一種基于需求響應(yīng)的電動汽車經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說本發(fā)明設(shè)及一種基于需求 響應(yīng)的電動汽車經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源和環(huán)境危機(jī)的日益加劇，電動汽車W其節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，成為我國戰(zhàn)略 新興產(chǎn)業(yè)之一。大規(guī)模電動汽車接入電網(wǎng)，其無序充放電行為將對電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行產(chǎn) 生深刻影響，帶來電壓下降、網(wǎng)損增加、諧波污染等諸多問題。在智能電網(wǎng)發(fā)展的背景下， 恰當(dāng)?shù)某潆娍刂撇粌H能夠抑制、消除電動汽車對電網(wǎng)的不利影響，而且能夠支撐電網(wǎng)運(yùn)行， 達(dá)到削峰填谷、為系統(tǒng)提供輔助服務(wù)、降低系統(tǒng)運(yùn)行成本等效果，使電動汽車與電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā) 展。
[0003]目前相關(guān)研究大多W對電動汽車的直接調(diào)度為基本假設(shè)，事實(shí)上，調(diào)度機(jī)構(gòu)并不 具備此權(quán)限，且隨著電動汽車規(guī)模的擴(kuò)大，對電動汽車進(jìn)行充電策略優(yōu)化時的計(jì)算復(fù)雜度 也會隨之增加，調(diào)度機(jī)構(gòu)直接對每臺接入的電動汽車進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度時可能會出現(xiàn)維數(shù)災(zāi)和 計(jì)算時間過長的問題。價格型需求響應(yīng)是電動汽車有序充放電的重要控制策略，合理的電 價機(jī)制應(yīng)能夠激勵電動汽車用戶選擇合理的時間充放電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的；為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于需求響應(yīng)的電 動汽車經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，為未來電動汽車大規(guī)模接入電網(wǎng)提供經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，減少對電網(wǎng)的 不利影響，促進(jìn)電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
[0005] 技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] 一種基于需求響應(yīng)的電動汽車經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，建立基于需求響應(yīng)的電動汽車充電 策略，根據(jù)電網(wǎng)實(shí)時電價信息優(yōu)化電動汽車用戶充電電價觸發(fā)值，降低用戶充電成本。建立 基于需求響應(yīng)的電動汽車經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，通過對電動汽車用戶行為特性的預(yù)測，W電網(wǎng)公 司收益最大化為目標(biāo)，優(yōu)化制定電動汽車充電電價，轉(zhuǎn)移電動汽車充電負(fù)荷。
[0007] 一種基于需求響應(yīng)的電動汽車經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，包括如下步驟：
[000引 （1)對經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型進(jìn)行概述；價格型需求響應(yīng)是利用電力消費(fèi)者對價格的知 覺，通過制定隨時間變動的動態(tài)電網(wǎng)電價政策引導(dǎo)電動汽車用戶自覺地選擇在電網(wǎng)電價較 低時段進(jìn)行充電，從而起到削峰填谷等效果；在智能電網(wǎng)條件下，針對電動汽車的動態(tài)電網(wǎng) 電價政策可W達(dá)到實(shí)時電價的程度；對于一天內(nèi)的某一電網(wǎng)電價曲線，為了降低電動汽車 充電成本，在滿足充電需求的基礎(chǔ)上，電動汽車用戶將選擇在電網(wǎng)電價較低的時間段進(jìn)行 充電；
