通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)度與日前調(diào)度的協(xié)調(diào)使換電站抑制波動(dòng)影響同時(shí)兼顧用戶利益

（流體及動(dòng)力機(jī)械教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（西華大學(xué)）的研究人員劉靈愷、雷霞、李竹、黃貴鴻、雷海，在2017年第22期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文指出，電動(dòng)汽車換電站由于其換電過(guò)程耗時(shí)短、便于統(tǒng)一管理等優(yōu)點(diǎn)，成為了電動(dòng)汽車電能補(bǔ)充的重要方式。但由于電動(dòng)汽車用戶的換電需求具有隨機(jī)性，目前的預(yù)測(cè)方法不能很準(zhǔn)確地對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)，因此對(duì)換電站精確地制定充放電調(diào)度計(jì)劃有較大難度。

針對(duì)這一問(wèn)題，建立換電站日前調(diào)度與實(shí)時(shí)調(diào)度模型，并通過(guò)粒子群算法在Matlab中完成仿真計(jì)算。在日前調(diào)度模型中通過(guò)對(duì)用戶換電需求的預(yù)測(cè)制定日前調(diào)度計(jì)劃，在滿足各時(shí)段需求的前提下優(yōu)化換電站各時(shí)段充放電功率；在實(shí)時(shí)調(diào)度模型中根據(jù)各時(shí)段需求預(yù)測(cè)的誤差，來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整后續(xù)時(shí)段的調(diào)度計(jì)劃。通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)度與日前調(diào)度的協(xié)調(diào)，使換電站抑制了用戶實(shí)際需求波動(dòng)影響，同時(shí)合理兼顧用戶利益、換電站收益與電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。

隨著全球氣候變暖趨勢(shì)加劇、石油資源的枯竭，發(fā)展新能源電動(dòng)汽車已是大勢(shì)所趨[1,2]。相比于以化石能源作為燃料的傳統(tǒng)汽車，電動(dòng)汽車在節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。隨著未來(lái)電動(dòng)汽車的普及，電動(dòng)汽車大規(guī)模接入電網(wǎng)，無(wú)序的充放電會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)不可忽視的影響[3-5]。因此，針對(duì)電動(dòng)汽車規(guī)?；浞烹?，有必要采用可靠的調(diào)度策略對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行集中調(diào)度。

文獻(xiàn)[6]基于用戶的申報(bào)信息和評(píng)價(jià)指標(biāo)體系確定車輛的調(diào)度優(yōu)先權(quán)，代理商根據(jù)調(diào)度優(yōu)先權(quán)制定車輛的調(diào)度計(jì)劃。文獻(xiàn)[7]提出用戶滿意度概念，以充放電成本與調(diào)度計(jì)劃合理性的加權(quán)組合來(lái)描述用戶的滿意度，建立了以用戶滿意度最大化為目標(biāo)的優(yōu)化調(diào)度模型。

文獻(xiàn)[8,9]將雙層優(yōu)化模型應(yīng)用于電動(dòng)汽車充放電調(diào)度，其中文獻(xiàn)[8]在文獻(xiàn)[7]的基礎(chǔ)上將風(fēng)力發(fā)電模型加入到優(yōu)化調(diào)度模型中，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商、電網(wǎng)、用戶三者之間利益的有機(jī)協(xié)調(diào)。文獻(xiàn)[9]以系統(tǒng)總負(fù)荷水平的方差最小化為上層目標(biāo)、以與上層調(diào)度計(jì)劃一致性為下層目標(biāo)建立雙層優(yōu)化模型，但采用日前車主申報(bào)制度，執(zhí)行較困難。

上述文獻(xiàn)均針對(duì)整車充電模式進(jìn)行研究，然而整車充電模式下電動(dòng)汽車的充放電權(quán)限歸屬于各用戶，使充電站不能進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度決策[10]。與整車充電模式相比，換電模式實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力電池與車輛的解耦，電池的充放電行為更具有可控性和靈活性，更能有效地抑制對(duì)電網(wǎng)的不良影響，同時(shí)更符合用戶零等待時(shí)間的意愿[11,12]。

