CN112564145A - 一种基于v2g技术的双向充放电控制方法 - Google Patents

一种基于v2g技术的双向充放电控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及能源管理领域，尤其涉及一种基于V2G技术的双向充放电控制方法，包括以下步骤：S1：考虑电动车i在每次充电的最少时间长度约束条件、电动车i在每次放电的最少时间长度约束条件建立双向充放电控制模型；S2：获取各电动车工作参数，并对双向充放电控制模型求解得到每个t时刻电动车的充放电量pgrid(t)。本发明在双向充放电控制模型中考虑考虑电动车i在每次充电的最少时间长度约束条件、电动车i在每次放电的最少时间长度约束条件，防止频繁充放电，提高电池寿命。

Description

一种基于V2G技术的双向充放电控制方法
技术领域
本发明涉及能源管理领域，尤其涉及一种基于V2G技术的双向充放电控制方法。
背景技术
近年来，随着V2G(vehicle to gird)电动汽车的普及，给电网系统带来了极大的机遇与挑战。由于电动汽车具有充放电功能，如果不合理的充放电对电动汽车的电池寿命影响很大，同时对电动汽车合理充放电时间与充放电功率的调整，避开波峰用电量，可以带来具体经济效益。但是现有技术并没有实现电池寿命的最大化。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种基于V2G技术的双向充放电控制方法。
一种基于V2G技术的双向充放电控制方法，包括：
考虑电动车i在每次充电的最少时间长度约束条件、电动车i在每次放电的最少时间长度约束条件建立双向充放电控制模型：
Figure BDA0002751897260000011
Figure BDA0002751897260000012
Figure BDA0002751897260000021
其中，T表示调度的时间，N表示电动车数量；Tgrid(t)表示t时刻从电网购买的电价，CEV,i(t)表示t时刻电动车i的充电状态，CEV,i(t)∈[0,1]，
Figure BDA0002751897260000022
表示t时刻电动车i从电网购买的电量；Tsell(t)表示t时刻卖给电网的电价，DEV,i(t)表示t时刻电动车i的放电状态，DEV,i(t)∈[0,1]，
Figure BDA0002751897260000023
表示t时刻电动车i放电给电网的电量；
Figure BDA0002751897260000024
代表电动车i的最少充电时间长度；
Figure BDA0002751897260000025
代表电动汽车i的最少放电时间长度；
获取各电动车工作参数，并对双向充放电控制模型求解得到每个t时刻电动车的充放电量pgrid(t)。
优选的，所述双向充放电控制模型包括：
在t时刻电动车i从电网购买电量的约束限制：
Figure BDA0002751897260000026
其中，
Figure BDA0002751897260000027
表示t时刻电动车i从电网购买电量最小值；
Figure BDA0002751897260000028
表示t时刻电动车i从电网购买电量最大值。
优选的，所述双向充放电控制模型还包括：
在t时刻电动车i放电给电网电量的约束限制：
Figure BDA0002751897260000029
其中，
Figure BDA00027518972600000210
表示t时刻电动车i放电给电网电量最小值；
Figure BDA00027518972600000211
表示t时刻电动车i放电给电网电量最大值。
优选的，所述双向充放电控制模型还包括：电动车i总的充电的总电量：
Figure BDA0002751897260000031
其中，
Figure BDA0002751897260000032
分别代表电动车i的结束电池剩余电量和初始电池剩余电量，VolumnEV,i代表电动车i的总容量。
优选的，所述双向充放电控制模型还包括：t时刻电动车i电池剩余电量的约束条件：
Figure BDA0002751897260000033
其中，
Figure BDA0002751897260000034
分别代表电动车i的最小和最大电池剩余电量。
优选的，所述双向充放电控制模型还包括：t时刻电动汽车i在只能在充电或放电状态中的一种：
0≤CEV,i(t)+DDV,i(t)≤1；
t＝1,...,T,i＝1,...N。
通过使用本发明，可以实现以下效果：
