基于多智能體的電動汽車充電協(xié)同控制策略

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1、第34卷第11期電力自動化設(shè)備Vol．34No．112014年11月ElectricPowerAutomationEquipmentNov.2014基于多智能體的電動汽車充電協(xié)同控制策略許少倫，嚴(yán)正，馮冬涵，張良（上海交通大學(xué)電氣工程系電力傳輸與功率變換控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200240）摘要：在分析電動汽車充電負(fù)荷特性、管理架構(gòu)的基礎(chǔ)上，借鑒復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)的核心思想，提出基于多智能體的電動汽車充電管理模式。建立單臺電動汽車的充電負(fù)荷模型和基于多智能體系統(tǒng)的電動汽車充電優(yōu)化模型。采用蒙特卡洛方法模擬電動汽車用戶的充電行為。在考慮

2、電動汽車的充電功率、充電時間以及變壓器可用容量等約束條件的前提下，針對35kV片區(qū)配電網(wǎng)中電動汽車接入充電的優(yōu)化問題，提出基于多智能體協(xié)同控制的電動汽車充電優(yōu)化策略。仿真結(jié)果表明多智能體協(xié)同控制策略能夠有效地實(shí)現(xiàn)電動汽車充電負(fù)荷的“移峰填谷”，減小電網(wǎng)峰谷差。關(guān)鍵詞：電動汽車；充電優(yōu)化；多智能體；協(xié)同控制；復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)；模型；負(fù)荷管理中圖分類號：TM73；U469.72文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.3969／j.issn.1006－6047.2014.11.0020引言式相應(yīng)的優(yōu)化問題中會出現(xiàn)嚴(yán)重的“維數(shù)災(zāi)”，難以求解；另外，集中調(diào)

3、度模式要求調(diào)度機(jī)構(gòu)與每輛電動電動汽車（EV）作為一種新型交通工具，在緩解汽車之間都要進(jìn)行頻繁通信，這對通信網(wǎng)絡(luò)的可靠能源危機(jī)、減少環(huán)境污染等方面具有非常大的優(yōu)勢。性和帶寬的要求極高。因此，這種集中調(diào)度模式在實(shí)電動汽車的普及已成為一種趨勢［1］，工信部《電動汽際應(yīng)用中難以實(shí)現(xiàn)。車發(fā)展戰(zhàn)略研究報告》預(yù)測，2030年全國電動汽車多智能體系統(tǒng)是分布式人工智能研究的一個重保有量將達(dá)到6000萬輛。要分支，是由多個可計算的智能體組成的集合，其中電動汽車作為一種新型的、大容量的負(fù)荷，大量每個智能體是一個物理的或抽象的實(shí)體，能作用于接入電網(wǎng)時會給電

4、力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來新自身和環(huán)境，并可與其他智能體通信，其目標(biāo)是將大的挑戰(zhàn)。電動汽車的充電行為在時間和空間上具有的復(fù)雜系統(tǒng)建造成小的、彼此相互通信及協(xié)調(diào)的、易不確定性，其無序充電會導(dǎo)致電網(wǎng)高峰時段的負(fù)荷于管理的系統(tǒng)，是研究復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)CAS（Complex明顯上升，需要增加發(fā)電容量，甚至需要新增電力網(wǎng)［9-10］AdaptiveSystem）的有效方法。大規(guī)模電動汽車絡(luò)容量，大幅增加了系統(tǒng)運(yùn)行成本和投資成本；此接入之后的配電網(wǎng)實(shí)際上就是CAS，所以采用多智外，也會引起電壓控制、諧波、供需平衡等方面的問題［2-4］能體的方法來

5、解決大規(guī)模電動汽車的充電優(yōu)化問題。同時，電動汽車也可作為分布式儲能元件，如是一個很好的探索。果對電動汽車的充放電進(jìn)行優(yōu)化控制，不僅能夠?qū)嵄疚囊月浞绞降募彝ビ秒妱悠嚍橹饕芯楷F(xiàn)削峰填谷，有效地降低總的充電成本和系統(tǒng)運(yùn)行對象，在分析電動汽車充電負(fù)荷特性和管理架構(gòu)的成本，而且能夠平抑可再生能源的間歇性，為系統(tǒng)提基礎(chǔ)上，將電動汽車和充電樁定義為具有智能的主供調(diào)頻、調(diào)峰及備用等輔助服務(wù)。因此研究電動汽車體，并建立了單個電動汽車智能體的負(fù)荷模型和基的負(fù)荷模型及其充電優(yōu)化策略，充分發(fā)揮電動汽車于多智能體系統(tǒng)的充電優(yōu)化模型，采用多智能體協(xié)對電網(wǎng)

6、負(fù)荷削峰填谷等作用，對提高電網(wǎng)供電可靠同控制的策略對電動汽車的充電優(yōu)化問題進(jìn)行求解性和能源利用效率具有重要的意義。分析。目前，國內(nèi)外學(xué)者在電動汽車充電優(yōu)化問題上做了一系列開拓性的研究。文獻(xiàn)［5-8］主要以集中控1電動汽車充電負(fù)荷特性分析制和分層控制的模式對電動汽車的充電負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)電動汽車充電負(fù)荷的建模是研究電動汽車充電化，這種模式能夠在理論上獲得較優(yōu)的控制結(jié)果，但優(yōu)化策略的基礎(chǔ)。首先需要分析充電負(fù)荷的影響因是如果考慮到將來大規(guī)模電動汽車接入電網(wǎng)，該模素，主要包括以下幾個方面。收稿日期：2013-11-04；修回日期：2014-09-

7、21a.電動汽車類型。電動汽車的主要類型為公交基金項(xiàng)目：國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）項(xiàng)目（2012AA-車、出租車、公務(wù)車、私家車等［11］。不同類型電動汽050803）；新能源電力系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題（LAPS13009）ProjectsupportedbytheNationalHigh-TechR&DProgramof車的用戶用車行為和充電行為差別較大。像公交車、China（863Program）（2012AA050803）andStateKeyLaboratory出租車、公務(wù)車這類公用車的日行駛里程遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于ofA

8、lternateElectricalPowerSystemwithRenewableEnergySources（LAPS13009）私家車，一般需要快速充電或者換電池的模式。私家電力自動化設(shè)備第34卷車使用非常靈活，一天中90%以上的