摘要:本文針對(duì)電動(dòng)汽車無序充電對(duì)電網(wǎng)造成的影響,，提出了一種基于改進(jìn)蛙跳算法的有序充電策略。該策略通過引入動(dòng)態(tài)慣性權(quán)重和自適應(yīng)分組機(jī)制,，優(yōu)化了傳統(tǒng)蛙跳算法的性能,。建立了以超小化電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)、用戶充電成本和電池?fù)p耗為目標(biāo)的有序充電模型,，并采用改進(jìn)蛙跳算法進(jìn)行求解,。仿真結(jié)果表明，所提策略能有效降低電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差,，減少用戶充電成本,，并延長(zhǎng)電池使用壽命，為電動(dòng)汽車大規(guī)模接入電網(wǎng)提供了可行的解決方案,。
引言
隨著全球能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),，電動(dòng)汽車作為清潔能源交通工具得到了快速發(fā)展。然而,，大規(guī)模電動(dòng)汽車的無序充電行為可能導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差加劇,、配電設(shè)備過載等問題，給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來挑戰(zhàn),。因此,，研究電動(dòng)汽車有序充電策略具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
近年來,，國內(nèi)外學(xué)者在電動(dòng)汽車有序充電領(lǐng)域開展了廣泛研究。主要方法包括基于電價(jià)引導(dǎo)的策略,、分層優(yōu)化方法和智能算法等,。其中,，智能算法因其強(qiáng)大的全局搜索能力和魯棒性而備受關(guān)注。蛙跳算法作為一種新興的群體智能算法,，在解決復(fù)雜優(yōu)化問題方面展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì),，但仍存在收斂速度慢等不足。
本文旨在提出一種基于改進(jìn)蛙跳算法的電動(dòng)汽車有序充電策略,，通過優(yōu)化算法性能和建立多目標(biāo)優(yōu)化模型,，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)、用戶和電池的多方利益平衡,，為電動(dòng)汽車有序充電提供新的解決方案,。
一、改進(jìn)蛙跳算法設(shè)計(jì)
蛙跳算法是一種基于群體智能的優(yōu)化算法,，模擬青蛙群體在覓食過程中的信息交流和協(xié)作行為,。傳統(tǒng)蛙跳算法通過將種群劃分為多個(gè)子群，在子群內(nèi)進(jìn)行局部搜索和全局信息交換來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化,。然而,，傳統(tǒng)算法存在收斂速度慢等問題。
為提高算法性能,，本文提出兩種改進(jìn)策略：動(dòng)態(tài)慣性權(quán)重調(diào)整和自適應(yīng)分組機(jī)制,。動(dòng)態(tài)慣性權(quán)重調(diào)整通過引入非線性遞減權(quán)重因子，平衡算法的全局搜索和局部開發(fā)能力,。自適應(yīng)分組機(jī)制則根據(jù)種群適應(yīng)度方差動(dòng)態(tài)調(diào)整子群數(shù)量,，避免算法過早收斂。
改進(jìn)后的蛙跳算法在保持原有優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上,，顯著提高了收斂速度和全局搜索能力,。通過標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試函數(shù)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了改進(jìn)算法的優(yōu)良性,，為后續(xù)有序充電策略的優(yōu)化奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),。
二、有序充電策略模型構(gòu)建
為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車有序充電,，本文建立了多目標(biāo)優(yōu)化模型,。模型以超小化電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)、用戶充電成本和電池?fù)p耗為目標(biāo),，綜合考慮了電網(wǎng),、用戶和電池三方面的需求。目標(biāo)函數(shù)包括負(fù)荷波動(dòng)超小化,、充電成本超小化兩個(gè)方面,。
模型考慮了多種約束條件，包括充電需求約束,、充電功率限制和電網(wǎng)容量約束等,。這些約束條件確保了優(yōu)化結(jié)果的可行性和實(shí)用性,。通過合理設(shè)置權(quán)重系數(shù)，可以在不同目標(biāo)之間進(jìn)行權(quán)衡,，滿足多樣化的應(yīng)用需求,。
為求解該多目標(biāo)優(yōu)化問題，本文采用改進(jìn)蛙跳算法進(jìn)行求解,。通過設(shè)計(jì)合適的編碼方式和適應(yīng)度函數(shù),，將有序充電問題轉(zhuǎn)化為算法可處理的形式。算法的優(yōu)化過程充分考慮了電動(dòng)汽車充電行為的時(shí)空特性,，為制定合理的充電計(jì)劃提供了科學(xué)依據(jù),。
三、仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析
為驗(yàn)證所提策略的有效性,，本文設(shè)計(jì)了仿真實(shí)驗(yàn),。實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景為某小區(qū)配電網(wǎng)，考慮100輛電動(dòng)汽車的充電需求,。設(shè)置不同算法對(duì)比組,，包括標(biāo)準(zhǔn)蛙跳算法、粒子群算法和傳統(tǒng)分時(shí)電價(jià)策略,。評(píng)價(jià)指標(biāo)涵蓋負(fù)荷峰谷差,、用戶成本和算法收斂速度等方面。
仿真結(jié)果表明,，基于改進(jìn)蛙跳算法的有序充電策略在各項(xiàng)指標(biāo)上均優(yōu)于對(duì)比算法,。在負(fù)荷優(yōu)化方面，該策略顯著降低了電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差,，提高了負(fù)荷均衡度,。在經(jīng)濟(jì)性方面，用戶充電成本明顯降低,，同時(shí)算法收斂速度大幅提升,。此外，策略還表現(xiàn)出良好的擴(kuò)展性,，在不同規(guī)模的電動(dòng)汽車群體中均能保持優(yōu)異性能,。
改進(jìn)蛙跳算法不僅能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜多變的充電需求，還能在保證用戶利益的同時(shí),，有效緩解電網(wǎng)壓力,，為電動(dòng)汽車大規(guī)模接入電網(wǎng)提供了可行的解決方案。
四,、安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)助力有序充電開展
4.1概述
AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控,，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理,，交易結(jié)算,，資要管理、電能管理,，明細(xì)查詢等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過溫保護(hù),、漏電,、充電機(jī)輸入/輸出過壓，欠壓,，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警,；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng),，用戶通過微信,、支付寶，云閃付掃碼充電,。
