基于区域配电网有序充电系统的设计与实现

为减小规模化电动汽车无序充电行为对区域电网的影响，即减少区域电网负荷峰值的增加，电动汽车作为可响应需求的移动负荷，其对电网的影响力随着规模的扩大日益凸显。为了发挥其作为可控负荷的潜力，促进电网与用户间的互动，本文提出基于区域配电网的有序充电的系统，该系统可实现充电桩状态和配电网负荷数据的监测与传输，随后根据有序充电策略的设计原则和管理策略，并结合当前区域内配电网用电负荷、电动车辆运营情况和车辆电量等多种情况，使用多维度多目标算法自动生成有序充电策略。最后以某区域内的充电为应用场景，经过多次试验，结果表明按生成的控制策略，通过引导电动汽车进行有序充电，可以达到降低日负荷峰谷差的目的。

近年来全球气候不断恶化， 传统化石燃料汽车受到挑战， 电动汽车领域迅速发展[1]。

截至2018 年底， 全国机动车保有量达3.27 亿辆， 其中汽车2.4 亿辆， 新能源汽车261 万辆， 纯电动汽车保有量211 万辆， 占新能源汽车总量的81.06% [2]。每辆车按充电功率7 kW 计算，总容量约为1477 万kW，可见，随着电动汽车规模化发展，其总体充电功率是十分庞大的，由于电动汽车充电负荷在时间和空间上具有一定随机性，电动汽车的无序充电可能导致电网负荷峰值增加，现有的配电网很难支撑规模化电动汽车无序充放电，而且对配电网线路改造，成本投资巨大[2] [3] [4]。

为了解决上述问题，通过对电动汽车实施有序充电，区域配电网实时负荷的峰谷差得到有效的降低[5]，同时缓解配电网的改造。文献[6]针对居民区分时电价，提出一种小区电动汽车有序充电控制策略， 并分析几种不同的控制策略的结果。文献[7]以居民区的配电网峰谷差最小为目标，采用遗传算法，对电动汽车在谷电价区间的充电时间进行优化。文献[8]基于居民区的配电网，以峰谷差最小为目标函数，生成有序充电控制策略。文献[9]通过分析不同车型的无序充电、有序充电，提出分散充电和集中充电相结合的充电控制方法。

随着电力物联网的发展，电网与用户的互动更加密切，更应促进电力需求侧响应，使电网朝着更加智能与高效的方向发[10] [11]。

用户通过智能终端将电动汽车与充电系统连接， 实现对电动汽车充电行为的远程控制， 同时区域有序充电平台根据电网负荷以及用户需求， 自动生成充电计划， 下发到充电设备， 同时告知用户。该系统通过智能终端实现用户、电动汽车以及充电设备三者联络，是实施有序充电方案的载体。

本文首先介绍区域有序充电系统的构建方案，以区域主站作为有序充电运营平台，构建有序充电系统框架，有序充电运营平台通过台区侧的能够管理单元获取区域配电网的负荷情况，同时获得电动汽车群体充电行为响应信息， 掌握用户充电行为的规律与特征， 以减少日负荷曲线波动、缩小峰谷差为目标， 采用事件即时调度和周期滚动调度，进行有序充电控制。最后通过某区域内的有序充电，验证此方案减