本發(fā)明涉及配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度，尤其是涉及一種電動(dòng)汽車(electricvehicle,ev)經(jīng)車網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)(vehicle?to?grid,v2g)大規(guī)模接入城市配電網(wǎng)背景下考慮ev參與調(diào)度模式不同的兩階段配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度策略。

背景技術(shù)：

1、城市規(guī)?；潆娬镜耐七M(jìn)建設(shè)使得ev接入同時(shí)率不斷增大，電網(wǎng)面臨隨機(jī)負(fù)荷接入風(fēng)險(xiǎn)。這種不確定性帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)可能被規(guī)模化充電場(chǎng)站中ev無(wú)序充電行為進(jìn)一步放大，為電力系統(tǒng)可靠性帶來(lái)巨大威脅，因此關(guān)于ev接入電網(wǎng)的有序充電研究在近幾年來(lái)備關(guān)注。李金鵬，馮華，陳曉剛等考慮ev接入配電網(wǎng)后的多重不確定因素，建立分布魯棒優(yōu)化模型對(duì)ev充電負(fù)荷進(jìn)行時(shí)空分布預(yù)測(cè)，直觀地管理系統(tǒng)整體的可靠性。賈世成，廖凱，楊健維，等考慮充電負(fù)荷在時(shí)空層面的差異，提出基于于譜聚類的配電網(wǎng)區(qū)域劃分方法，有效降低配電網(wǎng)運(yùn)行成本。f.chen,f.li,r.hong,m.guo,z.dai?and?r.mo考慮電動(dòng)汽車用戶充電連續(xù)性的前提下，設(shè)計(jì)了電動(dòng)汽車有序充電的控制策略，提高了配網(wǎng)運(yùn)行效率，還降低電動(dòng)汽車用戶的用電成本。上述文獻(xiàn)僅考慮ev在充電時(shí)作為負(fù)荷的不確定性，未發(fā)揮ev的儲(chǔ)能特性，并不能發(fā)揮完全ev對(duì)電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化的支撐潛力。

2、v2g技術(shù)的提出，使得電動(dòng)汽車在接入充電樁時(shí)可以接受充放電調(diào)度，不再只作為用電負(fù)荷接入配網(wǎng)系統(tǒng)，在必要時(shí)也能將儲(chǔ)存在其電池中的電能注入電網(wǎng)，從而提供靈活的電力支持shang?y?t,yu,h,niu?s?y,et?al。另一方面，通過(guò)主動(dòng)對(duì)ev充放電實(shí)施有序調(diào)控也可以平滑網(wǎng)側(cè)負(fù)荷，提升系統(tǒng)充裕性水平lüsi,wei?zhinong,sun?guoqiang,et?al。在目前的研究中，許多學(xué)者已經(jīng)對(duì)v2g技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究和探討。如王穎，和敬涵，許寅等和蘇粟，韋存昊，陳奇芳等.對(duì)以應(yīng)急發(fā)電車為供電主體，向區(qū)域電網(wǎng)進(jìn)行供電的調(diào)度，但并未充分發(fā)掘城市配網(wǎng)中大量小型ev作為分布式儲(chǔ)能資源的潛力。葛曉琳，曹士鵬，符楊等就以充電成本和網(wǎng)損成本最小為目標(biāo)，建立基于v2g的電動(dòng)汽車調(diào)度模型，證明了ev作為靈活性資源在提高電力系統(tǒng)靈活性和可靠性方面的巨大潛力。金國(guó)彬，李雙，李國(guó)慶等將ev集群應(yīng)用于交直流混合配電網(wǎng)的緊急優(yōu)化調(diào)度，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明憑借ev的時(shí)空能量可調(diào)控特性，在配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性與可靠性實(shí)現(xiàn)緊急優(yōu)化調(diào)度，但未進(jìn)一步討論用戶主觀意愿對(duì)于ev參與調(diào)度響應(yīng)的影響。

3、綜上所述，目前對(duì)于常態(tài)下ev通過(guò)v2g充電樁參與配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的研究仍然側(cè)重在將ev作為集中負(fù)荷參與調(diào)度，或是單純作為分布式儲(chǔ)能對(duì)ev個(gè)體進(jìn)行充放電調(diào)度。未對(duì)不同類型ev用戶的主觀意愿差異性對(duì)于ev參與調(diào)度配合程度的影響進(jìn)行分類。在用戶主觀影響下，車網(wǎng)互動(dòng)模式進(jìn)行改變，將會(huì)使得ev通過(guò)v2g充電樁接入配電網(wǎng)時(shí)其個(gè)體表現(xiàn)的電氣特征的變化對(duì)于配電網(wǎng)調(diào)度計(jì)劃的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種典型城市場(chǎng)景下考慮車網(wǎng)互動(dòng)模式劃分的配電網(wǎng)調(diào)度方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

