第 卷 第 期
年 月
电 力 自 动 化 设 备
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基于用户驾驶行为特性的电动汽车有序充电策略
苏粟
刘紫琦
王世丹
杨恬恬
胡勇
张仁尊
李玉瞡
&北京交通大学 国家能源主动配电网技术研发中心北京 ))
&内蒙古电力科学研究院内蒙古 呼和浩特
&国网北京市电力公司海淀供电公司北京 ,
摘要电动汽车用户重点关注充电的便利性但用户在享受便利的同时往往会对电网产生不良的影响 因
此在充电过程中如何同时兼顾用户的便利性和电网的安全性成为亟待解决的问题 针对上述问题提出
基于用户驾驶行为特性的电动汽车有序充电策略 采用主成分分析和模糊聚类相结合的方法研究用户的驾
驶行为特性预测电动汽车的续驶里程 据此计算车辆每次充电的充电量同时根据局域配电网负荷曲线
对电动汽车充电进行调度 通过模拟群体电动汽车用户的出行行为对比分析了电动汽车在无序充电和不
同用户响应率下有序充电时的配电网负荷曲线结果表明所提策略可以有效地减少配电网负荷的峰谷差提
高用户对有序充电策略的积极性
关键词电动汽车有序充电驾驶行为特性里程预测主成分分析模糊聚类
中图分类号+ *),&
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文献标识码
引言
随着人们对环境问题认识的逐步提高电动汽
车的快速发展已成必然趋势 预计到 年中国
作为一种新型的
电动汽车总量将突破 - 万辆
电力负荷电动汽车充电具有随机性 间歇性的特
征规模化电动汽车充电将会改变电网当前的负荷
状况加大电网负荷的峰谷差影响配电网的稳定运
8- 为了减轻电动汽车大规模接入对配电网的
行
影响需要对电动汽车充电行为进行引导 即有序充
电 提高电网运行的可靠性和经济性
目前国内外关于电动汽车有序充电的研究已有
较多成果 传统电动汽车有序充电策略大多是以改
善配电网负荷状况或以降低配电网网损为目标通
过调节电动汽车分时充电费用来引导电动汽车驾驶
者进行有序充电 我国针对商业负荷特点制订了
, 引导用户进
相关的政策提出了分时电价的机制
行夜间低谷充电避免造成峰上加峰的局面 文献
8 提出了通过调度电动汽车充电时间设置电动
汽车充电的优先级的方案提高了馈线末端的负荷
利用率减小了配电网系统的网损 文献8 在
使用分时电价的基础上进一步考虑了用户的出行
规律利用蒙特卡洛法模拟电动汽车的充电行为设
计了有序充电策略形成兼顾电网和用户利益的多
目标控制策略 文献 8) 具体分析了电动汽车
收稿日期,((-修回日期((
基金项目国家自然科学基金资助项目 -,) 中央高
校基本科研业务费专项资金资助项目 ,>)
$$ 2'!"!'!!3"9"!" 5
2"!-,) !" 29"! "!!2 9"52
"!*"6 ,>)
用户的出行规律对电动汽车的离家时间到家时
间每日行程个数单个行程距离分别进行了建模
建立了车辆行驶行为特性模型在此模型的基础上
采用分 时 电 价 制 定 了 相 应 的 充 放 电 策 略 文 献
- 利用概率分布随机模拟的方法模拟用户的运
行特征提出了基于粒子群优化算法的电动汽车有
