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Multi-Objective Optimization of EV Charging and Discharging for Different Stakeholders

CSEE Journal of Power and Energy Systems 2023年第6期9卷 2301-2308页

作者： Shaofeng Lu Bing Han Fei Xue Lin Jiang Kejun Qian the Shien-Ming Wu School of Intelligent Engineering South China University of TechnologyGuangzhou 511442China the Department of Electrical and Electronic Engineering School of Advanced TechnologyXi'an Jiaotong-Liverpool UniversitySuzhou 215123China the Department of Electrical Engineering and Electronics University of LiverpoolLiverpoolUK Suzhou Power Supply Company State Grid Corporation of ChinaSuzhou 215000China

As a dynamic energy storage system,electric vehicles(EV)play important roles in future power grids.In this paper,a model for EV aggregator participation in the electricity market has been built with a focus on the feasibility issue of the model arising from economic interest inconsistencies between different stakeholders:EV owners and aggregator.In the model,the EV aggregator attends day-ahead energy and reserve markets for profit maximization by scheduling charging and discharging behaviors of EVs.This issue exists since different stakeholders have different interests which are not necessarily consistent,e.***.profit maximization leads to increasing EV owners'charging fee.To investigate the economic relationship between the two stakeholders,two multi-objective optimization methods(weighted sum and$\varepsilon$-constraint methods)are proposed to take the aggregator profit and EV owners'charging fee into account in the model.A sensitivity analysis is applied to examine the aggregator profit under different price scenarios,which rEVeals the internal relationship between EV owners'charging fees and aggregator profit.The proposed EV charging and discharging strategy in this paper could be used to determine the settlement price between the aggregator and owners to ensure the feasibility of participation from both EV owners and stakeholders in electricity markets.

关键词： Aggregator economic inconsistency issue electricity market EV owners EV multi-objective optimization

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On large action space in EV charging scheduling optimization

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Science China(Information Sciences) 2022年第2期65卷 45-60页

作者： Zhaoyu JIANG Qing-Shan JIA Xiaohong GUAN Center for Intelligent and Networked Systems Beijing National Research Center for Information Science and Technology Department of Automation Tsinghua University MOE KLINNS Lab Xi'an Jiaotong University

In order to reduce the air pollution by traditional fossil fuel and save the charging cost, much attention has been paid to the charging scheduling of electric vehicles(EVs) in the uncertain supplement of wind power and solar power. Owing to the randomness in the renewable power generation and the EV charging demand, simulation-based policy improvement(SBPI) has been well adopted for making charging decision. HowEVer, it is challenging to explore the large action space which grows exponentially with respect to the system scale. We consider this important problem in this paper and make the following contributions.First, we explore the structural property of the problem and dEVelop an urgency index to rank the EVs.Second, we apply three methods to search in the action space. Third, we numerically demonstrate the performance of the urgency index and the search methods, and compare the SBPI methods with the CPLEXbased method. It shows that SBPI improves the base policies in all these cases.

关键词： EV simulation-based policy improvement large action space sampling

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Stochastic and Distributed Optimal Energy Management of Active Distribution Networks Within Integrated Office Buildings

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CSEE Journal of Power and Energy Systems 2024年第2期10卷 504-517页

作者： Zening Li Su Su Xiaolong Jin Mingchao Xia Qifang Chen Koji Yamashita National Active Distribution Network Technology Research Center Beijing Jiaotong UniversityBeijing 100044China Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education Tianjin UniversityTianjin 300072China Electrical and Computer Engineering University of California RiversideCA92521USA.

This paper proposes a stochastic and distributed optimal energy management approach for active distribution networks(ADNs)within office buildings.The proposed approach aims at scheduling office buildings fitted with heating ventilation and air conditioning(HVAC)systems,and electric vehicle(EV)charging piles,to participate in the ADN optimization.First,an energy management approach for the ADN with aggregated office buildings is proposed.And the ADN optimization model is formulated considering the detailed building thermal dynamics and the mobile behaviors of workers.Then,to consider un-certainties of photovoltaic(PV)power,scenario-based stochastic programming is integrated into the ADN optimization model.To further realize the stochastic energy management of the ADN within office buildings in a distributed manner,the alternating direction method of multipliers(ADMM)is used to solve the ADN optimization model.The original ADN optimization problem is divided into the network-side and the building-side sub-problems to effectively protect the privacy of the ADN and the office buildings.Finally,the ADN optimization model incorporating office buildings is validated in the winter by numerical studies.In addition,the impacts of comfort temperature range and expected state of charge(SOC)at departure are analyzed.Index Terms—ADN,EV,HVAC system,Office building,Stochastic and distributed energy management.