3、一種考慮車網(wǎng)互動(dòng)模式劃分的配電網(wǎng)調(diào)度方法，所述方法步驟包括：

4、獲得車輛od出行概率矩陣，建立路網(wǎng)模型并將路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)聯(lián)合對(duì)應(yīng)，構(gòu)建路網(wǎng)-配電網(wǎng)耦合模型；

5、以出行方式劃分ev用戶類型，并構(gòu)建對(duì)應(yīng)用戶類型的出行特征模型；其中，所述的ev用戶劃分類型包括：私家車用戶、出租車用戶和公交車用戶；

6、依據(jù)ev用戶類型的劃分，基于不同ev用戶參與車網(wǎng)互動(dòng)不同程度的響應(yīng)模式，建立各自響應(yīng)模型；其中，所述的響應(yīng)模式包括：完全響應(yīng)ev、部分響應(yīng)ev以及不參與響應(yīng)ev；

7、基于所建立的模型，計(jì)及配網(wǎng)內(nèi)分布式光伏和儲(chǔ)能，以網(wǎng)絡(luò)損耗成本、ev調(diào)度成本和母線電壓偏差最小為目標(biāo)，構(gòu)建考慮ev汽車調(diào)度模式多樣化的配電網(wǎng)日前-實(shí)時(shí)運(yùn)行兩階段優(yōu)化調(diào)度，求解該配電網(wǎng)日前-實(shí)時(shí)運(yùn)行優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題得到實(shí)時(shí)調(diào)度方案。

8、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述的路網(wǎng)-配電網(wǎng)耦合模型中路網(wǎng)模型如下：

9、

10、式中：p(r)為路網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)，ni表示第i道路節(jié)點(diǎn)，k為路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)，e(r)為道路路段，lroad為道路長(zhǎng)度矩陣，vroad為道路路阻系數(shù)矩陣，lij為節(jié)點(diǎn)ni與節(jié)點(diǎn)nj之間長(zhǎng)度，vij為節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j直接路阻系數(shù)；

11、ev車輛在路網(wǎng)中行駛，根據(jù)給定的最優(yōu)路線駛?cè)虢煌ü?jié)點(diǎn)進(jìn)行充放電動(dòng)作，從所在的交通節(jié)點(diǎn)向?qū)?yīng)的配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)傳輸充電負(fù)荷信息；

12、通過(guò)映射函數(shù)將路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中的負(fù)荷信息存入對(duì)應(yīng)配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)負(fù)荷信息矩陣中，實(shí)現(xiàn)城市路網(wǎng)-配電網(wǎng)信息耦合。

13、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述私家車用戶的出行特征如下：

14、私家車用戶當(dāng)日首次出行時(shí)刻概率密度函數(shù)表達(dá)式如下：

15、

16、式中：ts1為首次出行開始行駛時(shí)刻，α為尺度參數(shù)，β為第一形狀參數(shù)，μ為第二形狀參數(shù)；

17、私家車輛在居民區(qū)和工作區(qū)停留時(shí)間服高斯分布，在商業(yè)區(qū)停留時(shí)間服從指數(shù)分布。

18、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述出租車用戶出行特征如下：

19、出租車用戶當(dāng)日首次出行時(shí)間概率密度函數(shù)表達(dá)式如下：

20、

21、式中：ts1為首次出行開始行駛時(shí)刻，α為尺度參數(shù)，β為第一形狀參數(shù)，μ為第二形狀參數(shù)；

22、當(dāng)出租車用戶車輛電池soc達(dá)到最低充電閾值時(shí)，就近駛?cè)氤潆娬军c(diǎn)進(jìn)行停靠充電?？繒r(shí)間可表達(dá)為：

23、

24、式中：scar,n為第n輛車輛電池容量，為第n輛車輛電池能接受的容量最大值，為第n輛車輛入網(wǎng)時(shí)電池容量，pch為充電樁單位時(shí)間內(nèi)充電功率。

25、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述的公交車用戶考慮公交車所在場(chǎng)站非營(yíng)業(yè)時(shí)間內(nèi)固定不變的充電負(fù)荷特征。

26、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述的完全響應(yīng)ev的充放電模型如下；

27、

28、式中：為t時(shí)段第n輛ev的容量，和分別為t時(shí)段第n輛ev的充放電功率，和分別代表ev的充放電效率；

29、車輛調(diào)度成本表示為：

30、

31、式中：n1表示可接受完全調(diào)度的ev總數(shù)，為t時(shí)刻配網(wǎng)向ev購(gòu)電電價(jià)，為單位時(shí)間ev接受完全調(diào)度補(bǔ)貼。