4.2應(yīng)用場(chǎng)所
適用于民用建筑,、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū),、實(shí)業(yè)單位,、商業(yè)綜合體、學(xué)校,、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì),。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)分為四層：
1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層,、數(shù)據(jù)層和客戶端層,。
2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù),，并進(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù),。
3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。
4）數(shù)據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器,，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù),、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫,、歷史數(shù)據(jù)庫,、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。
5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費(fèi)平臺(tái),。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電,。
小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理,、故障管理,、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能,，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP,，充電用戶提供充電小程序。
4.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能
4.4.1智能化大屏
智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況,，對(duì)設(shè)備狀態(tài),、設(shè)備使用率、充電次數(shù),、充電時(shí)長(zhǎng),、充電金額、充電度數(shù),、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示,，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表,、充電記錄,、收益、能耗,、故障記錄等,。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率,，合理分配資源,。
4.4.2實(shí)時(shí)監(jiān)控
實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài),、回路狀態(tài),、充電過程中的充電電量、充電電壓電流,，充電樁告警信息等,。
4.4.3交易管理
平臺(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶，對(duì)其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值,、退款,、凍結(jié)、注銷等操作,，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息,。
4.4.4故障管理
設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理,，同時(shí)運(yùn)維人員可通過運(yùn)維APP收取故障推送,，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào),。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問題。
4.4.5統(tǒng)計(jì)分析
通過系統(tǒng)平臺(tái),，從充電站點(diǎn),、充電設(shè)施、,、充電時(shí)間,、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息,、能耗統(tǒng)計(jì)信息等,。
4.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理
在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營商戶，運(yùn)營商可建立和管理其運(yùn)營所需站點(diǎn)和充電設(shè)施,，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略,、折扣,、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線卡用戶充值,、凍結(jié)和解綁,。
4.4.7運(yùn)維APP
面向運(yùn)維人員使用，可以對(duì)站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理,、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理,、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況,，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置,，同時(shí)可接收故障推送
4.4.8充電小程序
面向充電用戶使用，可查看附近空閑設(shè)備,，主要包含掃碼充電,、賬戶充值，充電卡綁定,、交易查詢,、故障申訴等功能。
4.5系統(tǒng)硬件配置
五,、結(jié)論
本文提出了一種基于改進(jìn)蛙跳算法的電動(dòng)汽車有序充電策略,，通過算法改進(jìn)、模型構(gòu)建和仿真驗(yàn)證,，得出以下結(jié)論：
1.改進(jìn)蛙跳算法通過引入動(dòng)態(tài)慣性權(quán)重和自適應(yīng)分組機(jī)制,，顯著提高了算法的全局搜索能力和收斂速度，為有序充電優(yōu)化提供了有力工具,。
2.所建立的多目標(biāo)優(yōu)化模型綜合考慮了電網(wǎng),、用戶和電池三方面的需求,，通過合理設(shè)置權(quán)重系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了多方利益的平衡,。
3.仿真結(jié)果表明,，所提策略能有效降低電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差，減少用戶充電成本,，并延長(zhǎng)電池使用壽命,，在不同規(guī)模的電動(dòng)汽車群體中均表現(xiàn)出良好的性能。
4.未來研究方向包括：進(jìn)一步優(yōu)化算法性能,，提高大規(guī)模問題求解效率,；考慮動(dòng)態(tài)電價(jià)和可再生能源波動(dòng)等現(xiàn)實(shí)因素，提高策略的實(shí)用性,；探索車網(wǎng)互動(dòng)（V2G）技術(shù)的應(yīng)用,，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車與電網(wǎng)的協(xié)同優(yōu)化。
