[发明专利]一种大规模电动汽车充电负荷的分布式联合协调控制方法

摘要

本发明涉及一种大规模电动汽车充电负荷的分布式联合协调控制方法，属于能源管理技术领域。首先，客户端根据车辆基本信息确定初始充电功率并发送给协调中心。协调中心计算优化负荷曲线与优化判定阈值。根据各客户端充电功率计算当前负荷曲线及其表征值。若表征值小于判定阈值，则发送停止交互命令，客户端按当前充电功率为电动汽车充电；否则计算概率转移矩阵并向客户端发送。客户端根据概率转移矩阵，计算转移矩阵，更新充电功率并发送给协调中心。如此反复交互，直至表征值小于判定阈值。本发明可有效实现错峰充电，缓解协调中心的计算压力，保护用户的充电需求隐私，节约上下层之间的数据通信资源，适用于大规模电动汽车有序控制。

主权项

1.一种大规模电动汽车充电负荷的分布式联合协调控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）控制系统的客户端分别从用户侧获取充电起始时间t_start和充电结束时间t_end、从电池管理系统获取用户电动汽车当前电池容量B和当前电池荷电状态SOC以及从充电桩控制系统获取充电桩的充电功率P和充电效率η；（2）客户端根据上述获取的信息，计算电动汽车的充电时长并设定电动汽车的初始充电功率为L_0,n(t)，n＝1,2,…,N_EV，t＝1,2,…,T_max，其中n为客户端编号，N_EV为被控电动汽车数量，t为采样序号，T_max为最大采样序号，各采样时刻之间的间隔为Δt，在时段[t_start,t_start+T]内，电动汽车的初始充电功率L_0,n(t)等于充电桩的充电功率P，在[t_start,t_start+T]的以外时段，电动汽车的初始充电功率为零，客户端将初始充电功率L_0,n(t)发送给控制系统的协调中心；（3）控制系统的协调中心从电力系统获取电力系统预测的当日常规负荷曲线L_base(t)，根据控制系统各客户端的初始充电功率L_0,n(t)，计算所有被控电动汽车充电所需的能量E_EV：EEV=ηΣn=1NEVΣt=1TmaxL0,n(t)Δt]]>（4）根据电动汽车数量N_EV、总能量E_EV以及上述预测的当日常规负荷曲线L_base(t)，建立一个优化负荷模型：minΣt=1Tmax(PEV(t)+Lbase(t))2]]>s.t.Σt=1TmaxPEV(t)Δt=EEV]]>0≤P_EV(t)≤N_EVP其中，P_EV(t)为被控电动汽车的总充电功率；求解上述优化负荷模型，得到优化负荷曲线为L_opt(t)＝P_EV(t)+L_base(t)；（5）设定一个优化精度阈值ε，ε∈(1,1.5]，将优化精度阈值ε与上述优化负荷模型的目标函数最小值相乘，得到优化判定阈值为（6）控制系统的协调中心将上述预测的当日常规负荷曲线L_base(t)与各电动汽车的当前充电功率L_n相加，得到当前负荷曲线（7）根据上述当前负荷曲线L_cur(t)，计算当前负荷曲线的表征值将表征值D_cur与优化判定阈值D_thd进行比较，若D_cur≤D_thd，则进行步骤（10），若D_cur＞D_thd，则根据步骤（6）的当前负荷曲线L_cur(t)和步骤（4）的优化负荷曲线L_opt(t)，计算概率转移矩阵M_p，并将概率转移矩阵M_p发送给控制系统的各客户端，所述的概率转移矩阵M_p为一个T_max×T_max的方阵，方阵中第i行第j列的元素为m_i,j，元素m_i,j的确定过程如下：（7-1）设定一个转出负荷向量V_out，在第i时刻，若L_opt(i)＞L_cur(i)，则转出负荷向量V_out(i)＝0，若L_opt(i)≤L_cur(i)，则V_out(i)＝L_cur(i)-L_opt(i)；（7-2）设定一个转入负荷向量V_in：在第i时刻，若L_opt(i)＞L_cur(i)，则V_in(i)＝L_opt(i)-L_cur(i)，若L_opt(i)≤L_cur(i)，则V_in(i)＝0；（7-3）在第j时刻，若V_out(j)＝0，则对于任意整数i∈[1,T_max]，m_i,j＝0，若V_out(j)＞0，则对于任意整数i∈[1,T_max]且i≠j，（8）控制系统的客户端根据接收的概率转移矩阵M_p，计算得到一个转移矩阵M_t，具体步骤如下：（8-1）客户端根据接收的概率转移矩阵M_p以及当前充电功率L_n，计算得到转移充电向量V_trans和保留充电向量V_res，对任意整数j∈[1,T_max]，若则V_trans(j)＝L_n(j)，V_res(j)＝0，对任意整数j∈[1,T_max]，若则V_trans(j)＝0，V_res(j)＝L_n(j)；（8-2）对概率转移矩阵M_p进行修正，对任意整数i、j∈[1,T_max]，若满足i＜t_start、i＞t_end、j＜t_start或j＞t_end中的任意一种情况，则使m_i,j＝0，对任意整数i、j∈[1,T_max]，若V_res(j)＝1，则使m_j,i＝0，对任意整数i、j∈[1,T_max]，若V_trans(j)＝0，则使m_i,j＝0；（8-3）对任意整数j∈[1,T_max]，若则生成一个在区间均匀分布的随机数R，若R∈(0,m_1,j]，则使m_1,j＝1，对任意整数i∈[1,T_max]且i≠1，则使m_i,j＝0，对任意整数i∈[1,T_max]且i≠j，则使m_1,i＝0；若n满足条件T_max-1≥n≥1，则使m_n+1,j＝1，对任意整数i∈[1,T_max]且i≠n+1，使m_i,j＝0，对任意整数i∈[1,T_max]且i≠j，使m_n+1,i＝0，修正后的概率转移矩阵即为转移矩阵M_t；（9）控制系统的客户端根据上述计算结果，得到更新后电动汽车充电功率L_new＝M_tV_trans+V_res，并将更新后的充电功率作为L_n发送给控制系统的协调中心，返回步骤（6）；（10）控制系统的协调中心向控制系统中各客户端发送停止客户端与协调中心之间交互的指令，客户端接收到该指令后，按当前充电功率L_n为电动汽车充电，实现有序错峰充电。