序充电策略的动态优化方案减小了配电网负荷方
差 在此基础上文献,8 将电动汽车有序充电
系统化文献 , 利用多代理系统以削峰及三相
平衡为目标对电动汽车充电进行有效的调度文献
利用实时负荷管理系统对电动汽车进行有序
充电可以有效地减小压降及网损
上述研究在计算电动汽车充电量时仅考虑了用
户的出行行为却没有考虑到用户的驾驶行为特性
例如空调使用程度加减速比例等驾驶过程中的驾
驶状态 当行驶相同距离时用户不同的驾驶行为
特性会导致电动汽车的耗电量不同充电量也会产
生差异 在计算电动汽车充电量时首先需要预测
当前荷电状态 3/ 下车辆的续驶里程 目前相关
研究 多 采 用 电 池 参 数 预 测 电 动 汽 车 的 续 驶 里
8 用户不同的驾驶行为特性并不会影响车辆
程
的续驶里程 然而以用户在驾驶过程中是否使用
空调为例在其他条件相同的情况下当用户使用空
调和不使用空调时电动汽车的续驶里程相差接近
因此有必要考虑用户驾驶行为特性对电
动汽车续驶里程的影响
为了解决上述问题本文提出了基于用户驾驶
行为特性的电动汽车有序充电策略 利用电动汽车
实际行驶数据分析影响电动汽车能耗的因素在此
基础上研究电动汽车用户的驾驶行为特性 根据用
户的驾驶行为特性预测电动汽车的续驶里程 在用
'
电 力 自 动 化 设 备
第 卷
户到达充电地点后根据下次充电前的行驶里程计
算该次电动汽车的充电量 结合局域配电网负荷日
前预测曲线以车辆起始充电时间最早和局域配电
网负荷曲线峰谷差最小为目标对电动汽车充电进
行调度
电动汽车能耗分析
对电动汽车进行能耗分析是研究电动汽车用
户驾驶行为特性准确预测电动汽车续驶里程的基
础 为了达到上述目的本文以丰田公司可插入式
混合动力电动汽车:%下文简称为 :%
为研究对象采集其 年 , 月至 - 年 , 月共
年 的行驶数据进行研究 :%有 种行驶模式
纯电动模式和混合动力模式 本文主要研究 :%
在纯电动模式下的行驶状况 通过文献 8) 中
对纯电 动 汽 车 能 耗 规 律 以 及 文 献 -8 中 关 于
:%能量消耗过程的分析结合本节对 :%在
纯电动模式下能耗规律的相关研究可以看出纯电
动汽车的能耗规律与 :%在纯电动模式下的能耗
规律类似 因此对于纯电动汽车而言其在相应条
件下的能耗规律可通过 :%预测得到 本节分别
考虑了 :%在纯电动模式下耗电量与平均速度的
关系空调功率随环境温度的变化以及行驶里程与
环境温度的关系
&纯电动模式下电能消耗与平均速度的关系
:%在行驶时其行驶速度的不同会导致电
能消耗量的不同图 以 7 为一个片段作出了
在不同环境温度下 :%行驶的平均速度与耗电量
的关系曲线
常温下的耗电量相较于低温和高温下较低高速时
发动机的较多参与使得环境温度对耗电量的影响变
得较小 通过上述分析可以预测纯电动汽车在低
速高速及低温下的耗电量均会增加
&空调功率随环境温度的变化
空调运行功率会随着环境温度的变化而发生变
化具体表现为空调功率大小的差异 本文统计了
年 内空调功率随环境温度的变化趋势如图 所示
图 空调运行功率与环境温度的关系
94& !"2$ " !"" $
!" "6" " $!