文獻(xiàn)[13]在文獻(xiàn)[9]基礎(chǔ)上采用動(dòng)態(tài)優(yōu)化機(jī)制，并計(jì)及未進(jìn)站汽車的充放電預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了換電站實(shí)時(shí)充放電調(diào)度，但調(diào)度結(jié)果受預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性影響。文獻(xiàn)[14]分析了基于響應(yīng)分時(shí)電價(jià)的換電站電池調(diào)度策略，在平抑電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)的同時(shí)節(jié)約了換電站的充電成本。文獻(xiàn)[15]提出換電站在換電高峰時(shí)期將未完全充滿的電池提供給用戶，根據(jù)電池電量給予用戶一定費(fèi)用折扣，以減少客戶的流失，提高換電站收益。

文獻(xiàn)[16]針對(duì)電動(dòng)汽車規(guī)模化后換電站的不同時(shí)段電池組數(shù)配置問(wèn)題提出電池冗余度概念，通過(guò)分析車主用車習(xí)慣求出換電需求發(fā)生時(shí)刻的條件，從而得到不同時(shí)段的電池儲(chǔ)備組數(shù)。文獻(xiàn)[17]在文獻(xiàn)[6]的基礎(chǔ)上，以充電總功率為優(yōu)化變量，以抑制電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)為優(yōu)化目標(biāo)，分析了換電站內(nèi)不同電池冗余度情況下的調(diào)度結(jié)果，并分析了不同電池冗余度的利弊。

綜上可見(jiàn)，目前針對(duì)電動(dòng)汽車調(diào)度的文獻(xiàn)多為日前靜態(tài)調(diào)度模式，且實(shí)際用戶需求的波動(dòng)對(duì)調(diào)度影響較大。本文以換電模式為基礎(chǔ)，以系統(tǒng)分時(shí)電價(jià)為前提，建立日前調(diào)度和實(shí)時(shí)調(diào)度模型。

日前調(diào)度模型中，換電站根據(jù)用戶需求的日前預(yù)測(cè)制定日前調(diào)度計(jì)劃，在滿足用戶需求的前提下，以平抑電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)、增加換電站收益為優(yōu)化目標(biāo)；實(shí)時(shí)調(diào)度模型中，換電站根據(jù)次日各時(shí)段實(shí)際用戶需求修正后續(xù)時(shí)段的需求預(yù)測(cè)，在日前調(diào)度的基礎(chǔ)上對(duì)后續(xù)時(shí)段的調(diào)度計(jì)劃做動(dòng)態(tài)調(diào)整，以換電站實(shí)時(shí)調(diào)度的調(diào)整結(jié)果與日前調(diào)度計(jì)劃的偏差最小為優(yōu)化目標(biāo)。

通過(guò)日前調(diào)度和實(shí)時(shí)調(diào)度模型，使換電站抑制了實(shí)際用戶需求波動(dòng)影響，同時(shí)合理兼顧用戶利益、換電站收益與電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。

圖1私家車各時(shí)段行駛距離占日行駛距離百分?jǐn)?shù)

結(jié)論

本文根據(jù)各時(shí)段的用戶實(shí)際需求對(duì)后續(xù)的需求預(yù)測(cè)進(jìn)行修正，在日前調(diào)度的基礎(chǔ)上對(duì)調(diào)度計(jì)劃做動(dòng)態(tài)調(diào)整，在換電站能夠最大化滿足用戶需求的基礎(chǔ)上以換電站自身收益與電網(wǎng)負(fù)荷曲線改善的協(xié)調(diào)為優(yōu)化目標(biāo)建立充放電調(diào)度模型，并采用粒子群算法求解。結(jié)果表明，優(yōu)化調(diào)度能避免產(chǎn)生電池缺額，并充分利用電池的儲(chǔ)能特性對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷波動(dòng)進(jìn)行有效抑制，起到削峰填谷的作用，并使換電站收益最大化。