关键词： ADN EV HVAC system Office building Stochastic and distributed energy management

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城市EV时空充电负荷预测及充电站规划研究

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现代电力 2023年第2期40卷 239-248页

作者：王宇飞张飞郭俊超孙鑫霍伟王冬生杨丽君国网冀北电力有限公司尚义县供电分公司河北省张家口市076750 燕山大学电气工程学院河北省秦皇岛市066004

针对目前城市电动汽车(electric vehicle,EV)充电站存在盲目建设、规划不合理导致的部分充电站利用率低、用户充电满意度低等问题,同时为适应“双碳”目标下发展大规模EV的充电站规划需求,提出一种基于蒙特卡洛模拟和回声状态网络(echo ... 详细信息

针对目前城市电动汽车(electric vehicle,EV)充电站存在盲目建设、规划不合理导致的部分充电站利用率低、用户充电满意度低等问题,同时为适应“双碳”目标下发展大规模EV的充电站规划需求,提出一种基于蒙特卡洛模拟和回声状态网络(echo state network,ESN)拟合的城市EV时空充电负荷预测方法,进一步开展EV充电站规划研究。首先考虑城市交通路网结构和区域主要功能,将待规划区域进行网格划分并作为待建充电站备选位置;利用蒙特卡洛方法对各类EV进行多种模式的出行链模拟,获取各网格区域内的EV充电负荷数据集;为拟合各网格内EV充电负荷的多样化分布特征,建立基于回声状态网络ESN学习算法的EV时空充电负荷预测模型,实现一定EV保有量下待规划区内EV时空充电负荷的预测。进一步考虑待规划网格区域内的最大充电预测负荷等约束条件﹑以充电站的建设和运维成本、EV用户充电出行成本以及配网损耗的综合成本最小为目标,建立EV充电站的规划模型,利用粒子群算法进行模型求解得到待规划区的充电站建设位置、数量及容量;最后以某城区EV充电负荷预测及充电站规划为例进行计算,验证了所提方法及模型的有效性。

关键词： EV 时空负荷预测充电站规划回声状态网络粒子群算法

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基于EV风电消纳的“风-网-荷”协同优化策略

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制造业自动化 2023年第3期45卷 99-104,123页

作者：段俊东黄泓叶李高尚王帅强河南理工大学电气与自动化工程学院焦作454003

为降低电网负荷波动,提出了基于EV风电消纳的“风-网-荷”协同优化策略。该策略以EV为主体,依托风电商和配电商的合作关系建立风电充电站,利用EV协助消纳风电功率;根据EV风电功率消纳量和政府电价补贴政策制定社区居民激励电价,提高社... 详细信息

为降低电网负荷波动,提出了基于EV风电消纳的“风-网-荷”协同优化策略。该策略以EV为主体,依托风电商和配电商的合作关系建立风电充电站,利用EV协助消纳风电功率;根据EV风电功率消纳量和政府电价补贴政策制定社区居民激励电价,提高社区EV参与风电消纳的响应度;通过激励电价引导居民调整用电行为,改善社区负荷。以最小化EV充电费用和居民用电费用、最大化风电消纳率为目标采用NSGA-Ⅱ算法求解模型,并对比EV在无序充电场景和V2G策略场景的执行效果。结果表明:所提策略较其他应用场景在满足居民用电需求和EV充电需求的同时能更好地降低用户支出费用和社区负荷峰谷差,提高电网的可靠性。

关键词： EV 风电消纳 “风-网-荷”协同优化策略激励电价负荷峰谷差

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考虑多场景充电需求预测的电动汽车充电站规划

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高电压技术 2024年

作者：罗平杨泽喆张嘉昊杨晴吕强吴秋轩杭州电子科技大学自动化学院

电动汽车数量增加和续航能力增强使得EV-交通网-电网间的耦合更加复杂，如何准确描述复杂耦合情况下EV的充电需求，平衡充电站运营商和EV用户利益是EV充电站规划须考虑的问题。为此，首先采用蒙特卡洛法得到典型场景下规划区内每台EV的... 详细信息

电动汽车数量增加和续航能力增强使得EV-交通网-电网间的耦合更加复杂，如何准确描述复杂耦合情况下EV的充电需求，平衡充电站运营商和EV用户利益是EV充电站规划须考虑的问题。为此，首先采用蒙特卡洛法得到典型场景下规划区内每台EV的充电需求，将不同道路节点各时段的充电电量聚类到对应的聚类中心节点，并利用高斯混合模型拟合得到其概率密度函数。然后，建立综合考虑充电站和用户利益的EV充电站规划双层优化模型，基于复杂网络理论和电压敏感系数指标分别从交通网和电网的角度筛选备选充电站节点，并采用黏菌优化算法对其进行求解。最后，以245节点路网和IEEE30节点电网构成的耦合网络为例，对比结果验证了所提规划方法既能保留EV充电需求的时空分布特点，又有利于充电站和用户的双赢。

关键词： EV 充电需求分时聚类双层优化充电站规划黏菌优化算法

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Possible role of extracellular vesicles in exogenous chemical exposure-associated health concern

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Journal of Environmental Sciences 2019年第6期31卷 1-4页

作者： Guangbo Qu Xingchen Zhao Yanna Liu Fang Hao Jie Gao Lili Yang Qunfang Zhou Guibin Jiang State Key Laboratory of Environmental Chemistry and Ecotoxicology Research Center for Eco-Environmental Sciences Chinese Academy of Sciences University of Chinese Academy of Sciences Institute of Environment and Health Jianghan University

Extracellular vesicles(EVs) are mediators of intercellular message communication by transferring lipids, proteins, genetic materials, and are therefore involved in a wide spectrum of physiological or pathological processes. Exogenous chemicals exposure may affect the function of EVs at the biogenesis, secretion, transport or reception stage, which could further result in abnormal information communication between cells, and thus induce toxicity and diseases. This rEView briefly explores the role of EVs in chemical exposure-associated health concern and progressive diseases.