图 仅反映了 :%在纯电动模式下空调功率
随环境温度变化的关系 当环境温度高于 M时空
调耗能由电池组提供当环境温度小于 M时空调
耗能很少随着环境温度升高空调功率快速增大其
耗能也会增加低温下 低于 M 时空调并不消耗
电池组中的电能因此低温时空调功率几乎为 可
以预测纯电动汽车在低温及高温下空调消耗功率
均会有较大幅度的增加 由此可以看出电动汽车的
耗电量与环境温度及空调功率有密切的联系同时这
也反映了不同用户驾驶行为特性的不同
&电动模式下行驶里程与环境温度的关系
:%以纯电动模式行驶的距离会随着环境温
度的不同而发生变化图 为 :%在纯电动模式
下行驶里程与环境温度的关系
图 平均速度与耗电量的关系
94& !"2$ " !6!4$
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由图 可以看出在不同环境温度下行驶速度对
耗电量的影响随着行驶速度的增加:%的耗电
量逐渐趋于稳定当行驶速度小于 7 12 时耗电
量较大这主要是由行驶过程中频繁加减速导致的
随着速度的增加耗电量趋于稳定这是由于行驶速
度在 - 7 12 之间时 :%行驶较为稳定此
时最为节能行驶速度大于 - 7 12 时发动机会参
与驱动此时 :%的耗电量仍保持稳定 从环境
温度上而言当行驶速度小于 - 7 12 时:%在
图 纯电动模式下行驶里程与环境温度的关系
94& !"2$ " 6"4!"!"
"6" " $!" $
:%在纯电动模式下由于行驶状态的不同发
动机有时会参与驱动而发动机的参与对电能消耗速
度有影响因此 :%在纯电动模式下的行驶里程受
行驶状态影响 另外纯电动模式下主要依赖电能满
足空调等装置的消耗因此 :%在纯电动模式下的
行驶里程还受到环境温度的影响 由图 可见在同
一环境温度下:%的行驶里程主要受行驶状态的
第 期
苏粟等基于用户驾驶行为特性的电动汽车有序充电策略
'
影响纯电动模式行驶里程波动幅度较大 就平均值
而言在常温下 :%平均里程达到最长温度升高
或者降低平均里程都有缩短的趋势 当环境温度较
低在 M以下时发动机更多的参与使平均纯电动
模式行驶里程反而有延长的趋势
根据以上分析可知环境温度空调运行功率
平均速度等都会对电动汽车的耗电量产生影响第
节将具体研究
基于用户驾驶行为特性的续驶里程预测
本节对基于电动汽车用户驾驶行为特性进行续
驶里程预测的方法进行了详细阐述并且通过实测
数据验证了该行驶里程预测方法的准确性以及可行
性 不同用户的驾驶行为特性通过不同的车辆行驶
工况进行描述 采用主成分分析和模糊聚类相结合
的方法对电动汽车的行驶工况进行划分以及识别
预测续驶里程 本节仍以 :%纯电动行驶模式为
例进行说明
&电动汽车行驶工况参数
本文将电动汽车本次充电后到下次充电前的行
驶过程称为一个循环每个循环中将电动汽车每行
驶 7 分为一个片段 为了准确地描述每个片段
确保不会出现数据的丢失和失真选择并计算如下
个参数用于描述每个片段 平均速度 6 单位为
7 12最大速度 6 ! 单 位 为 7 12 速 度 的 平 方 和
6单位为 7 12加速比例 7!减速比例 7!"
匀速比例 7"怠速比例 7!环境温度 单位为 M
空调功率 单位为 7= 加速度通过对速度计算一
阶导数得到 表 为前 - 个片段的特征参数值 按
照这种方法选取 , 个片段进行分析计算
表 前 - 个片段的特征参数值
+! 2!!$!! 6!
