ad+Ppv_i·η_dd＝Pev_i/η_dd+Pb_i/η_dd，

当储能系统处于放电状态时：

Pg_i·η_ad+Ppv_i·η_dd＝Pev·/η_dd+Pb_i·η_dd，

式中，Ppv_i为光伏发电功率，Pev_i为站内电动汽车充电总功率；η_dd为直流转直流变换器的效率，η_ad为交流转直流变换器的效率；

步骤3：含光伏发电系统的电动汽车充电站的多目标优化调度模型求解前，确定以下基础数据：

（1）根据光伏发电的历史数据和气象预报所预测得到的光伏发电功率；

（2）统计私家车行为规律，预测电动汽车的停放起止时间tp_k、tl_k和需求电量情况；

（3）确定含光伏发电系统的电动汽车充电站部件的参数，所述参数为单价、寿命、效率和额定容量任意之一或多个；

（4）根据私家车停放时间规律和双向DC/DC变换器额定功率约束，确定各决策变量的取值范围；

（5）各时段的电价；

步骤4：根据不同天气预测情况下充电站运行情况，通过多目标优化算法，得到非支配解前沿面，进而获得多个Pareto最优解；

步骤5：根据当地的日照强度以及充电站储能系统起始荷电状态的情况，选择对储能系统总循环电量和购电费用综合成本较小的优化方案，最终选择含光伏发电系统的电动汽车充电站最优调度方案。

2.根据权利要求1所述的含光伏发电系统的电动汽车充电站的多目标优化调度方法，其特征在于，所述多目标优化算法为NSGA-II算法，所述NSGA-II算法方法包括步骤：

①计算光伏发电功率；

根据光伏发电的历史数据和气象预报，获得未来24小时内每时刻光伏系统的输出功率Ppv_i；

②计算电动汽车充电总功率Pev_i；统计私家车行为规律，其停放起止时间和电池剩余电量均满足正态分布，根据统计规律预测电动汽车的停放起止时间tp_k、tl_k和剩余电量情况，求出其电量需求Eev_k；

在约束条件下随机生成每辆电动汽车的充电起始时间ts_k；

求出每辆车在每时刻的充电功率Pk_i，求出第i时刻站内电动汽车的充电总功率Pev_i；

③获得储能系统充放电功率Pb_i；在约束条件内随机生成储能系统充放电功率Pb_i，检查每时刻储能系统荷电状态是否满足约束，求出第i时刻储能深度的约束，对于不满足的Pb_i，使用罚函数进行处理；

④计算光伏充电站从配电网购电的功率；根据系统功率平衡关系，求出每时刻系统从配电网购电的功率；

⑤计算目标函数之一购电费用；根据分时电价求取优化时段的总购电费用；

⑥计算目标函数之二储能系统循环电量；根据Pb_i的正负判断储能系统处于充电或放电状态，求得优化时段的储能系统循环电量。