关键词： EV Possible role of extracellular vesicles in exogenous chemical exposure-associated health concern

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Dynamic traffic congestion pricing and electric vehicle charging management system for the internet of vehicles in smart cities

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Digital Communications and Networks 2021年第4期7卷 492-504页

作者： Nyothiri Aung Weidong Zhang Kashif Sultan Sahraoui Dhelim Yibo Ai National Center for Materials Service Safely University of Science and Technology BeijingBeijing100083China Department of Software Engineering Bahria University Islamabad CampusIslamabadPakistan School of Computer and Communication Engineering University of Science and Technology Beijing Beijing 100083 China

The integration of the Internet of Vehicles(IoV)in future smart cities could help solve many traffic-related challenges,such as reducing traffic congestion and traffic accidents.Various congestion pricing and electric vehicle charging policies have been introduced in recent years.Nonetheless,the majority of these schemes emphasize penalizing the vehicles that opt to take the congested roads or charge in the crowded charging station and do not reward the vehicles that cooperate with the traffic management system.In this paper,we propose a novel dynamic traffic congestion pricing and electric vehicle charging management system for the internet of vehicles in an urban smart city environment.The proposed system rewards the drivers that opt to take alternative congested-free ways and congested-free charging stations.We propose a token management system that serves as a virtual currency,where the vehicles earn these tokens if they take alternative non-congested ways and charging stations and use the tokens to pay for the charging fees.The proposed system is designed for Vehicular Ad-hoc Networks(VANETs)in the context of a smart city environment without the need to set up any expensive toll collection stations.Through large-scale traffic simulation in different smart city scenarios,it is proved that the system can reduce the traffic congestion and the total charging time at the charging stations.

关键词： IoV EV VANET Smart city Congestion pricing Congestion avoidance EV charging Traffic optimization

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考虑多目标约束的充电桩数量规划研究

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电网技术 2020年第2期44卷 704-712页

作者：方舟张俊孙元章陈思远武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072 青岛智能产业技术研究院山东省青岛市266109

当前多数对充电桩规划方法的研究缺乏对电动汽车(electric vehicle,EV)优化调度能力的考虑,大量可调度容量利用率极低。为降低充电桩闲置率并促进系统分布式光伏消纳能力,提出合理应用EV优化调度能力的充电桩数量规划模型。该模型结合... 详细信息

当前多数对充电桩规划方法的研究缺乏对电动汽车(electric vehicle,EV)优化调度能力的考虑,大量可调度容量利用率极低。为降低充电桩闲置率并促进系统分布式光伏消纳能力,提出合理应用EV优化调度能力的充电桩数量规划模型。该模型结合设备成本、充放电损耗提出充电桩规划方法,以协助区域电网配置合适的充电桩数量。首先构建了详细的EV及储能设备充放电模型,然后以最小化系统供需不平衡及综合经济成本作为目标函数。最后通过粒子群算法依次求解出EV集群和储能设备的充放电功率,在EV集群调节能力不足或受限时,通过储能设备进行补充调节。仿真算例验证了所提规划模型的有效性。

关键词： EV 充电桩分布式光伏规划模型供需不平衡

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基于能耗优化的前后轴独立驱动电动汽车转矩分配策略

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北京交通大学学报 2019年第5期43卷 102-109页

作者：姜涛耿聪薛奇成张欣北京交通大学机械与电子控制学院

为减小前后轴独立驱动电动汽车的整车能耗,提出了一种基于能耗优化的转矩最优分配策略.首先分析前后轴独立驱动电动汽车驱动功率消耗的特征,提出以前后电机总损失功率为目标函数的转矩分配系数计算方法,进而建立转矩优化分配计算的数学... 详细信息

为减小前后轴独立驱动电动汽车的整车能耗,提出了一种基于能耗优化的转矩最优分配策略.首先分析前后轴独立驱动电动汽车驱动功率消耗的特征,提出以前后电机总损失功率为目标函数的转矩分配系数计算方法,进而建立转矩优化分配计算的数学模型;然后利用Matlab进行非线性优化问题的求解得到用于转矩优化分配控制的转矩分配系数MAP图;最后利用AMEsim与Simulink建立联合仿真平台,并进行典型驾驶循环下不同转矩分配策略的对比仿真试验分析.结果表明,转矩优化分配策略能够明显减少驱动情况下的能量消耗,提高制动情况下的能量回收,因此提高了整车经济性.

关键词：电动汽车 FRID EV 转矩分配系数能耗优化电机损失功率

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