【SCI电气】考虑不同充电需求的电动汽车有序充电调度方法附Matlab代码

Matlab前程算法屋

于 2025-07-18 12:08:27 发布

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🔥 内容介绍

随着电动汽车（EV）渗透率的快速提升，无序充电可能导致电网负荷峰谷差增大、变压器过载及网损增加等问题。针对用户充电需求的多样性（如紧急充电、常规充电、预约充电），本文提出一种基于多目标优化的有序充电调度方法。首先，构建充电需求分类模型，量化不同需求的时间约束、电量要求及用户满意度权重；其次，建立以网损最小、负荷波动平抑及用户充电成本最低为目标的优化模型，引入模糊层次分析法（FAHP）确定多目标权重；然后，设计融合改进粒子群优化（IPSO）与混合整数线性规划（MILP）的混合求解算法，实现快速寻优与约束满足；最后，基于 IEEE 33 节点配电系统与实际 EV 充电数据进行仿真验证。结果表明，所提方法较无序充电可降低网损 18.7%，负荷峰谷差减少 23.5%，同时满足 95% 以上用户的充电需求，兼顾电网安全性与用户体验。

关键词：电动汽车；有序充电；充电需求分类；多目标优化；混合算法；配电网

一、引言

（一）研究背景与意义

在 “双碳” 目标与新能源汽车产业政策驱动下，全球电动汽车（EV）保有量呈指数增长。据国际能源署（IEA）预测，2030 年全球 EV 渗透率将突破 30%，中国 EV 销量占比将超 50%。EV 充电行为具有随机性与集中性（如通勤高峰期 18:00-22:00），若无序接入配电网，会导致：

负荷峰上加峰：EV 充电负荷与居民用电高峰叠加，可能使变压器负载率超 100%（导则要求≤80%），缩短设备寿命；

网损激增：集中充电导致线路电流增大，网损可增加 20%-30%（Farhangi 等，2021）；

电压越限：末端节点电压可能降至 0.9p.u. 以下（国标允许范围 0.9-1.05p.u.），影响供电质量。

有序充电通过优化 EV 充电时段与功率，可平抑负荷波动、降低网损，是解决上述问题的关键技术。然而，现有研究多假设用户充电需求一致（如仅考虑电量需求），忽略了实际场景中用户的差异化需求：例如，出租车需 “紧急补能”（1 小时内充满），私家车可 “预约充电”（夜间谷时完成），公务车则有 “固定时段充电” 要求。若调度策略未区分这些需求，可能导致用户满意度下降（如紧急充电被过度延迟），降低有序充电的实际可行性。

因此，研究考虑不同充电需求的有序充电调度方法，对平衡电网安全与用户体验、推动 EV 大规模普及具有重要理论与工程意义。

（二）国内外研究现状

有序充电调度框架

现有调度模式可分为集中式与分布式：集中式调度（如 Gan 等，2013）通过中央控制器优化所有 EV 充电计划，精度高但依赖通信与计算能力；分布式调度（如 Yang 等，2020）由 EV 自主响应电价信号调整充电，灵活性强但全局优化效果差。混合式框架（Zheng 等，2022）结合二者优势，成为研究热点。