55564 "
参数值
6 1 7 2(
6 !1 7 2(
-)&,
6 1 7 2( -) ,
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参数
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1M
17=
片段 片段 片段 片段 ) 片段 -
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-
&电动汽车行驶工况参数的主成分分析
主成分分析就是用较少的几个综合变量代替原
来较多的变量而这些较少的综合变量能尽可能多
地反映原来变量的有用信息且相互之间又是无关
根据主成分分
的这些综合变量就称为主成分
析的原理若前 0 0 个主成分的累积贡献
率达到 即可对这 0个主成分进行分析从而代
替原始变量 对 , 个片段特征参数的数据进行
主成分分析得到 个主成分 每个主成分的特征
值贡献率如表 所示 按主成分分析原理选取前 )
个主成分并进行特征参数与主成分间的相关性分
析从前 ) 个主成分中选取具有代表性的平均速度
加速比例减速比例匀速比例空调功率和环境温
度 , 个参数用于聚类分析
表 各主成分的特征值和贡献率
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!5!2 $"$! $""
主成分
:
:
:
:)
:-
:,
:
:
:
特征值
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贡献率 1
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&)
&电动汽车行驶工况的模糊 均值聚类分析
聚类的目的是将被分类事物按照一定的规则分
成若干类分类规则是根据对象的特征确定的处于
同一类的事物之间存在一定的相似性 但通常将每
个待分类对象严格地划分为某一类必然有其不合理
性因此结合模糊集合理论处理聚类问题可以使聚
模糊 均值聚类是一种
类的应用更合理可靠
基于目标函数的聚类方法每一个对象是以一定的
隶属度隶属于每个聚类中心的 本文的研究对象是
包含 , 个样本和 , 个变量的数据其观测矩阵可
以用如下矩阵表示
,
,
,
,
, ,,
矩阵 的每一行为一个样本每一列为变量的
观测值 模糊聚类就是将样本划分为 类
, % 记为 类聚类的中心
其中 %%%, 令 表示第 个样本
属于第 类的隶属度
因此目标函数为
,
%
其中 J ,为隶属度矩阵 % 即为样本
到聚类中心的加权平方距离之和权重是第 个样本
属于第 类的隶属度的 次方 聚类就是计算合适
的 和 %使得 % 最小 计算步骤如下
'
电 力 自 动 化 设 备
第 卷
确定类的个数 幂指数 和初始隶属度
本文中初始隶属度矩阵的确定方
矩阵
法是取 范围内均匀分布的随机数
计算第 步迭代的聚类中心 %
,
,
其中为迭代次数
更新隶属度矩阵 计算第 步迭代的目
标函数 %
,
%
)
$
$
,
-
已知计算精度 若 !
( (
<
则已满足精度要求停止计算
经过以上步骤可求得最终的隶属度矩阵和聚
类中心使得目标函数 % 的值达到最小即可
确定所有样本的归属
根据上述过程对平均速度加速比例减速比
例匀速比例空调功率和环境温度这 , 个特征参数
进行聚类分析 首先确定类的个数 根据能耗分
析的结论平均速度可以反映电动汽车的行驶状态
而环境温度则是电动汽车行驶的外部环境 根据驾
驶过程中的实际情况一般可将车速分为低速中速
和高速外部环境一般可分为冬季 夏季和春秋季
北京地区春季秋季天气情况较为类似因此春秋
两季不做区分 同时按照上述描述 取值应为
的倍数因此 的最小值取为
对 , 个片段分别取 为 -进
行尝试将平均速度和环境温度的聚类中心进行对
比如图 ) 所示 由图 ) 可以看出 时各类的特
征参数差异很大 分类粗糙 因此需增加分类数
为 - 时各类的特征参数区分已经不明显因此
分类数无需再增大 时各类的特征参数区分
都较为明显且较详细工况数为 类时较为合理
因此确定最佳的聚类中心个数为
确定聚类中心个数为 后根据上文所述聚类
分析的步骤对 , 个片段进行聚类分析可以得
到各聚类中心如表 所示
从环境 温 度 来 看 各 聚 类 中 心 基 本 呈 现 低 温
< M 常温 - M 高温 - M 种分
布分别代表冬季春秋两季和夏季说明环境温度
是影响电动汽车能耗的因素之一从平均速度来看
图 ) 平均速度和环境温度的聚类中心
94&) "4"5!6!4$
!" "6" " $!
表 各工况聚类中心参数
+! !! 5!2 "4"
7!"
7"
17= 1M
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类别 6 1 7 2( 7!
