基于滾動(dòng)優(yōu)化的電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)電池優(yōu)化調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于滾動(dòng)優(yōu)化的電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)電池優(yōu)化調(diào)度方法，包括以下步驟：數(shù)據(jù)采集；配送參數(shù)設(shè)置；物流策略求解；物流能力確定；充電參數(shù)設(shè)置；狀態(tài)計(jì)算；充電策略優(yōu)化；靈敏度分析；本發(fā)明基于流水配送的配送方案，建立了充換電網(wǎng)絡(luò)電池優(yōu)化調(diào)度模型，提出了滾動(dòng)優(yōu)化的策略，解決了傳統(tǒng)優(yōu)化方案無法滿足下一個(gè)優(yōu)化周期初始時(shí)刻換電需求的問題，針對(duì)電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)物流配送和充電環(huán)節(jié)的調(diào)度運(yùn)行進(jìn)行了基礎(chǔ)研究，形成充換電網(wǎng)絡(luò)電池優(yōu)化調(diào)度的基本理論，為充換電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行提供了科學(xué)理論支持，充分發(fā)揮了其運(yùn)行效率。
【專利說明】基于滾動(dòng)優(yōu)化的電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)電池優(yōu)化調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車集中充電領(lǐng)域，具體涉及一種“集中充電、統(tǒng)一配送”模式下電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)電池調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)汽車是智能電網(wǎng)環(huán)境下的重要電力負(fù)荷，基于集中型充電站充電的換電模式是電動(dòng)汽車的重要發(fā)展模式之一。從本質(zhì)上來說，換電模式實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)汽車能源獲取與電網(wǎng)充電的分離，依靠充換電網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車的能源供應(yīng)。充換電網(wǎng)絡(luò)主要包含集中型充電站、換電站、配送站三類基礎(chǔ)設(shè)施，其中，集中型充電站承擔(dān)大規(guī)模的電池充電功能，滿電池將被配送至具有小規(guī)模充電能力和換電功能的換電站以及僅具備換電池功能的配送站，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的電池能量供應(yīng)。換電網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度問題涵蓋了集中型充電站的電池充電、物流調(diào)配、電池調(diào)配等密切相關(guān)的幾個(gè)環(huán)節(jié)，由于其中幾個(gè)單元密切相關(guān)、環(huán)環(huán)相扣，因此，須對(duì)其進(jìn)行一體化調(diào)度，以達(dá)到綜合最優(yōu)。
[0003]當(dāng)前針對(duì)充換電網(wǎng)絡(luò)充電控制方法的優(yōu)化已有相關(guān)文獻(xiàn)論述，而在充電與配送的結(jié)合方面還有所欠缺?？傮w而言，現(xiàn)有文獻(xiàn)主要將充電站作為主體，對(duì)其充電負(fù)荷、控制策略的研究沒有全面考慮外部諸因素的影響，如配送策略及優(yōu)化周期直接影響電池?cái)?shù)量、充電需求以及有序充電的控制策略，從而改變整個(gè)換電網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于滾動(dòng)優(yōu)化的電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)電池優(yōu)化調(diào)度方法，通過建立物流配送和集中充電的一體化模型，實(shí)現(xiàn)換電模式下電池調(diào)度的最優(yōu)化求解，在滿足用戶換電需求的前提下盡可能降低充電成本，為充換電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行奠定理論基礎(chǔ)。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的一種基于滾動(dòng)優(yōu)化的電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)電池優(yōu)化調(diào)度方法，包括以下步驟:
