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一种基于Sarsa算法的移动充电桩群体智能调度方法 

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申请/专利权人:南京工程学院

摘要:本发明公开了一种基于Sarsa算法的移动充电桩群体智能调度方法,包括以下步骤:聚合商综合各移动充电桩的当前状态以及实时电价,提出对移动充电桩群体的参与辅助服务的功率需求;建立针对移动充电桩所使用电池的老化模型;设计移动充电桩电池的损耗成本目标函数与约束条件;通过聚合商获得移动充电桩的日前规划;通过Sarsa强化学习算法的调度指令,充电桩自主移动至电动汽车充电区域与电力市场辅助服务区域。本发明设计了整个调度系统的模型以及相应的约束条件,并且通过强化学习的使用,使整个调度系统具备学习能力,使得移动充电桩,在满足自身日常充电服务的前提下,积极参与到电力市场辅助服务中。

主权项:1.一种基于Sarsa算法的移动充电桩群体智能调度方法,其特征在于,包括以下步骤:聚合商综合各移动充电桩的当前状态以及实时电价,提出对移动充电桩群体的参与辅助服务的功率需求;建立针对移动充电桩所使用电池的老化模型,获得移动充电桩电池的老化成本以及充放电损耗成本;根据移动充电桩电池的老化成本以及充放电损耗成本,设计移动充电桩电池调度的损耗成本目标函数与约束条件;根据调度的损耗成本目标函数与约束条件,获取满足目标函数的移动充电桩以及其对应的提供辅助服务的功率参考值;基于满足目标函数的移动充电桩以及其对应的提供辅助服务的功率参考值,通过聚合商获得移动充电桩的日前调度;以Sarsa算法强化学习的方式,在短时间尺度内进一步优化调度策略;所述Sarsa算法结构包括:智能调度决策、环境、行动、观测值、奖赏五个要素;环境即为通过聚合商对移动充电桩群体的调度,Sarsa算法通过调度移动充电桩的具体行动,从环境中观测相应结果,以获利为目标计算奖赏,最优的调度方法即为通过智能调度方法获得最大收益;通过Sarsa强化学习算法的调度指令,充电桩自主移动至电动汽车充电区域与电力市场辅助服务区域;对移动充电桩的锂电池采取加速老化试验,获得动力锂电池容量衰减与循环次数之间的关系,具体结果采用下式进行拟合: 式中,CBat为电池的容量,nc为循环次数,a为待拟合的系数;根据下式计算出锂电池衰减的百分比: 式中,CEol为电池寿命截止时对应的容量,Cinit为电池的初始容量;根据将电池的初试成本平摊到各工况中,如下式所示: 式中,EBat为老化成本,NBat为涉及的锂电池总数量,EBat_ini为锂电池的初试投资成本;对移动充电桩用同款锂电池进行充放电测试来获得损耗成本:选取至少5个不同倍率进行恒流充放电,通过拟合分别获得电池充放电效率与功率之间的关系,如下式所示,ηch=a·Ich+bηdis=c·Idis+d式中,ηch为充电效率,ηdis为放电效率,Ich为充电电流,Idis为放电电流,a、b、c、d为拟合参数;得到移动充电桩充放电损耗为:Lch=r·Ich·Ubat·1-ηch·t 式中,Ubat为电池的端电压,Lch为充电损耗成本,Ldis为放电损耗成本,r为电价,t为持续时间;将移动充电桩群体最小化损耗成本的目标函数设定为:minJ=EBat+LBatLBat=Lch+Ldis式中,EBat为老化成本,LBat为充放电损耗成本,min为求取最小值,J为目标函数;移动充电桩群体的功率满足如下约束: 式中,M为移动充电桩的数目,为第i个充电桩的功率,Pcommand提供辅助服务的功率参考值,为第i个充电桩所能提供功率的最大值。

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