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专利号: 2021112676570
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑用户紧迫度的电动汽车充电动态定价方法,其特征在于,其包括以下步骤:一、把用户的急迫度分为M个等级,每个等级分别对应一个充电功率;

二、构建充电站‑电动汽车用户收益模型,所述模型包括电网、充电站和至少一个用户;

在充电站与每个用户之间,充电站给出用户充电价格cm(i),cm(i)表示为第i时段急迫等级为m的充电价格,m取值1,2,…,M;用户根据充电价格做出响应xn(i),xn(i)表示第n辆电动汽车用户在i时段的充电决策,n取值1,2,…,N,N为电动汽车的数量,其中,当xn(i)=1时,表示第n辆电动汽车在第i时段开始充电;xn(i)=0,表示第n辆电动汽车在第i时段不参与充电;在充电站与电网之间,电网给出充电站经济激励f1;

三、构建所述模型的目标函数:充电站的最大收益max(f)、用户的最小充电费用min(f4),其中,充电站的收益f=f1+f2+f3,f1、f2、f3分别为电网的经济激励、充电站的售电利润、电动汽车的停车费用;f4为用户的充电费用;

四、设置约束条件:单位时间内电动汽车充电功率约束、电池荷电状态约束、电动汽车充电需求约束;

五、假设一天内充电站不同功率的总充电价格策略c为:

c={c(1),c(2),…,c(μ)}

其中,c(1)为第1时段充电站不同功率的总充电价格策略,c(1)={c1(1),c2(1),…,cm(1)},c1(1)为第1时段急迫等级为1的充电价格,c2(1)为第1时段急迫等级为2的充电价格,cm(1)为第1时段急迫等级为m的充电价格;

c(2)为第2时段充电站不同功率的总充电价格策略,c(2)={c1(2),c2(2),…,cm(2)},c1(2)为第2时段急迫等级为1的充电价格,c2(2)为第2时段急迫等级为2的充电价格,cm(2)为第2时段急迫等级为m的充电价格;

c(μ)为第μ时段充电站不同功率的总充电价格策略,c(μ)={c1(μ),c2(μ),…,cm(μ)},c1(μ)为第μ时段急迫等级为1的充电价格,c2(μ)为第μ时段急迫等级为2的充电价格,cm(μ)为第μ时段急迫等级为m的充电价格;

则,在一天内用户的总负荷响应策略x为:

x={x(1),x(2),…x(u)}

其中,x(1)为第1时段用户的总负荷响应策略,x(1)={x1(1),x2(1),…,xn(1)},x1(1)为第1辆电动汽车用户在1时段的充电决策,x2(1)为第2辆电动汽车用户在1时段的充电决策,xn(1)为第n辆电动汽车用户在1时段的充电决策;

x(2)为第2时段用户的总负荷响应策略,x(2)={x1(2),x2(2),…,xn(2)},x1(2)为第1辆电动汽车用户在2时段的充电决策,x2(2)为第2辆电动汽车用户在2时段的充电决策,xn(2)为第n辆电动汽车用户在2时段的充电决策;

x(μ)为第μ时段用户的总负荷响应策略,x(μ)={x1(μ),x2(μ),…,xn(μ)},x1(μ)为第1辆电动汽车用户在μ时段的充电决策,x2(2)为第2辆电动汽车用户在μ时段的充电决策,xn(μ)为第n辆电动汽车用户在μ时段的充电决策;

六、在博弈过程中,首先充电站给出一个第μ时段急迫度等级为m的充电价格cm,用户根据充电价格做出一个响应策略xm,然后算出充电站和用户在这个回合中的收益,即f(cm,xm)和f4(cm,xm);在下一个博弈回合中,充电站根据用户的响应策略再给出一个充电价格,然后用户再根据充电价格做出一个响应策略xm;最后一次博弈得出的收益f(cm,xm)和f4(cm,xm)为所有博弈回合中的最大值,经过k次博弈之后,会产生k组cm、xm、f(cm,xm)、f4(cm,xm);当第k组{fk(cm,xm),f4k(cm,xm)}等于第k‑1组{fk‑1(cm,xm),f4k‑1(cm,xm)}时,即双方无法再获得更多的收益,则博弈达到均衡;此时得到的充电站和电动汽车用户的博弈策略(cm*,x*m)为最优;

*

其中,cm 为均衡状态下急迫度等级为m时电动汽车最优充电价格策略; 为均衡状态下急迫度等级为m时电动汽车用户的最优负荷响应策略;