[0006](I)數(shù)據(jù)采集:每日末時(shí)刻，配送站將次日換電需求預(yù)測(cè)曲線W(t)和起始時(shí)刻備用電池?cái)?shù)量發(fā)送至集中型充電站充電調(diào)度系統(tǒng)，同時(shí)，集中型充電站從電網(wǎng)調(diào)度部門獲取次日實(shí)時(shí)電價(jià)信息Pt ;
[0007](2)配送參數(shù)設(shè)置:設(shè)定流水配送方案下的物流車隊(duì)的最小發(fā)車時(shí)間間隔Λ t ；
[0008](3)物流策略求解:通過疊加相鄰配送間隔內(nèi)的換電需求,獲得各次的配送量；
[0009](4)物流能力確定:根據(jù)各次的配送量和車輛容量確定每次發(fā)車的數(shù)量，根據(jù)日最大配送量確定物流車隊(duì)的車輛數(shù)；
[0010](5)充電參數(shù)設(shè)置:設(shè)定優(yōu)化周期T、集中型充電站的最大充電容量Nmax (即每次可同時(shí)充電的電池組數(shù)量)、電池的額定充電功率Pc和充電時(shí)長(zhǎng)Tc;
[0011](6)狀態(tài)計(jì)算:獲取集中型充電站在各次配送起始時(shí)刻的滿電池組數(shù)量及各次充電起始時(shí)刻的空電池組數(shù)量；[0012](7)充電策略優(yōu)化:以最小化充電成本為目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化求解集中型充電站各時(shí)刻的充電功率，需要滿足的約束條件有:①集中型充電站每次的充電電池組數(shù)量應(yīng)小于集中型充電站單次最大充電容量，同時(shí)不應(yīng)大于集中型充電站充電起始時(shí)刻空電池?cái)?shù)；②集中型充電站每次配送的滿電池組數(shù)量應(yīng)不大于充電站在配送起始時(shí)刻的滿電池組數(shù)；③集中型充電站一天中充滿的電池組數(shù)量應(yīng)能滿足當(dāng)天配送站的換電需求；
[0013](8)靈敏度分析:分析集中型充電站的充電容量和電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)中流通的電池?cái)?shù)量對(duì)電池優(yōu)化調(diào)度策略的影響。
[0014]進(jìn)一步，由于換電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)是一個(gè)連續(xù)的過程，前一天的優(yōu)化結(jié)果直接影響到后一天的初始運(yùn)行狀態(tài)，因此步驟(5)中優(yōu)化周期T選取2~3天，并將前一天24時(shí)刻的計(jì)算結(jié)果作為后一天O時(shí)刻的初始狀態(tài)。
[0015]有益效果:本發(fā)明針對(duì)電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)物流配送和充電環(huán)節(jié)的調(diào)度運(yùn)行進(jìn)行了基礎(chǔ)研究，形成充換電網(wǎng)絡(luò)電池優(yōu)化調(diào)度的基本理論，為充換電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行提供了科學(xué)理論支持，充分發(fā)揮了其運(yùn)行效率:(1)引入換電曲線的概念，從終端換電需求出發(fā)，以一定的物流配送策略為依據(jù)，確定了充電站離散電量需求的時(shí)刻和數(shù)量；(2)基于流水配送的配送方案，建立了充換電網(wǎng)絡(luò)電池優(yōu)化調(diào)度模型，物流配送策略對(duì)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果的影響至關(guān)重要，是影響充電策略的關(guān)鍵因素，采用流水配送的方法可以有效節(jié)約充電成本；(3)提出了滾動(dòng)優(yōu)化的策略，解決了傳統(tǒng)優(yōu)化方案無法滿足下一個(gè)優(yōu)化周期初始時(shí)刻換電需求的問題；(4)分析了集中型充電站的充電容量和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)流通的電池組數(shù)量對(duì)電池優(yōu)化調(diào)度策略的影響，為集中型充電站的容量規(guī)劃和電池組數(shù)量規(guī)劃提供理論依據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明方法的總 流程圖；
[0017]圖2為流水配送方案下各時(shí)刻充電功率及對(duì)應(yīng)電價(jià)；
[0018]圖3為流水配送方案下配送站的滿電池組數(shù)變化情況；
[0019]圖4為流水配送方案下集中型充電站的滿電池組數(shù)變化情況；