[0009] (2)提出基于需求響應(yīng)的電動汽車充電策略；根據(jù)動態(tài)電網(wǎng)電價p(t)優(yōu)化電動汽 車用戶的充電電價觸發(fā)值Pwt，降低電動汽車用戶的充電成本；充電策略的目標(biāo)函數(shù)為：
[0010] minP曰et
[0011] 做研究含大規(guī)模電動汽車的電力系統(tǒng)機(jī)組組合問題；機(jī)組組合問題的目標(biāo)函數(shù) 為：
[0012]
[001引式中；T為優(yōu)化的時段數(shù)；Ne為參與優(yōu)化的火電機(jī)組數(shù)；Cw(Pw(t))為火電機(jī)組i的費(fèi)用函數(shù)，P?(t)為火電機(jī)組i在t時段的出力；Iw(t)為火電機(jī)組i在t時段內(nèi)開機(jī)、 停機(jī)狀態(tài)的二元整型變量，lu(t) =1表示火電機(jī)組i在t時段為開機(jī)狀態(tài)，Iw(t) =0表 示火電機(jī)組i在t時段為停機(jī)狀態(tài)；Sw為火電機(jī)組i的開機(jī)費(fèi)用；
[0014] (4)建立基于需求響應(yīng)的電動汽車經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型：對電動汽車用戶行為特性進(jìn)行 預(yù)測，W電網(wǎng)公司收益最大化為目標(biāo)，優(yōu)化制定電動汽車充電電價，同時轉(zhuǎn)移電動汽車充電 負(fù)荷；經(jīng)濟(jì)調(diào)度的目標(biāo)函數(shù)為：
[001引maxF=Si；-Ce
[0016] 式中；F為電網(wǎng)公司收益，Se為電動汽車的充電收入，CE為電動汽車的充電成本。
[0017] 具體的，所述步驟（2)中，基于需求響應(yīng)的電動汽車充電策略包括如下內(nèi)容；
[001引在滿足電動汽車用戶出行約束的基礎(chǔ)上，為降低電動汽車用戶的充電成本，根據(jù) 電網(wǎng)電價曲線，設(shè)定充電電價觸發(fā)值Pwt;當(dāng)電網(wǎng)電價大于充電電價觸發(fā)值Pw擁，電動汽 車停止充電；當(dāng)電網(wǎng)電價小于充電電價觸發(fā)值Pwt時，電動汽車開始充電，充電策略的目標(biāo) 函數(shù)為：
[0019] minP曰et
[0020] 充電策略的約束條件包括：
[0021] (2.1)充電狀態(tài)約束
[0022]
[002引式中：5W為t時刻電動汽車充電狀態(tài)，5W=1表示電動汽車在t時刻為充 電狀態(tài)，5 (t) = 0表示電動汽車在t時刻為非充電狀態(tài)；p(t)為t時刻電網(wǎng)電價；SOC(t) 為t時刻電動汽車荷電狀態(tài)；SOCwt為電動汽車離開電網(wǎng)時要求達(dá)到的荷電狀態(tài)；為電 動汽車接入電網(wǎng)時間；為電動汽車離開電網(wǎng)時間；
[0024] (2. 2)充電功率約束
[0025] 設(shè)定充電粧W額定功率Pe給電動汽車進(jìn)行充電，充電效率為n，則t時刻電動汽 車的充電功率P(t)為；
[0026] P(t) = 5 (t)nPc，tstart《t《tend
[0027] (2. 3)荷電狀態(tài)約束
[002引 t時刻電動汽車的荷電狀態(tài)為；
[0029]
[0030] 式中；為電動汽車電池容量，At為最小優(yōu)化時間間隔；
[0031] (2. 4)用戶出行約束
[003引 SOC(tend) = SOC曰et
[0033] (2. 5)所需充電時間約束
[0034] 為了使電動汽車的荷電狀態(tài)達(dá)到SOC,W所需要的充電時間為T"wd;
[0035]
[0036] 式中；為電動汽車接入電網(wǎng)時的初始荷電狀態(tài)；
[0037] 由于讓電動汽車用戶自己去優(yōu)化充電電價觸發(fā)值Pwt不太現(xiàn)實(shí)，因此將優(yōu)化充電 電價觸發(fā)值Pwt權(quán)利交由充電粧；每當(dāng)有新的電動汽車接入充電粧時，充電粧的充電控制 系統(tǒng)按照如下3個步驟實(shí)現(xiàn)電動汽車的有序充電：
