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摘要：本文针对电动汽车负荷的微电网经济调度问题，提出了一种利用动态电价调整电动汽车负荷的微电网调度策略。通过对固定电价下电动汽车负荷计算的分析，建立了电动汽车负荷对调度期间电价变化的响应模型，以反映动态电价对电动汽车负荷的影响。在响应模型的基础上，建立了电动汽车成本最低、多个微动力源和载荷的微电网优化调度模型，并采用粒子群优化算法（PSO）求解该调度模型。结果表明，该调度策略能使微电网中的电动汽车有序充电，达到峰谷填谷，减少了微电网的运行成本。
关键词：电价调节；电动汽车；微电网经济
本文针对的是包括电动汽车在内的多微功率微电网系统，在分析了微电网中电动汽车的负荷需求后，建立了电动汽车负荷对电价的响应模型，建立了动态电价调整，以微电网的运行成本为优化目标，提供了一种经济的调度模型，调度策略解决算法以及调度案例分析。
一、电动汽车负荷的微电网现状
电动汽车作为一种新型的交通方式，具有比传统汽车在环保和节能方面的优势，现在已成为学术界和商业界关注的焦点。电动汽车的负荷必须成为总体调度策略的一部分，因为大量的电动汽车负荷会添加到电网并对其产生影响。目前，考虑电动汽车负荷调度策略的研究成果主要集中在向电网调度上。已经指出，使用大型电动车辆对电网的运行影响不可忽略，导致不确定的负荷增加并影响电能质量。为了有效减少大规模的电动汽车充电对配电网络的影响，基于二次规划数学模型的配电网络中电动汽车充电的协调控制方法有效地降低了配电网络的有效功率损耗。在综合考虑用户的充电需求和电网负荷水平的基础上，提出了一种基于动态时分电价的电动汽车充电站常规充电控制方法。这降低了充电站的运行成本，并允许更好地达到峰值并充满充电负载。目前，涉及电动汽车负荷的最优微电网调度并不多。借助在微电网和电动汽车之间具有双向交互作用的高性能发电厂，研究了一种基于微电网的最小发电成本对电动汽车进行充电和放电的调度策略。研究了微电网的经济调度策略和模型，包括风能、轻型、储能和电动汽车、以分析电动汽车对微电网的经济影响。
二、电动汽车动态电价响应与负荷计算
（一）电动汽车负荷需求建模
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在本文中假设微电网中的电动汽车仅充电而不是放电，也就是说，它们仅用作负载，我们将以电动私人汽车为例。微电网中一次所有电动汽车的负载量取决于充电功率，开始充电的时间，每天的行驶里程以及电动汽车的数量。为了获得微电网中所有电动汽车的负载并便于分析，进行以下假设，一辆行驶100km的电动汽车的功耗为15 kWh。在无序充电模式下，电动汽车行驶后立即充电。充电过程几乎是恒定功率充电，每次充满电。电动汽车返回时间，日里程和充电功率相互独立。需要计算微电网中所有电动汽车的充电需求和日负荷，实施动态电价计划之后，汽车的充电时间将被更改。在图1中，常规负荷是指微电网中除电动汽车以外的其他负载。EV负荷是车主不考虑充电价格的负荷。从图1中可以看到，平日和节假日之间的EV负荷变化不大。EV负荷和常规负荷在高峰时间的16:00和2:00之间相对较大，并且当两者重叠时，微电网上的压力在夜间会增加。EV负荷在6:00到17:00之间很小，如果白天通过电价调节机制将一部分EV负荷移到6:00到17:00的时区，则微电网负荷的峰值负荷和谷值可以实现，并且可以减少微负荷。在本文中，通过构建考虑电价调节的模型来实现电动汽车负载调节。图2显示了基于蒙特卡洛模拟的电动汽车负荷采样计算的流程图。图2中的系统输入信息包括电动汽车的总大小，不同充电操作的概率分布，可能的充电时间和初始充电时间的概率分布，充电时间约束以及不同类型充电操作的初始充电。包括SOC概率分布，然后根据各种充电行为计算充电时间。
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（二）动态电价与用户需求响应模型
上述微电网电动车辆负载未考虑电费对用户的充电时间的影响，因此充电时间由用户确定，并且对于微电网而言是混乱且不受控制的。根据需求响应理论，电价的变化会导致消费者的能源需求发生变化。关于微电网中电动汽车的总负荷，价格变化不会影响总负荷。然而，电价的波动改变了用户的充电时间，在电动汽车的高峰负荷和山谷填谷中发挥了作用，并且有助于微电网的经济调度。为了简化分析，本文使用综合响应曲线来为整个社会分时充电，用电价替代了电动汽车的充电负荷响应，响应曲线如图3所示。
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三、含电动汽车的微电网经济调度
本文考虑了微电网的经济调度，包括新能源微动力源和电动汽车负荷，微电网包括风力涡轮机（WTs）、太阳能电池（PVs）、微型燃气轮机（MTs）、储能单元（Bas）、电动汽车、大型电网（grid）和其他负载。微电网调度的优化目标是最小化运营成本。运营成本包括燃料消耗成本，污染物排放成本以及运营和维护成本，成本目标函数F为下面公式。
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四、算例仿真
为了在考虑动态电价后显示电动汽车对微电网调度的影响，以微电网每日调度为例进行回顾。电动汽车和微电源的参数设置为W=15 kWh、Pc=5kW、N=300、RSOCmin=0.2、RSOCmax=1、ρmin= 0.12、ρmax= 1.2，燃油费1.2美元/升，电池折旧费费用0.1美元/千瓦时，污染物排放参数见表1和表2。
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微电网调度方案的设置如风能输出是根据风扇的额定功率和威布尔分布计算出的样本，太阳能输出是根据前一周的数据进行的预测，而电动汽车的负荷是图1中的工作日负荷。图4显示了微车中电动汽车的无序充电与考虑动态电价率的常规充电负荷的比较。从图4可以看出，在调度周期内车辆总负载恒定的情况下，动态电价下的负荷波动范围被认为远小于随机充电时电动车负载的负载波动范围，这表明动态电价已开始在微电网的经济调度中发挥作用，明显的削峰填谷效应表明该方法是可行和有效的。
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五、结论
针对电动汽车的多微功率微电网，正在研究考虑电价调节机制的电动汽车充电负荷的经济最优调度，建立微电网中电动汽车负荷对电价的响应模型，并考虑电价调整。采用PSO算法实现战略目标。调度策略可以达到电动汽车负载均衡，削减高峰，填谷的目标。计算示例显示，微电网的峰谷差比（峰谷比与最大负载）为75％。81％减少至35.85％。调度策略可以有效降低系统运行成本。计算示例表明，可以节省运营成本29.2％。
结语：综上所述，电动汽车对电价的负荷响应模型采用传统的负荷响应模型，由于电动汽车负荷的特殊性，需要改进响应模型。
参考文献：
[1]徐从启,高瑞林,贾桂芝,王永谦,刘庆辉.考虑分时电价电动汽车负荷的微电网优化调度[J].电气工程学报,2017,12(11):12-20.
[2]唐圣学,张大鹏.电价调节电动汽车负荷的微电网经济调度研究[J].电器与能效管理技术,2016(21):47-53.
[3]张大鹏. 含电动汽车负荷的微电网调度研究[D].河北工业大学,2016.
作者简介：
夏华（1989），研究生，国电南瑞南京控制系统有限公司，从事电力工程研发工作；
肖伟（1988），研究生，国电南瑞南京控制系统有限公司，从事电力工程研发工作。