[0020]圖5為滾動(dòng)優(yōu)化相較于普通優(yōu)化的周期示意圖；
[0021]圖6為充電容量改變時(shí)充電費(fèi)用變化趨勢(shì)；
[0022]圖7為電池組數(shù)量改變時(shí)充電費(fèi)用變化趨勢(shì)；
[0023]圖8為定量配送方案下各時(shí)刻充電功率及對(duì)應(yīng)電價(jià)。
[0024]【具體實(shí)施方式】
[0025]下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0026]實(shí)施例:本實(shí)施例一種基于滾動(dòng)優(yōu)化的電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)電池優(yōu)化調(diào)度方法，如圖1所示，包括以下步驟:
[0027]( I)數(shù)據(jù)采集:每日末時(shí)刻，配送站將次日換電需求預(yù)測(cè)曲線W (t)(如圖2所示)、起始時(shí)刻備用滿電池?cái)?shù)量I^livwy full (O)和空電池?cái)?shù)量ndelivOTy Mpty (O)發(fā)送至集中型充電站充電調(diào)度系統(tǒng)，同時(shí)，集中型充電站從電網(wǎng)調(diào)度部門獲取次日電價(jià)信息Pt，如表1所示:
[0028]表1峰、谷、平時(shí)段劃分及各時(shí)段電價(jià)
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種基于滾動(dòng)優(yōu)化的電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)電池優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)數(shù)據(jù)采集:每日末時(shí)亥IJ，配送站將次日換電需求預(yù)測(cè)曲線r(t)和起始時(shí)刻備用電池?cái)?shù)量發(fā)送至集中型充電站充電調(diào)度系統(tǒng)，同時(shí)，集中型充電站從電網(wǎng)調(diào)度部門獲取次日實(shí)時(shí)電價(jià)信息a； (2)配送參數(shù)設(shè)置:設(shè)定流水配送方案下的物流車隊(duì)的最小發(fā)車時(shí)間間隔Λ?; (3)物流策略求解:通過疊加相鄰配送間隔內(nèi)的換電需求,獲得各次的配送量； (4)物流能力確定:根據(jù)各次的配送量和車輛容量確定每次發(fā)車的數(shù)量，根據(jù)日最大配送量確定物流車隊(duì)的車輛數(shù)； (5)充電參數(shù)設(shè)置:設(shè)定優(yōu)化周期八集中型充電站的最大充電容量(即每次可同時(shí)充電的電池組數(shù)量)、電池的額定充電功率A和充電時(shí)長(zhǎng)Tc ； (6)狀態(tài)計(jì)算:獲取集中型充電站在各次配送起始時(shí)刻的滿電池組數(shù)量及各次充電起始時(shí)刻的空電池組數(shù)量； (7)充電策略優(yōu)化:以最小化充電成本為目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化求解集中型充電站各時(shí)刻的充電功率，需要滿足的約束條件有:①集中型充電站每次的充電電池組數(shù)量應(yīng)小于集中型充電站單次最大充電容量，同時(shí)不應(yīng)大于集中型充電站充電起始時(shí)刻空電池?cái)?shù)；②集中型充電站每次配送的滿電池組數(shù)量應(yīng)不大于充電站在配送起始時(shí)刻的滿電池組數(shù)；③集中型充電站一天中充滿的電池組數(shù)量應(yīng)能滿足當(dāng)天配送站的換電需求； (8)靈敏度分析:分析集中型充電站的充電容量和電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)中流通的電池?cái)?shù)量對(duì)電池優(yōu)化調(diào)度策略的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于滾動(dòng)優(yōu)化的電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)電池優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于:所述步驟(5)中優(yōu)化周期T為2、天，并將前一天24時(shí)刻的計(jì)算結(jié)果作為后一天O時(shí)刻的初始狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】G06Q10/04GK103679281SQ201310377105
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】高賜威, 吳茜 申請(qǐng)人:東南大學(xué)