本发明在双向充放电控制模型中考虑考虑电动车i在每次充电的最少时间长度约束条件、电动车i在每次放电的最少时间长度约束条件，防止频繁充放电，提高电池寿命。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例一种基于V2G技术的双向充放电控制方法的示意流程图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本发明的基本思想是在双向充放电控制模型中考虑考虑电动车i在每次充电的最少时间长度约束条件、电动车i在每次放电的最少时间长度约束条件，防止频繁充放电，提高电池寿命。
基于上述思想，本发明实施例提出一种基于V2G技术的双向充放电控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：考虑电动车i在每次充电的最少时间长度约束条件、电动车i在每次放电的最少时间长度约束条件建立双向充放电控制模型；
S2：获取各电动车工作参数，并对双向充放电控制模型求解得到每个t时刻电动车的充放电量pgrid(t)。
双向充放电控制模型为：
Figure BDA0002751897260000051
Figure BDA0002751897260000052
Figure BDA0002751897260000053
Figure BDA0002751897260000054
Figure BDA0002751897260000055
Figure BDA0002751897260000056
Figure BDA0002751897260000057
0≤CEV,i(t)+DDV,i(t)≤1 (8)
t＝1,...,T,i＝1,...N
通过建立上式非线性规模模型，并通过本专利提出算法求解，可以求得每个t时刻电充汽车的充放电量pgrid(t)。
其中，公式(1)代表目标函数，即在T时间内从电动车消耗的总费用。T表示调度的时间，N表示电动车数量；Tgrid(t)表示t时刻从电网购买的电价，CEV,i(t)表示t时刻电动车i的充电状态，CEV,i(t)∈[0,1]，
Figure BDA0002751897260000058
表示t时刻电动车i从电网购买的电量；Tsell(t)表示t时刻卖给电网的电价，DEV,i(t)表示t时刻电动车i的放电状态，DEV,i(t)∈[0,1]，
Figure BDA0002751897260000059
表示t时刻电动车i放电给电网的电量。公式(2)表示在t时刻电动车i从电网购买电量的约束限制。
Figure BDA00027518972600000510
表示t时刻电动车i从电网购买电量最小值；
Figure BDA00027518972600000511
表示t时刻电动车i从电网购买电量最大值。公式(3)表示在t时刻电动车i放电给电网电量的约束限制。
Figure BDA00027518972600000512
表示t时刻电动车i放电给电网电量最小值；
Figure BDA00027518972600000513
表示t时刻电动车i放电给电网电量最大值。公式(4)表示电动车i总的充电的总电量，
Figure BDA00027518972600000514
分别代表电动车i的结束电池剩余电量和初始电池剩余电量，VolumnEV,i代表电动车i的总容量。公式(5)表示t时刻电动车i电池剩余电量的约束条件，
Figure BDA00027518972600000515
分别代表电动车i的最小和最大电池剩余电量。公式(6)代表电动汽车i在每次充电的最少时间长度约束条件，
Figure BDA0002751897260000061
代表电动车i的最少充电时间长度。公式(7)代表电动汽车i在每次放电的最少时间长度约束条件，
Figure BDA0002751897260000062
代表电动汽车i的最少放电时间长度。公式(8)表示t时刻电动汽车i在只能在充电或放电状态中的一种。
对数学模型进行求解的流程如下：针对上述公式(1-8)，本专利提出以下求解算法过程。由于上述表达式中的求解变量为
Figure BDA0002751897260000063
这些变量分为两类：CEV,i,DEV,i取值是[0,1]二进制，
Figure BDA0002751897260000064
是连续值。流程如下：
1)随机产生Npop个粒子群，每个粒子xi的维数如下：
Figure BDA0002751897260000065
xi代表各电动汽车各时刻的充放电状态，用[0,1]二进制状态表示。
2)根据步骤(1)随机确定的电动汽车每个时刻的CEV,i,DEV,i值，代入上述公式(1-8)，从而上述表达式只需求解
Figure BDA0002751897260000066
连续变量，而上述公式(1-8)变成了线性优化问题，可以利用simplex算法求解。
3)根据步骤(2)求得的值大小对公式(1)的粒子群进行进化更新，更新的流程如下：
Figure BDA0002751897260000067
