基于雙層優(yōu)化的電動汽車充放電調(diào)度策略

張安鵬

摘 要 如何基于雙層優(yōu)化來進(jìn)行電動汽車充放電調(diào)度呢？本文將就此問題展開分析與探討。

關(guān)鍵詞 雙層優(yōu)化 電動汽車 充放電優(yōu)化 分層分區(qū)調(diào)度

中圖分類號：U469.72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1電動汽車優(yōu)化充放電調(diào)度構(gòu)架研究

1.1分層分區(qū)調(diào)度模式

分層分區(qū)調(diào)度，是將電力系統(tǒng)根據(jù)電壓等級進(jìn)行分層，然后再將代表配電系統(tǒng)的層次按照地域進(jìn)一步分解為若干區(qū)域。如此，在每個區(qū)域中配電系統(tǒng)的調(diào)度機(jī)構(gòu)亦或是代理商可以對電動汽車予以合理調(diào)度。

在大量電動汽車使用的過程中，直接通過調(diào)度機(jī)構(gòu)來協(xié)調(diào)控制每輛電動汽車的充放電是不現(xiàn)實的。而分層分區(qū)調(diào)度模式的運(yùn)用恰到好處，分區(qū)域的協(xié)調(diào)控制電動汽車充放電，如此保證了每輛電動汽車充放電調(diào)度效果。

1.2調(diào)度相關(guān)問題及其互動機(jī)制

1.2.1日前申報機(jī)構(gòu)

日前申報機(jī)制是車主根據(jù)次日電動汽車的使用情況向所屬代理商日前申報相關(guān)信息而制定的。此機(jī)制的構(gòu)建，便于促進(jìn)和約束上層調(diào)度機(jī)構(gòu)和下屬各代理商制定的決策，保證決策合理、適用。

1.2.2基于相似合并的數(shù)據(jù)分組技術(shù)

盡管分層分區(qū)模式的應(yīng)用，將龐大數(shù)量的電動汽車充放電調(diào)度分開來，使每個代理商負(fù)責(zé)部分電動汽車的充放電調(diào)度。但是，相對于每個代理商來說，其所負(fù)責(zé)的電動汽車數(shù)量也是較多的，至少在數(shù)千量，多則上萬。所以，要想保證每輛電動汽車充放電調(diào)度得到有效控制，還需要代理商掌握電動汽車的相關(guān)信息，講電動汽車合理分組，以便更好地協(xié)調(diào)控制每一輛電動汽車的充放電。為此，需要將相似合并的數(shù)據(jù)分組技術(shù)引用其中，獲得車主申報的信息，將信息相似的電動汽車歸為一組，定義為電動汽車集，進(jìn)而對各個組的電動汽車進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，如此可以保證電動汽車調(diào)度良好，且高效率完成。

2基于雙層優(yōu)化的電動汽車充放電調(diào)度模型構(gòu)建

2.1確定性雙層優(yōu)化模型

Bracken J 和 MeGill J于上世紀(jì)七十年代提出多層規(guī)劃概念，用于解決多層規(guī)劃或多層優(yōu)化問題。隨著多層規(guī)劃研究的不斷深入，提出了雙層優(yōu)化概念及其模型?？梢哉f，雙層規(guī)劃/優(yōu)化是多層規(guī)劃中的一種情況。雙層規(guī)劃，顧名思義，包括兩個層次，即上層與下層，上層決策一般會影響下層目標(biāo)和約束條件，而下層將決策結(jié)果會反饋給上層，從而實現(xiàn)上下層決策相互作用。

2.2電動汽車充放電調(diào)度的雙層優(yōu)化模型

2.2.1上層優(yōu)化模型

基于雙層優(yōu)化的電動汽車充放電調(diào)度模型，自然包括上層優(yōu)化模型和下層優(yōu)化模型，其中上層決策者為系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)，其制定的電動汽車充放電調(diào)度決策會影響下層決策者代理商的目標(biāo)及約束條件。所以，合理規(guī)劃設(shè)計上層優(yōu)化模型很是必要。

制定切實可行的上層優(yōu)化模型，首先要設(shè)置合理的上層目標(biāo)。由于上層目標(biāo)會涉及到系統(tǒng)總負(fù)荷水平的方差及下層代理商實際調(diào)度與調(diào)度計劃的偏差?；诖?，可以確定上層優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：

2.2.2下層優(yōu)化模型

相對來說，在下層模型之中，由于決策者為代理商，所以出于保證上下層優(yōu)化模型相互促進(jìn)、相互作用的考慮，在進(jìn)行下層優(yōu)化模型構(gòu)建的過程中，需要考電動汽車各個時段的充放電狀態(tài)控制情況及調(diào)度計劃與電動汽車實際調(diào)度效果之間的偏差。

同樣的，制定下層優(yōu)化模型，首先需要明確目標(biāo)函數(shù)，即：

基于此目標(biāo)函數(shù)的公式，可以確定電動汽車蓄電池充放電等式約束、蓄電池安全約束、不可調(diào)度時段約束、次日行駛需求約束。在此基礎(chǔ)上，對上下層優(yōu)化模型求解，即可獲得協(xié)調(diào)控制電動汽車充放電的方案，使代理商可以更好的處理電動汽車充放電調(diào)度工作。目前，在電動汽車調(diào)度上下層優(yōu)化模型求解中常用的方法是基于AMPL平臺的IP0PT3.8.0對上層非線性規(guī)劃問題進(jìn)行求解。當(dāng)然，也有其他方法，在實際進(jìn)行電動汽車調(diào)度中可以根據(jù)實際選擇適合的求解方法。

3結(jié)語

電動汽車電池所具備的儲能特性，使其不同于常規(guī)負(fù)荷，其可以作為負(fù)荷從電力系統(tǒng)中汲取電能，還可以通過電動汽車入網(wǎng)技術(shù)向系統(tǒng)輸送能量。要想保證電力系統(tǒng)不受到電動汽車充放電的影響，應(yīng)當(dāng)基于雙層優(yōu)化制定電動汽車充放電調(diào)度的上層優(yōu)化模型和下層優(yōu)化模型，進(jìn)而制定電動汽車充放電調(diào)度決策，如此代理商可以合理的協(xié)調(diào)控制每個電動汽車充放電，保證電動汽車可以有效應(yīng)用，并且避免電力系統(tǒng)受到電動汽車充放電的影響。

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