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-
,
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&
&) ) &, &- & )&,)
&),, & &,, &, &- -
各聚类中心可以基本分为低速 < 7 12 中低速
- 7 12 中 速 - - 7 12 高 速
- 7 12) 类这表明速度对能耗的影响也很明
显而加速比例减速比例匀速比例和空调功率等
则主要反映了电动汽车用户的驾驶行为特性
第 期
苏粟等基于用户驾驶行为特性的电动汽车有序充电策略
'
&)电动汽车续驶里程预测
电动汽车续驶里程预测中根据各工况的聚类
中心按照距离最小原则确定电动汽车每一个行驶
片段的类 别 可 以 将 行 驶 片 段 按 照 工 况 划 分 为
类 其中距离计算公式为
,
其中 , 为某片段的特征参数
, 为聚类 的聚类中心参数
取每一类中各片段能耗的平均值作为该工况下
电动汽车的能耗 车辆电池容量为 )读取车辆当
前的 3/根据车辆驾驶者长期的行驶数据确定各
工况的比例各工况的比例为 7 7 73 7 ( 7
3 每种工况的能耗分别为
根据车辆的电池容量 )及当前的 3/计算
续驶里程 (
(
)"3
73
3
$
$7$
其中"3 为车辆电池当前的 3/
根据以上方法:%行驶数据前 - 个行驶片
段的工况划分结果如表 ) 所示
表 ) 行驶片段隶属工况划分结果
+!) "" "5!" 56"44 "
片段
隶属工况
片段
隶属工况
)
)
-
)
对上述 :%进行 , 次独立的道路测试记录
车辆的 3/及行驶里程与利用该方法计算所得的
预测行驶里程进行对比结果如表 - 所示 表 - 中
结果表明该方法可以较为准确地预测电动汽车在
不同环境及行驶工况下的续驶里程
表 - 里程预测结果
+!- 656"4!"
环境
温度 1
空调使用
情况功率 1
测试
M
(,
(,
)
-
,
7=
制热
制热
制冷
初始
结束
3/1
3/1
行驶
里程 1
7
预测
里程 1
7
-
&
,&
&
&
&
&,
动汽车的充电量同时考虑到局域配电网的负荷曲
线制定电动汽车有序充电计划
&有序充电策略模型
建立该有序充电策略的双层模型上层模型为
用户侧用以确定电动汽车每次充电的充电量下层
为电网侧以用户起始充电时间最早及配电网负荷
曲线峰谷差最小为优化目标采用遗传算法确定车
辆的充电计划
上层模型为用户层读取车辆当前的 3/驶离
时间 及下次充电前的预计行驶里程 (根据第 节
的续驶里程预测方法预测车辆在当前 3/下的续驶
里程 (若 ( 满足式表明当前电动汽车电量充
足由电动汽车用户决定是否为电动汽车进行充电
( (
其中为车辆的电量裕量 若当前续驶里程不
满足式 或使用者仍要进行充电此时仍由用户
决定是否愿意接受充电调控若用户不愿意接受调
控则当前为电动汽车开始充电并充满若用户愿意
接受调控则计算满足车辆出行的最小充电量并进
入下层电网层此时优化目标为用户起始充电
时间最早及局域配电网负荷曲线峰谷差最小
局域配电网当日负荷曲线根据历史负荷预测得
到 本文将一天看作 , 个时段则每个负荷点的时间
间隔为 - "设第 个时段内局域配电网原始负荷大
小为 , 此外本文假设电动汽车电池
容量为 )其充电过程为恒功率充电充电功率为
用户到达充电地点的时间为 3起始充电时间为
由第 节的结论预测车辆行驶里程 ( 所需的电量 "
则用户所需的充电电量 "3/计算方法如下
"3/
"("3 "<)
)("3 ")
{
设第 个时段内正在充电的电动汽车负荷为
%共有 辆电动汽车进行充电则有
%
第 个时段内局域配电网的总负荷 ! 为电
动汽车充电负荷 %与原始负荷 之和
! %
在用户停车的时间 3 内以用户起始充电
时间最早以及局域配电网的峰谷差最小作为充电控
制的目标函数即
{
" 6! !