式中，pbest和pgbest分别代表在更新中每个粒子自身的最优值和整个粒子群的最优值。rand代表[0-1]之间的随机数，ω，c1和c2是算法参数。
随机产生两个电动车的参数如下：
Figure BDA0002751897260000071
Tgrid(t)
＝[0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1,1.1,1,0.9,0.8,0.7,0.6,0.5,0.4,0.3,0.2,0.1,0.2,0.3,0.4]；
Tsell(t)＝0.5；
ω＝2,c1＝1.4,c2＝1.4；
以30分钟为调度间隔，通过算法调度后的程序结果为：
电动车1(EV1)＝[
Figure BDA0002751897260000072
Figure BDA0002751897260000081
Figure BDA0002751897260000091
]
电动车2(EV2)＝[
Figure BDA0002751897260000101
Figure BDA0002751897260000111
Figure BDA0002751897260000121
]
本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种基于V2G技术的双向充放电控制方法，其特征在于，包括：
考虑电动车i在每次充电的最少时间长度约束条件、电动车i在每次放电的最少时间长度约束条件建立双向充放电控制模型：
Figure FDA0002751897250000011
Figure FDA0002751897250000012
Figure FDA0002751897250000013
其中，T表示调度的时间，N表示电动车数量；Tgrid(t)表示t时刻从电网购买的电价，CEV,i(t)表示t时刻电动车i的充电状态，CEV,i(t)∈[0,1]，
Figure FDA0002751897250000014
表示t时刻电动车i从电网购买的电量；Tsell(t)表示t时刻卖给电网的电价，DEV,i(t)表示t时刻电动车i的放电状态，DEV,i(t)∈[0,1]，
Figure FDA0002751897250000015
表示t时刻电动车i放电给电网的电量；
Figure FDA0002751897250000016
代表电动车i的最少充电时间长度；
Figure FDA0002751897250000017
代表电动汽车i的最少放电时间长度；
获取各电动车工作参数，并对双向充放电控制模型求解得到每个t时刻电动车的充放电量pgrid(t)。
2.根据权利要求1所述的一种基于V2G技术的双向充放电控制方法，其特征在于，所述双向充放电控制模型包括：
在t时刻电动车i从电网购买电量的约束限制：
Figure FDA0002751897250000018
其中，
Figure FDA0002751897250000021
表示t时刻电动车i从电网购买电量最小值；
Figure FDA0002751897250000022
表示t时刻电动车i从电网购买电量最大值。
3.根据权利要求1所述的一种基于V2G技术的双向充放电控制方法，其特征在于，所述双向充放电控制模型还包括：
在t时刻电动车i放电给电网电量的约束限制：
Figure FDA0002751897250000023
其中，
Figure FDA0002751897250000024
表示t时刻电动车i放电给电网电量最小值；
Figure FDA0002751897250000025
表示t时刻电动车i放电给电网电量最大值。
4.根据权利要求1所述的一种基于V2G技术的双向充放电控制方法，其特征在于，所述双向充放电控制模型还包括：电动车i总的充电的总电量：
Figure FDA0002751897250000026
其中，
Figure FDA0002751897250000027
分别代表电动车i的结束电池剩余电量和初始电池剩余电量，VolumnEV,i代表电动车i的总容量。
5.根据权利要求1所述的一种基于V2G技术的双向充放电控制方法，其特征在于，所述双向充放电控制模型还包括：t时刻电动车i电池剩余电量的约束条件：
Figure FDA0002751897250000028
其中，
Figure FDA0002751897250000029
分别代表电动车i的最小和最大电池剩余电量。
6.根据权利要求1所述的一种基于V2G技术的双向充放电控制方法，其特征在于，所述双向充放电控制模型还包括：t时刻电动汽车i在只能在充电或放电状态中的一种：
0≤CEV,i(t)+DDV,i(t)≤1；
t＝1,...,T,i＝1,...N。
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