其中,(1)单位时间内电动汽车充电功率约束:

其中,Tchar为电动汽车的充电时长,

(2)电池荷电状态约束:

其中,SOCmax(n)、SOCmin(n)分别为电动汽车的第n辆电动汽车电池荷电状态的上限值、下限值;SOCi(n)第n辆电动汽车在第i时段的荷电状态;

(3)电动汽车充电需求约束:

(SOCend‑SOCsta)·E=PEV·Tchar·ηchar其中,SOCsta、SOCend分别为电动汽车充电起始荷电状态、结束荷电状态;PEV为用户选择的充电功率,ηchar为电动汽车的充电效率。

2.如权利要求1所述的考虑用户紧迫度的电动汽车充电动态定价方法,其特征在于,电网的经济激励f1为:其中,α为电网公司的激励费率,D(Psta)为充电站调峰效果评价指标,Dnor为D(Psta)的归一化因子。

3.如权利要求2所述的考虑用户紧迫度的电动汽车充电动态定价方法,其特征在于,D(Psta)设计为:其中,Pgrid(i)为第i时段系统负荷功率; 为一天的平均电网负荷功率;Psta(i)为第i时段充电站负荷功率; 为一天的充电站平均负荷功率;Psta为μ个时段充电站负荷功率的集合。

4.如权利要求3所述的考虑用户紧迫度的电动汽车充电动态定价方法,其特征在于,Dnor设计为:其中,Pgrid为μ个时段系统负荷功率的集合。

5.如权利要求2所述的考虑用户紧迫度的电动汽车充电动态定价方法,其特征在于,将一天24小时分为μ个时段,i取值1,2,…,μ;则充电站的售电利润f2为:其中,PEV(n)为第n辆电动汽车的充电功率,cg(i)为第i时段的购电价格。

6.如权利要求2所述的考虑用户紧迫度的电动汽车充电动态定价方法,其特征在于,将一天24小时分为μ个时段,i取值1,2,…,μ;则充电站的电动汽车的停车费用f3为:其中,Tlea(n)为第n辆电动汽车离开充电站的时间,Tend(n)为第n辆电动汽车的充电结束时间,cp为充电站一个小时的停车费用。

7.如权利要求2所述的考虑用户紧迫度的电动汽车充电动态定价方法,其特征在于,用户的充电费用f4为:

8.一种考虑用户紧迫度的电动汽车充电动态定价装置,其特征在于,其包括:用户急迫度等级设置模块,其用于实现如权利要求1至7中任意一项所述的考虑用户紧迫度的电动汽车充电动态定价方法输出的步骤一;

模型构建模块,其用于实现如权利要求1至7中任意一项所述的考虑用户紧迫度的电动汽车充电动态定价方法输出的步骤二;

目标函数构建模块,其用于实现如权利要求1至7中任意一项所述的考虑用户紧迫度的电动汽车充电动态定价方法输出的步骤三;

约束条件设置模块,其用于实现如权利要求1至7中任意一项所述的考虑用户紧迫度的电动汽车充电动态定价方法输出的步骤四;

总价格策略制定模块,其用于实现如权利要求1至7中任意一项所述的考虑用户紧迫度的电动汽车充电动态定价方法输出的步骤五;

最优充电价格策略制定模块,其用于实现如权利要求1至7中任意一项所述的考虑用户紧迫度的电动汽车充电动态定价方法输出的步骤六。

9.一种充电站动态功率分配方法,其特征在于,其包括以下步骤:

读取电网分配的总功率;

根据所述总功率获取电动汽车的最大充电功率及电动汽车电池荷电状态初始值;

累加充电站所有用户的充电功率得到充电总功率,其中,用户根据每个功率的充电价格选择相应的充电功率,所述充电价格采用如权利要求1至7中任意一项所述的考虑用户紧迫度的电动汽车充电动态定价方法输出的均衡状态下急迫度等级为m时电动汽车充最优电*价格策略cm;

判断所述充电总功率是否超出电网分配的总功率;

如果所述充电总功率没有超出电网分配的总功率,则判断充电车位是否已满;如果所述充电站车位没满,则电动汽车进行充电,然后记录充电结束时间和离开充电站的时间;如果所述充电站车位已满,则计算最短等待时间,如果接受等待,则加入等待车辆,再返回充电车位是否已满的判断步骤,如果不接受等待,则直接离开;

如果所述充电总功率超出电网分配的总功率,则返回最短等待时间的计算步骤。