基于交替方向乘子法的电动汽车分散式充电控制

发布时间：2017-06-09 12:04

  本文关键词：基于交替方向乘子法的电动汽车分散式充电控制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电动汽车(Electric Vehicle,简称EVs)作为一种能源利用率高、零排放的交通工具,正在全球范围内迅猛发展。然而,大规模EVs的接入将成为未来的电网挑战。尤其是大量电动汽车无序接入配电网后,会引起变压器和线路过载、电压偏差等负面影响。这些主要是由车主的用车行为习惯引起的,即EVs闲置后立即进行充电。若对电动汽车充电进行优化调控却能极大地削弱其对配电网的不利影响,甚至在一定程度上能辅助电网运行。因此,EVs大规模并网后的有序充电变得尤为重要。但随着智能电网的发展,电动汽车的集中式调度控制模式对通信带宽极大需求、单点失效等缺点却日益显著。在这一背景下,研究EVs的分散式调度控制具有重要意义。本文针对配电网中家用EVs的常规充电模式,提出一种考虑配电网网架结构的非线性约束凸规划模型。该模型计及了线路潮流、配变容量、电动汽车日停放时间、充电需求、初始电量等约束；目标函数综合考虑了用户收益最大化和系统有功网损最小化。采用原始对偶内点法求解EVs的优化功率,并分析了三种情形的系统用户总支付费用和网络损耗。结果表明,有序充电控制能有效降低系统网损、平抑负荷波动,并使用户支付成本最小化；同时,还避免了无序充电造成的线路、变压器过载情况,提高配电网运行的经济性和安全性。为求解上述凸规划模型,本文引入一种交替方向分散式算法(Alternating Direction Method of Multipliers,简称ADMM)将上述模型转换,将集中式充电优化问题转换为分散式以设备为单位的子优化问题求解。所建立的子优化模型的目标函数和约束均为凸,保证了算法的收敛性。每次迭代设备与相邻的交互信息点之间交互少量信息,利于保护用户的信息安全,并能有效解决集中式控制策略引起通讯要求高、开销大的问题。同时还验证了该算法在不同渗透率时仍保持良好的稳定性。IEEE-33和119-bus配电系统的仿真结果表明,所提算法与集中式内点法求解模型的结果一致,而计算效率更高。最后,考虑到EVs实际应用中存在的随机性以及配电网基础负荷预测的不确定性,研究了EVs的滚动动态实时调度。通过实施滚动前及实施滚动后的计算结果对比表明,滚动动态实时调度能使计算结果更优,ADMM算法通信开销小,适用于滚动式实时调度。
【关键词】：分散式控制策略 电动汽车 交替方向乘子法 滚动优化调度
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM73;U469.72
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景10-12
• 1.1.1 国内外电动汽车发展现状10-12
• 1.1.2 研究意义12
• 1.2 电动汽车研究现状12-17
• 1.2.1 电动汽车充电负荷仿真建模13-14
• 1.2.2 电动汽车优化目标的选择14
• 1.2.3 电动汽车与电网双向互动模式14-15
• 1.2.4 电动汽车充电控制策略15-17
• 1.3 本文主要研究内容17-19
• 第二章 集中式与分散式求解算法19-30
• 2.1 引言19-21
• 2.2 原对偶内点法21-24
• 2.3 交替方向乘子法24-28
• 2.3.1 交替方向乘子法的演变24-26
• 2.3.2 交替方向乘子法的迭代格式26-28
• 2.3.3 交替方向乘子法的收敛判据28
• 2.4 集中式算法与分散式算法区别28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 集中式控制策略调度30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 电动汽车充电负荷的概率建模30-32
• 3.3 电动汽车充电优化集中式模型32-36
• 3.3.1 电动汽车模型假设32-33
• 3.3.2 目标函数与约束条件33-36
• 3.4 算例分析36-42
• 3.4.1 算例说明36-37
• 3.4.2 有效性测试37-40
• 3.4.3 收敛性测试40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 分散式控制策略调度43-54
• 4.1 引言43
• 4.2 电动汽车充电优化ADMM模型43-46
• 4.3 交替乘子法的算法通信46-48
• 4.4 算例分析48-53
• 4.4.1 正确性测试48-50
• 4.4.2 收敛性测试50-53
• 4.4.3 计算效率测试53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 滚动式优化调度54-60
• 5.1 引言54
• 5.2 滚动优化调度54-56
• 5.3 算例分析56-59
• 5.3.1 计算结果56-57
• 5.3.2 计算时间57-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第六章 结论与展望60-62
• 6.1 结论60-61
• 6.2 展望61-62
• 参考文献62-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文69

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1 宋翔;;电动汽车是未来的趋势[A];重庆汽车工程学会2008年学术会议论文集[C];2008年

2 贾爱芹;;浅谈电动汽车推广的实现途径[A];第六届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2009年

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4 伦景光;;电动汽车在中国的发展前景[A];科技进步与学科发展——“科学技术面向新世纪”学术年会论文集[C];1998年

5 张梦洁;田令;;电动汽车的发展现状及趋势研究[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会暨2006年省汽学会理事会议资料[C];2006年

6 张炳力;赵韩;;贯彻“汽车新政”加快安徽电动汽车工业的发展[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年

7 张杰;;电动汽车发展需要更多“绿灯”[A];西南汽车信息：2013年第7期（总第328期）[C];2013年

8 姚勇;刘林生;顾健辉;陈林;李科江;赵晓;;电动汽车发展对配电网的影响及对策[A];2013年中国电机工程学会年会论文集[C];2013年

9 蒋惠琴;欧万彬;鲍健强;叶瑞克;;电动汽车:引领城市低碳交通的未来[A];生态城市建设与生态危机管理——中国未来研究会2010年学术年会论文集[C];2010年

10 李晓勤;鲁植雄;逄小凤;;浅述电动汽车的研究现状与发展趋势[A];江苏省汽车工程学会第九届学术年会论文集[C];2010年

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