"
电动汽车有序充电策略
本节中提出的电动汽车有序充电策略利用了
第 节提出的电动汽车续驶里程预测方法计算电
其中6! ! 为 ! 的方差函数
! 应满足
! !
'!
电 力 自 动 化 设 备
第 卷
其中 !为局域配电网的最大负荷
此外起始充电时间 还应满足
3
"3/
)
-
上述即为该有序充电调度问题采用遗传算法
求解该问题 选取每个时段的充电功率作为染色体
个体进行二进制编码执行交叉与变异操作并根
据约束条件计算目标函数对优秀染色体进行保留
与重插入反复循环后可得电动汽车有序充电调度
结果 整体流程如图 - 所示
图 - 有序充电策略流程图
94&- 92!52!4"4!4
&算例分析
以图 , 所示简单局域配电网为例分析节点
的负荷变化 由于前文所述 :%电池容量较小
为了使该算例更加接近实际情况本算例中车辆将
以纯电动汽车北汽 - 6代替而电动汽车续驶
里程预测过程中的相关参数除电池容量外其余均
与 :%相同 设区域内共有 辆北汽 - 6
运行其电池容量为 -&, 7=2充电使用常规充电
方式充电功率为 7=且充电桩数量足够 由于
并不清楚个体用户的出行规律因此本算例对区域
内所有用户的出行规律 具体见 && 节 进行抽样
得到电动汽车用户的出行规律 用户的出行规律主
要包括用户进入及驶离该区域的时间用户进入区
域时电动汽车的 3/以及电动汽车在 次充电间
的行驶里程 同时由于并不清楚电动汽车用户是
否会接受该有序充电策略因此在算例中引入用户
响应率参数 为能够接受该有序充电策略的电
动汽车用户数与该区域内所有电动汽车用户数之
比其中接受该有序充电策略的用户同时能够接受
对电动汽车充电量以及电动汽车起始充电时间的
调控
图 , 局域配电网结构图
94&, 35!" "7
&&用户出行规律
分析群体用户的出行规律建立用户出行规律
概率模型按照概率模型进行抽样得到单个电动汽
车用户的出行规律
统计该区域中车辆的进入时间及驶离时间得
到如图 所示的结果 从图 中可以看出 和
) 为车辆进入该区域的高峰时间
为车辆驶离该区域的高峰时间
图 进入和驶离时间分布
94& ." 5"!" $!
图 中车辆的进入时间和驶离时间曲线可用 ,
次高斯模型表示具体如式, 所示
,
#
0
,
参数具 体 如 下 进 入 时 间 模 型 中 &-
&) 0 & &, & 0
&,- &-, &,)0 &) &)-)
&0) &, - &) - )& 0- &-
, &--, -&), 0, &- 驶离时间模型中
&, &, 0 &)-) &-
0 & & & 0 &)- )
(- -) -&0) )&- - ,- -&
0- )&-, &,, &0, &)
统计该区域电动汽车进入时的初始 3/结果
如图 所示 从图 中可以看出进入时初始 3/
在 ),- 的车辆较多
统计该区域内电动汽车 次充电间行驶里程
结果如图 所示 从图 中可看出行驶 - 7
时进行充电的车辆较多
图 中的曲线可用 次傅里叶模型表示具
第 期
苏粟等基于用户驾驶行为特性的电动汽车有序充电策略
'"
的峰谷差所以该有序充电策略能够引导用户进行
有序充电减小电网负荷的峰谷差
用户响应率 分别为 - 时的电网
负荷曲线如图 所示
图 电动汽车初始 3/分布
94& 0"!3/" 5%
图 次充电间的行驶里程
94& .6"4!"" 2!4"4
体如式 所示
#
"
参数 具 体 如 下 图 中 曲 线 &,-
-&, (,&) (& &, &,)
(& (&-) (&,) &-
&- (&-, (&, & &,,
(&- (& &,图 中曲线
& , -&) &, (-&,
()&,, &- &, &,) &
) (&,- (&)- (&, (&,
& &) (&- (&)
(&--
&&算例结果
为了与有序充电的结果进行对比首先分析电
网在无序充电下的负荷曲线及峰谷差 无序充电指
电动汽车到达该区域即开始充电直到电量充满或
者车辆驶离该区域 电动汽车无序充电和当用户响
应率 -电动汽车有序充电时电网节点 的负
荷曲线如图 所示
图 节点 的负荷曲线
94& @! 65'
由图 可以看出有序充电时由于考虑了用
户出行需求电动汽车充电负荷仍多集中在白天充
电负荷多被转移到白天负荷较低点而被转移到夜
间的充电负荷很少白天整体负荷依然较高但是相
比于无序充电有序充电仍减小了局域配电网负荷
图 不同用户响应率下的电网负荷曲线
94& '7 ! 62 55"
$"!6!
