考虑风电与用户满意度的电动汽车两层智能充放电策略︱本刊学术
西华大学电力电子节能技术与装备重点实验室的研究人员黄贵鸿、雷霞等，在2015年第5期《电工技术学报》上撰文指出，大规模的电动汽车充放电调度问题既关系到电网的安全稳定运行，又关系到运营商的经济利益和用户的使用感受。本文引入分层分区调度的理念，构建了基于双层规划的电动汽车两层智能充放电模型，并以IEEE16节点标准测试系统数据参数为基础，通过粒子群算法和顺序选择法在MATLAB中完成了仿真验证。
在上层模型中，本文通过优化各管辖区在各时段的总充放电功率，保证了运营商利润的最大化，并合理地规避了充放电行为对电网的影响；在下层模型中，通过优化各管辖区内电动汽车的具体充放电策略，使得下层的调度策略与上层的区域总充放电功率尽可能地保持一致，并合理地兼顾用户满意度。最后，通过上下层之间的数据交互，实现运营商、电网和用户三者之间利益的有机协调。
随着能源危机、环境污染和全球气候变暖等趋势的加剧，以电能这种清洁能源作为“燃料”的电动汽车拥有广阔的市场前景[1-3]。然而在不久的将来，大量电动汽车接入电网，如果不对其充放电行为加以优化控制，必然会对现有电网的安全与稳定带来严重的影响[4-6]。
无论是在电动汽车的推广阶段，还是在电动汽车的普及阶段，追求利润的最大化都是运营商考虑得最多的问题，同时也是国内外学者研究的热点问题[7-9]。
文献[8]以充电站运营收益最大化为目标，以配电变压器容量及最大限度满足用户充电需求为约束条件，建立了充电站内电动汽车有序充电的数学模型；
文献[9]提出的有序充放电策略考虑了电动汽车充放电与风力发电在平抑负荷波动、减小峰谷差、降低网损等方面的互补效应；
文献[10]提出了一种电力市场环境下的电动汽车调度方法，通过选择电价较低时段充电和向系统提供调频或旋转备用，以使电动汽车的总充电成本最小化；
文献[11]建立了以负荷峰谷差最小化为优化目标的计及用户行驶习惯的插电式混合动力汽车智能充电模型，并对各时段PHEV的反向放电能力进行估算；
文献[12]根据电动汽车充电特性建立了电动汽车充电负荷模型，实现了平滑电网等效负荷波动的目的；
文献[13]提出了以换电站充电功率为控制对象的有序充电调度策略, 有效地减小了电网峰谷差，提高了负荷率，起到平稳负荷波动的作用；
文献[14]以电动公交车为研究对象分析其营运特点和充放电行为，同时在基于电池租赁的商业模式下，研究电动公交车的V2G放电能力，通过模拟集中充电站的运营情况，建立了集中充电、放电组合策略优化模型。
文献[15]，引入了对电动汽车进行分层分区调度的理念，构建了基于双层优化的可入网电动汽车充放电调度模型。在上层模型中，通过优化各电动汽车代理商在各时段的调度计划，使系统在研究时间区间内总负荷水平的方差最小化，从而实现削峰填谷；在下层模型中，通过各电动汽车代理商对其所管辖电动汽车充放电时间的优化管理，以便与上层的调度计划尽可能一致。
现有的电动汽车有序充放电策略仅考虑了问题的某一个方面，或仅从问题的某一个方面出发进行相对孤立的探讨。首先，现有的有序充放电策略并没有实现电网、运营商、用户三者之间有机的协调；其次，现有的有序充放电策略并没有充分地利用电动汽车充放电与风力发电之间互补协调调度的经济效应；最后，现有的有序充放电策略并没有充分地考虑到未来V2G的发展趋势[16]。
此外，在现有的有序充放电策略中，电动汽车运营商为了实现自身利益的最大化，可能会忽略掉用户的满意度。本文在现有的有序充电策略的基础上，引入风力发电，提出了同时兼顾电动汽车运营商、电网和用户利益的电动汽车智能充放电策略。
本文采用指定功率充放电模式，电动汽车具有额定的充放电功率，这决定了电动汽车充放电调度是一个离散的整数型优化问题。具体到每一辆电动汽车，充、放电功率即额定充、放电功率，不存在任何其他的数值。
运营商需要协调的，就是在一天中的24个时段内，各电动汽车最优的充放电时段。考虑到未来电动汽车用户数量会呈现出显著增长的趋势，为了实现最优化调度，电动汽车运营商每天需要处理的数据量会非常地庞大，如果依然采用传统的单层调度模式，无法实现决策的快速性和准确性。
因此，本文提出了电动汽车两层智能充放电策略，旨在实现电动汽车运营商利润的最大化，保证现有城市配电网安全、稳定地运行，并尽可能地考虑到用户的满意度，最终保障电动汽车运营商持续、健康、稳定地运营。
具体地，本文通过上层模型中的目标函数体现了运营商的利益，并通过约束条件，从安全性的角度保证了电网的利益；在下层模型中，从用户的行驶习惯和充放电需求的角度，考虑了用户的充放电满意度；
最后通过上下层交互，尽可能地使用户的总体利益与运营商的利益在不断的博弈过程中实现平衡，而在此过程中，电网的利益将始终得以满足。
结论
本文在分层分区的框架内，通过区域层与用户层的智能交互，很好地实现了运营商、电网与用户三者之间的有机统一。
在运营商侧，实现了运营商利润的最大化；在电网侧，保证了城市配电网的安全稳定运行，并在一定程度上提高了电能质量；在用户侧，通过引导充放电行为的方式，在一定程度上提升了用户的满意度。
对电网而言，其利益是一个综合、复杂和系统的问题，然而安全与稳定是电网运行的根本，因此本文主要考虑了电网的安全性约束；对电动汽车用户而言，充放电成本是衡量满意度的高低的一个指标，然而充放电时段的合理性同样重要，因此本文主要考虑了用户的行驶习惯。运营商、电网与用户三者之间的有机协调，依然是一个具有深入研究价值的课题。