摘要:本文針對電動汽車無序充電對電網(wǎng)造成的影響，提出了一種基于改進蛙跳算法的有序充電策略,。該策略通過引入動態(tài)慣性權(quán)重和自適應(yīng)分組機制，優(yōu)化了傳統(tǒng)蛙跳算法的性能,。建立了以超小化電網(wǎng)負荷波動,、用戶充電成本和電池損耗為目標的有序充電模型，并采用改進蛙跳算法進行求解,。仿真結(jié)果表明,，所提策略能有效降低電網(wǎng)負荷峰谷差，減少用戶充電成本,，并延長電池使用壽命,，為電動汽車大規(guī)模接入電網(wǎng)提供了可行的解決方案。

關(guān)鍵詞:電動汽車,；有序充電,；蛙跳算法；負荷優(yōu)化,；智能算法

1.引言

近年來,，國內(nèi)外學(xué)者在電動汽車有序充電領(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,，但仍存在收斂速度慢等不足,。

本文旨在提出一種基于改進蛙跳算法的電動汽車有序充電策略,，通過優(yōu)化算法性能和建立多目標優(yōu)化模型，實現(xiàn)電網(wǎng)、用戶和電池的多方利益平衡,，為電動汽車有序充電提供新的解決方案,。

2.改進蛙跳算法設(shè)計

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子群,，在子群內(nèi)進行局部搜索和全局信息交換來實現(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，本文提出兩種改進策略：動態(tài)慣性權(quán)重調(diào)整和自適應(yīng)分組機制,。動態(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)分組機制則根據(jù)種群適應(yīng)度方差動態(tài)調(diào)整子群數(shù)量,，避免算法過早收斂,。

改進后的蛙跳算法在保持原有優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，顯著提高了收斂速度和全局搜索能力,。通過標準測試函數(shù)的對比實驗,，驗證了改進算法，為后續(xù)有序充電策略的優(yōu)化奠定了堅實基礎(chǔ),。為

3.有序充電策略模型構(gòu)建

實現(xiàn)電動汽車有序充電,，本文建立了多目標優(yōu)化模型。模型以超小化電網(wǎng)負荷波動,、用戶充電成本和電池損耗為目標,，綜合考慮了電網(wǎng)、用戶和電池三方面的需求,。目標函數(shù)包括負荷波動超小化,、充電成本超小化兩個方面。

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)果的可行性和實用性,。通過合理設(shè)置權(quán)重系數(shù),，可以在不同目標之間進行權(quán)衡，滿足多樣化的應(yīng)用需求,。

為求解該多目標優(yōu)化問題,，本文采用改進蛙跳算法進行求解。通過設(shè)計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汽車充電行為的時空特性,，為制定合理的充電計劃提供了科學(xué)依據(jù)。

4.仿真實驗與結(jié)果分析

為驗證所提策略的有效性,，本文設(shè)計了仿真實驗,。實驗場景為某小區(qū)配電網(wǎng)，考慮100輛電動汽車的充電需求,。設(shè)置不同算法對比組,，包括標準蛙跳算法、粒子群算法和傳統(tǒng)分時電價策略,。評價指標涵蓋負荷峰谷差,、用戶成本和算法收斂速度等方面。

仿真結(jié)果表明,，基于改進蛙跳算法的有序充電策略在各項指標上均優(yōu)于對比算法,。在負荷優(yōu)化方面，該策略顯著降低了電網(wǎng)負荷峰谷差,，提高了負荷均衡度,。在經(jīng)濟性方面，用戶充電成本明顯降低,，同時算法收斂速度大幅提升,。此外，策略還表現(xiàn)出良好的擴展性,，在不同規(guī)模的電動汽車群體中均能保持優(yōu)異性能,。

通過與傳統(tǒng)分時電價策略的對比，進一步驗證了所提策略,。改進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，有效緩解電網(wǎng)壓力,，為電動汽車大規(guī)模接入電網(wǎng)提供了可行的解決方案,。

5.安科瑞充電樁收費運營云平臺助力有序充電

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài),，進行充電服務(wù),、支付管理，交易結(jié)算,，資要管理,、電能管理，明細查詢等,。同時對充電機過溫保護,、漏電、充電機輸入/輸出過壓,，欠壓,，絕緣低各類故障進行預(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,。

5.2應(yīng)用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑,、居住小區(qū),、實業(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。

5.3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)議為標準modbus-rtu,。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù),，并進行電能計量和保護。

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)器部署實時數(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平臺,。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏,、實時監(jiān)控,、交易管理、故障管理,、統(tǒng)計分析,、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運維人員提供運維APP,，充電用戶提供充電小程序,。

5.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設(shè)備狀態(tài),、設(shè)備使用率,、充電次數(shù),、充電時長、充電金額,、充電度數(shù),、充電樁故障等進行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點的站點信息,、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。

5.4.2實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設(shè)施運行狀況,，主要包括充電樁運行狀態(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,。

5.4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶賬戶,，對其進行賬戶進行充值,、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信息,。

5.4.4故障管理

設(shè)備自動上報故障信息,，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進行派發(fā)處理,，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送,，運維人員在運維工作完成后將結(jié)果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題,。

5.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺,，從充電站點、充電設(shè)施,、,、充電時間、充電方式等不同角度,，查詢充電交易統(tǒng)計信息,、能耗統(tǒng)計信息等。

5.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺建立運營商戶,，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設(shè)施,，維護充電設(shè)施信息,、價格策略、折扣,、優(yōu)惠活動,，同時可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁,。

5.4.7運維APP

面向運維人員使用,，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環(huán)處理,、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況,，進行遠程參數(shù)設(shè)置,，同時可接收故障推送

5.4.8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。

5.5系統(tǒng)硬件配置

6.結(jié)束語

本文提出了一種基于改進蛙跳算法的電動汽車有序充電策略,，通過算法改進,、模型構(gòu)建和仿真驗證，得出以下結(jié)論：

1.改進蛙跳算法通過引入動態(tài)慣性權(quán)重和自適應(yīng)分組機制,，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)負荷峰谷差，減少用戶充電成本,，并延長電池使用壽命,，在不同規(guī)模的電動汽車群體中均表現(xiàn)出良好的性能。

4.未來研究方向包括：進一步優(yōu)化算法性能,，提高大規(guī)模問題求解效率,；考慮動態(tài)電價和可再生能源波動等現(xiàn)實因素，提高策略的實用性,；探索車網(wǎng)互動（V2G）技術(shù)的應(yīng)用,，實現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)的協(xié)同優(yōu)化,。