基于ADMM的光储电动公交充电站分布式优化策略

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.03.001

电器与能效管理技术 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (3): 1-9.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.03.001

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基于ADMM的光储电动公交充电站分布式优化策略

何鑫¹, 李征¹, 孙国歧², 魏晓宾², 蔡旭³, 曹云峰³

1.东华大学信息科学与技术学院, 上海 201620
2.山东德佑电气股份有限公司, 山东淄博 255088
3.上海交通大学电子信息与电气工程学院, 上海 200240

收稿日期:2021-12-07 出版日期:2022-03-30 发布日期:2022-04-28
作者简介:何鑫(1996—),男,硕士研究生,研究方向为新能源充电站的能量管理。|李征(1961—),女,教授,博士,研究方向为新能源系统的建模与控制、智能控制、储能系统应用、智能微电网。|孙国歧(1975—),男,高级工程师,主要从事电能质量管理、能源管理研究。
基金资助:
国家自然科学基金重点项目资助(51837007);山东省重点研发计划(重大科技创新工程)资助(2019JZZY020804)

Distributed Optimization Strategy of Photovoltaic Electric Bus Charging Stations Based on ADMM

HE Xin¹, LI Zheng¹, SUN Guoqi², WEI Xiaobin², CAI Xu³, CAO Yunfeng³

1. College of Information Science and Technology,Dong Hua University, Shanghai 201620, China
2. Shandong Deyou Electric Co.,Ltd., Zibo 255088,China
3. College of Electronic Information and Electrical Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China

Received:2021-12-07 Online:2022-03-30 Published:2022-04-28

摘要/Abstract

摘要：

随着电动公交数量的迅猛增加以及光伏能源的大力发展,建设光储充电站成为了更好的方案。针对电动公交大规模接入的同时提高光伏储能的回报率和减少充电站的成本问题,建立了以公交充电成本最低和光储联合收益最高为目标的光储电动公交充电站优化模型,引入交替方向乘子算法(ADMM)将集中优化问题转换为以公交车和光储为主体的子优化问题求解,减少了计算复杂度。通过真实数据进行仿真,结果表明所提模型在减少充电成本的同时可以有效地最大化光储的回报率,相比集中式优化算法收敛更加迅速。

关键词: 电动公交, 光储电动公交充电站, 交替方向乘子算法, 分布式算法

Abstract:

With the rapid increase of the number of electric public transport and the vigorous development of photovoltaic energy,the construction of optical storage charging station has become a better solution.Aiming at the problem of improving the return rate of photovoltaic energy storage and reducing the cost of charging stations while large-scale access of electric bus,an optimized model of optical storage electric bus charging station with the lowest cost and the highest combined benefit of light storage is established.The algorithm of alternating direction multiplier method (ADMM) is introduced to transform the centralized optimization problem into the sub-optimization problem based on the bus and the optical storage,which reduces the computational complexity.Simulation by real data shows that the proposed model can effectively maximize the return of photovoltaic energy storage while reducing charging costs,and converges more quickly than centralized optimization algorithms.

Key words: electric bus, photovoltaic electric bus charging stations, alternating direction multiplier method (ADMM), distributed algorithms

中图分类号:

TM615

何鑫, 李征, 孙国歧, 魏晓宾, 蔡旭, 曹云峰. 基于ADMM的光储电动公交充电站分布式优化策略[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(3): 1-9.

HE Xin, LI Zheng, SUN Guoqi, WEI Xiaobin, CAI Xu, CAO Yunfeng. Distributed Optimization Strategy of Photovoltaic Electric Bus Charging Stations Based on ADMM[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2022, 0(3): 1-9.

图/表 19

图1

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表2

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表5

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参考文献 18

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工况序号	输入来源	输出对象	是否售电
1	光伏	储能、公交车	是
2	光伏、储能	公交车	否
3	储能	公交车	是
4	光伏、电网、储能	公交车	否
5	光伏、电网	储能、公交车	否
6	电网、储能	公交车	否
7	电网	储能、公交车	否
8	光伏	公交车	是

光伏	工况状态
光伏	[0,SOC_min]	(SOC_min,SOC_max)	[SOC_max,1]
P_pv=0	工况7	工况3/工况6	工况3/工况6
0<P_pv<P_load	工况5	工况2/工况4	工况2/工况4
P_pv≥P_load	工况8	工况8	工况8

光伏	工况状态
光伏	[0,SOC_min]	(SOC_min,SOC_max)	[SOC_max,1]
P_pv=0	工况7	工况6/工况7	工况3/工况7
0<P_pv<P_load	工况5	工况2/工况4/ 工况5	工况2/工况4/ 工况5
P_pv≥P_load	工况1	工况1	工况1

时刻	电能电价	基本电价
时刻	电价/(元· kWh^-1)	最大需量/[元· (kWh·月)^-1]	变压器容量/[元· (kWh·月)^-1]
0:00-7:00	0.30	38	28
7:00-8:00	0.57
8:00-11:00	0.85
11:00-18:00	0.57
18:00-23:00	0.85
23:00-24:00	0.30

策略名称	充电费用/元	光储收益/元	售电收益/元
常规调度策略(典型工作日)	5 285	6 143	0
常规调度策略(周末)	4 029	4 822	0
分布式调度优化策略(典型工作日)	2 221	7 059	2 064
分布式调度优化策略(周末)	1 905	6 960	2 829

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Distributed Optimization Strategy of Photovoltaic Electric Bus Charging Stations Based on ADMM

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策略名称	月充电费用/元	光储收益/元	售电收益/元
常规调度策略	148 502	173 722	0
分布式调度优化策略	64 102	210 978	68 040

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优化算法	用电费用/元
MPSO	2 295
ADMM	2 221