由图 可以看出充电负荷仍然多被转移到白
天负荷较低点进行充电且用户响应率越大充电负
荷被转移的越多 上述结果表明受该有序充电策
略引导 的 电 动 汽 车 越 多 电 网 负 荷 曲 线 的 峰 谷 差
越小
电动汽车无序充电及不同用户响应率有序充电
时电网负荷曲线的方差如表 , 所示
表 , 不同充电模式下负荷曲线的方差
+!, %!!"5"7 ! 6"
55"2!4"4
充电模式
原始负荷
无序充电
有序充电
-
负荷峰谷差 17=
负荷方差 17=
&,
)&,
)&
)&)
&
)&,)J
&-J)
&-J)
&,J)
&-J)
由表 , 可以看出接入电动汽车后电网负荷曲
线的方差增加了 & 电动汽车的接入对局域配
电网造成了较大的冲击 相比于无序充电- 用
户响应率下的有序充电使得电网负荷曲线的方差减
小了 ,& 而且用户响应率越高该策略对于减小
电网负荷曲线方差的效果就越明显
)结论
本文针对电动汽车无序充电对局域配电网峰谷
差产生的影响提出了基于用户驾驶行为特性的有
序充电策略 采用主成分分析法和模糊聚类算法
提出了一种基于用户驾驶行为特性的电动汽车续驶
里程预测方法通过实测数据验证了该方法的准确
性 根据车辆的续驶里程计算电动汽车每次充电的
充电量同时考虑到局域配电网的负荷曲线制定电
动汽车有序充电调度策略 算例分析表明本文提
出的有序充电策略能够在符合用户驾驶行为特性的
基础上对局域配电网起到削峰填谷的作用在保证
调控效果的基础上提高了用户对策略的满意度在
电动汽车规模化应用后的效果会更加明显 由于目
电 力 自 动 化 设 备
第 卷
前还处于电动汽车发展的初期用户充电响应率并
不明确本文给出的不同用户响应率下的算例结果
有一定的参考意义
用户响应率对有序充电策略的有效实施具有重
要的作用 笔者下一步的研究思路是从电动汽车用
户的根本需求和利益例如驾驶的舒适度 电池寿
命充电的便利性等方面出发进一步提高用户对有
序充电调度计划的满意度
参考文献
国务院& 十二五 节能环保产业发展规划 > &中国环保产业
- 8&
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朱龙琴&规模化电动汽车有序充电控制策略的研究 . &北京
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曹中义&电动汽车电动空调系统分析研究 . &武汉武汉理工
大学&
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宋媛媛&基于行驶工况的纯电动汽车能耗建模及续驶里程估算
研究 . &北京北京交通大学)&
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孙晓明王玮苏粟等&基于分时电价的电动汽车有序充电控
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郑宁安&纯电动汽车能耗预测与续驶里程估算 . &大连大连
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张振夫黄小庆曹一家等&考虑分时电价的电动汽车充电负
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