[发明专利]兼顾车主响应与电网成本的电动汽车充放电价优化方法

说明书

本发明针对现有充放电价仅从电网或车主角度考虑定价，导致双方利益分配不均衡问题，提出一种兼顾车主响应与电网成本的电动汽车充放电价多目标优化模型，其特点是，首先，对电动汽车用户出行规律进行分析，定义了行程和电池荷电状态约束；其次，在用户充放电行为及电池特性约束下，设计用户转移率和单位电能成本函数，构建考虑车主响应的电费支出最小化与避免电网投资最大化的充放电价多目标模型；最后，提出收缩空间的多目标鱼群免疫算法进行模型优化求解。通过实验方针模拟电价优化模型可以减少电网投入与用户支出的同时，提高用户参与电网负荷调节的响应能力。具有方法科学合理，适用性强，效果佳等优点。

技术领域

本发明涉及多元用户互动的配电网规划设计和运行控制领域，是兼顾车主响应与电网成本的电动汽车充放电价优化方法。

背景技术

近年来由于能源危机与环境污染的愈发严重，电动汽车的发展将大幅度减少对化石能源的依赖，缓解尾气排放造成的污染，使其成为了世界交通运输领域的共同发展方向。但是规模化的电动汽车随机接入电网将增加系统某一时段负荷波动，加大了电网的运行风险和控制难度。此外电动汽车可以通过电车互联技术(VehicletoGrid)，即V2G技术在用电高峰向系统放电。因此，合理的电价机制可以引导电动汽车用户对系统合理充放电，缓解系统负荷波动，减少电动汽车接入后新增运行成本的投入，提高电动汽车接入电网后系统的稳定性。目前在有序引导电动汽车充放电方面研究中，多数研究都是对电动汽车用户进行随机抽样分析，并且没有充分调动用户积极参与电力系统负荷调节。而现有的电价模型多是单独考虑电网或用户的利益导致双方利益分配不均衡，缺少在保证用户积极参与优化机制的情况下，结合考虑减少用户费用支出和避免电网新增成本投入的分析。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种科学合理，适用性强，效果佳的兼顾车主响应与电网成本的电动汽车充放电价优化方法，该方法是在分析电动汽车用户充放电行为的基础上，构建考虑车主响应的电费支出最小化与避免电网投资最大化的充放电价多目标模型，一方面从用户电费支出的角度，根据用户的消费心理，利用负荷转移率与价格变化关系，构建用户转移率函数，建立不同响应用户的充放电费支出最小化模型；另一方面从电网成本投入的角度，对可变电能成本分析，设计单位电能成本函数，构建避免电网投资最大化模型，使得在优化电价激发用户参与负荷调节的同时，最大程度减少用户电费支出与避免新增电网成本投入，此外，对于求解多目标模型时，提出基于收缩空间的多目标鱼群免疫算法，对多目标优化模型求解。

本发明的目的是由以下技术方案来实现的：一种兼顾车主响应与电网成本的电动汽车充放电价优化方法，其特征是，它包括以下步骤:

步骤1)对电动汽车用户充放电行为分析，建立电动汽车用户的行程约束和电池SOC约束，形式化表征用户充放电行为；

(1.1)电动汽车行程约束：电动汽车在向电网放电时要保证在下一段行程所需足够的电量，所放电量应介于电池容量的最大值和最小值，应满足：

其中，C_B为电动汽车电池容量；S_max、S_min、S_s分别为电池荷电状态的最大值、最小值和初始值，λ^up为电池放电电量系数；量纲均为1；p^up为放电功率；W为电池平均每千米的耗电量；t_i,j^up为在第i段行程j时段里向电网放电的时长；d_i+1为第i+1段行程的行驶距离；

(1.2)电池SOC约束：电动汽车进行充放电过程中应满足所充放电量应介于电池最少荷电量与最大荷电量之间，即电池荷电状态的最小值与最大值之间，应满足：

其中，λ^down为电池充电电量系数；p^down为充电功率；t_i,j^down为第i段行程j时段的充电时间；