在馈线过载约束下的电动汽车分散式充电控制研究

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由于化石能源短缺和环境污染问题日益加重,电动汽车(Electric Vehicles,EVs)和新能源产业得到大力发展,但是电动汽车的大规模无序充电会对电网造成不利影响,例如电网负荷波动、配电馈线过载以及配电变压器老化等。因此,利用电动汽车充电负荷可转移特性,在负荷调节、光电消纳、降低变压器老化风险、减少用户充电成本等方面,对电动汽车充电策略进行优化调度具有重要的意义。本文建立配电网络中的馈线拓扑结构模型,通过仿真具体分析了电动汽车以不同方式充电对馈线过载的影响,说明了馈线过载控制对防止馈线过载的必要性。在馈线过载约束下,本文从保证电网平稳运行和减少电动汽车用户成本两个角度出发,考虑到保护用户充电需求信息的隐私性以及减少中央控制器的计算负担,实现了对电动汽车的分散式充电控制。本文研究工作如下:首先,从电网运行的角度,针对充电站中光伏发电的场景,在馈线过载约束下,基于原对偶次梯度算法设计了一种以平抑电网总负荷波动、降低变压器老化为目标的分散式充电控制方法。利用多组仿真说明了在考虑多目标的优化问题中,所设计的方法能够实现光电消纳,进而减少电网总负荷波动、降低变压器老化、防止馈线过载,同时说明了改进后的原对偶次梯度算法具有更快的收敛速度。其次,从用户成本的角度,基于代理商的电价机制,以用户成本最小为目标,构建了一个多用户非合作博弈模型。基于快速充电的背景,在用户成本函数中考虑了用户充电的满意度,用户可以设置自己的成本权重系数来决定充电偏好。并且在馈线约束下基于交替方向乘子算法求解每辆电动汽车的最优响应充电策略,实现了基于公共电价博弈下的电动汽车的分散式充电控制,进而减少用户充电成本以及提高用户满意度。并通过仿真分析了不同的用户满意度权重系数对充电策略的影响。
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