摘要
在目前全球石油资源缺乏、环境污染严重以及气候变暖的背景下，积极推广与发展节能、环保、低碳的新能源汽车是人类社会追求汽车工业可持续发展的方向和目标，电动汽车的规模化发展成为必然趋势。然而，随着电动汽车规模化发展，充电站的数量也在日益增加，电动汽车充电的随机性和无序性会导致充电站的负荷出现波动，将在某一程度上对电网造成“峰上加峰”的现象，从而对电网、充电基础设施和用户产生负面影响。为了降低或抑制这些负面影响，需要对电动汽车的充电行为进行引导和控制。分时电价作为一种经济刺激手段，能够利用价格杠杆的作用实现削峰填谷的目标。本文对电动汽车用户行为习惯进行分析，同时考虑到充电站利益，建立了基于用户行为与充电站盈利的电动汽车充电分时电价优化模型，主要内容如下： （1）对电动汽车和充电站的发展现状进行论述，针对电动汽车充电的随机性、无序性等对电力系统负荷产生的影响，利用分时电价引导用户在负荷波谷充电，降低电力峰值负荷，同时计及电动汽车充电站的盈利，保证充电站正常生存运行。 （2）基于典型日负荷的数据，计算各时刻点位于峰时段和谷时段的隶属度，利用模糊聚类方法得到各时段的聚类集合。对各时刻点的响应度属性值进行分别计算，得到高峰、平时和谷时段。同理，利用模糊隶属度确定尖峰时段，得到尖峰时段、高峰时段、平时段以及谷时段的划分结果。 （3）分析电动汽车用户的日常行为习惯分布规律，在电力价格弹性理论的基础上，考虑充电站和电动汽车用户双方影响，以系统最小化峰值负荷和最大化充电站利益为目标函数，建立基于用户行为与充电站盈利的电动汽车充电分时电价优化模型。对遗传算法和NSGA-II的基本原理进行阐述，并对模型的求解过程进行说明，最后对模型进行相关算例分析与MATLAB仿真验证。 （4）利用遗传算法对最小化峰值负荷进行优化求解，峰值负荷降低128MW，充电站盈利提高0.534×104元；利用遗传算法对最大化充电站利益进行优化求解，峰值负荷降低76MW，充电站盈利提高2.345×104元；利用基于改进的带精英策略的快速非支配排序遗传算法对最小化峰值负荷和最大化充电站利益同时进行优化求解，峰值负荷降低92MW，充电站盈利提高1.366×104元。仿真结果表明，负荷率、峰谷差率等指标都有一定程度的提升，降低了峰值负荷，提高了低谷负荷，缩小了峰谷之间的差距，且曲线逐步趋于平稳，达到预期“削峰填谷”的目标。由此可知，受分时电价引导的优化策略能更好地对电动汽车充电行为进行引导，使电动汽车用户改变充电时间，转移到其他时段充电，缓解用电高峰时期的电力负荷紧张，确保电力系统安全稳定运行。另一方面，可以提高充电站的盈利，保证充电站正常运营。
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