[003引①獲取電動汽車的充電需求
[0039] 當(dāng)電動汽車接入充電粧時，充電粧的充電控制系統(tǒng)通過電動汽車上的電池能量管 理系統(tǒng)獲取電動汽車的狀態(tài)參數(shù)，包括狀態(tài)量W。和soc,t"t，W及設(shè)定量SOCwt和t
[0040] ②計(jì)算能否滿足充電需求
[0041] 充電粧的充電控制系統(tǒng)根據(jù)獲取信息計(jì)算滿足充電需求所需的T。。。。;若 則判斷不能滿足充電需求，充電粧應(yīng)發(fā)出警告i上電動汽車用戶更改或SOCwt，直至能夠滿足充電需求；
[0042] ⑨優(yōu)化充電電價觸發(fā)值Pset
[0043] 充電粧的充電控制系統(tǒng)讀取實(shí)時電網(wǎng)電價信息，結(jié)合根據(jù)電動汽車的狀態(tài)參數(shù)優(yōu) 化充電電價觸發(fā)值Pwt并進(jìn)行充電。
[0044] 具體的，所述步驟（3)中，研究含大規(guī)模電動汽車的電力系統(tǒng)機(jī)組組合問題包括 如下內(nèi)容：
[0045] 機(jī)組組合問題是確定未來一定時間內(nèi)各火電機(jī)組開停時間W及出力安排，W使得 總發(fā)電成本最小，在設(shè)計(jì)含大規(guī)模電動汽車的電力系統(tǒng)機(jī)組組合問題時，采用與傳統(tǒng)機(jī)組 組合問題相同的目標(biāo)函數(shù)（即火電機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用與火電機(jī)組開機(jī)費(fèi)用之和最小為目標(biāo)函 數(shù)），但對約束條件進(jìn)行擴(kuò)展；機(jī)組組合問題的目標(biāo)函數(shù)為：
[0046]
[0047] 式中；火電機(jī)組1的費(fèi)用函數(shù)(-;,(尸。,.(0) = ",.+/)兒(0 + ^',./^,;(〇，其中，31、13郝(3為 火電機(jī)組i的的燃料成本系數(shù)；
[0048] 機(jī)組組合問題的約束條件包括：
[0049] (3. 1)負(fù)荷平衡約束
[0化0] 所有開機(jī)狀態(tài)的火電機(jī)組的總出力應(yīng)等于總的負(fù)荷需求：
[0化1]
[0化引式中；Pc(t)為t時段電動汽車的負(fù)荷需求，町(t)為t時段其它的負(fù)荷需求； [0化3] (3. 2)系統(tǒng)備用約束
[0054]
[005引式中：巧r價為火電機(jī)組i在t時段的最大出力，R(t)為系統(tǒng)在t時段的備用需 求；
[0056] (3.3)火電機(jī)組出力上下限約束
[0057]
[0058] 式中：Pcf的為火電機(jī)組i在t時段的最小出力；
[0059] (3. 4)火電機(jī)組開停機(jī)時間約束
[0060]
[0061] 式中：Xf"(〇和義嚴(yán)(0分別為火電機(jī)組i在t時段內(nèi)的累計(jì)開機(jī)時間和累計(jì)停機(jī) 時間，和分別表示火電機(jī)組i允許的最短連續(xù)開機(jī)時間和最短連續(xù)停機(jī)時間；
[0062] (3.5)火電機(jī)組爬坡約束
[0063] 火電機(jī)組在相鄰兩個時段的出力應(yīng)滿足火電機(jī)組爬坡約束的限制，即；
[0066] 式中；《和巧分別為火電機(jī)組i的上坡速率限值和下坡速率限值。
[0067] 具體的，所述步驟（4)中，建立基于需求響應(yīng)的電動汽車經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型包括如下 內(nèi)容：
[0068] 設(shè)不含電動汽車的電力系統(tǒng)機(jī)組組合成本為F'為應(yīng)對電動汽車的充電需求， 整個電力系統(tǒng)機(jī)組組合成本由F'e增至F。，其增加額即為電動汽車的充電成本Q，即；
[0069] Q=F,-F；
[0070] 通過優(yōu)化電動汽車的充電價格曲線，引導(dǎo)電動汽車用戶選擇在電網(wǎng)電價較低的時 間段進(jìn)行充電，達(dá)到電動汽車充電負(fù)荷的轉(zhuǎn)移；在某一電網(wǎng)價格曲線下，電動汽車的充電收 入Se為：
[0071]
[007引