32、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述的部分響應(yīng)ev作為大規(guī)模的柔性負(fù)荷資源，ev的充放電模型為：

33、

34、接入充電樁時(shí)的充電約束為：

35、

36、通過(guò)調(diào)度指令在一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)的總ev充電負(fù)荷量不變情況下，在停駐時(shí)間范圍內(nèi)，將部分充電負(fù)荷轉(zhuǎn)移分配到其他時(shí)段；

37、轉(zhuǎn)移前運(yùn)行時(shí)段為轉(zhuǎn)移后可接受的時(shí)段為則可作為柔性負(fù)荷的ev調(diào)度成本為：

38、

39、式中：ctr為單位功率轉(zhuǎn)移的調(diào)度成本，為時(shí)段內(nèi)轉(zhuǎn)移的第n輛ev負(fù)荷功率。

40、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述的不參與響應(yīng)ev作為剛性負(fù)荷，不接受配電網(wǎng)調(diào)控的負(fù)荷，

41、接入充電站充電模型同柔性負(fù)荷充電模型為：

42、

43、充電約束為：

44、

45、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述的配電網(wǎng)日前-實(shí)時(shí)運(yùn)行兩階段優(yōu)化調(diào)度的日前階段以配網(wǎng)運(yùn)行成本最低和負(fù)荷波動(dòng)最小為目標(biāo)構(gòu)建配電網(wǎng)日前多目標(biāo)函數(shù)：

46、最小化充電站與城市配電網(wǎng)運(yùn)行總成本：

47、

48、式中，為配電網(wǎng)日前階段的運(yùn)行總成本；cbuy為配電網(wǎng)從上級(jí)電網(wǎng)購(gòu)電成本，cpv為屋頂光伏發(fā)電棄光成本，cess為儲(chǔ)能電站運(yùn)行成本，closs為網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)損成本，fev為ev調(diào)度總成本；

49、調(diào)度對(duì)象為配電網(wǎng)從上級(jí)主網(wǎng)購(gòu)電功率、屋頂光伏輸出功率以及儲(chǔ)能電站充放電功率；

50、

51、fev＝fev，1+fev,2

52、式中：τ為調(diào)度周期；δt為調(diào)度時(shí)間間隔；λt為實(shí)時(shí)購(gòu)電電價(jià)；為t時(shí)段配電網(wǎng)從上級(jí)電網(wǎng)購(gòu)電的有功功率；λrl為容量電價(jià)；為t時(shí)刻配電網(wǎng)從上級(jí)電網(wǎng)購(gòu)買的容量；cpv為單位棄光懲罰；ωpv為配電網(wǎng)中接入光伏的節(jié)點(diǎn)集合；為t時(shí)刻節(jié)i點(diǎn)處光伏發(fā)出的最大有功功率；為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i處風(fēng)電和光伏接入電網(wǎng)的實(shí)際功率；cess為儲(chǔ)能充放電成本系數(shù)；和分別為儲(chǔ)能在t時(shí)段的充放電功率；j為配網(wǎng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)；rij為支路ij電阻；ui,t為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i的電壓；pij,t和qij,t為t時(shí)刻支路ij流過(guò)的有功和無(wú)功功率；ce為單位有功網(wǎng)絡(luò)損耗懲罰；

53、考慮網(wǎng)內(nèi)基礎(chǔ)負(fù)荷和ev充放電負(fù)荷，最小化日負(fù)荷波動(dòng)：

54、

55、式中：為日前階段的負(fù)荷均方差，表示配電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)情況；為t時(shí)刻基礎(chǔ)負(fù)荷；分別為第n輛ev的充電功率和放電功率；pav為日平均負(fù)荷。

56、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述的配電網(wǎng)日前-實(shí)時(shí)運(yùn)行兩階段優(yōu)化調(diào)度的實(shí)時(shí)階段，僅對(duì)ev響應(yīng)情況發(fā)生改變的時(shí)段以及之后的時(shí)段進(jìn)行配電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化，以配網(wǎng)運(yùn)行成本最低和負(fù)荷波動(dòng)最小為目標(biāo)，目標(biāo)函數(shù)為：

57、

58、式中：為配電網(wǎng)實(shí)時(shí)階段的運(yùn)行總成本；為實(shí)時(shí)階段負(fù)荷均方差。

59、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

60、本發(fā)明所提出考慮車網(wǎng)互動(dòng)模式劃分的配電網(wǎng)調(diào)度策略方法，通過(guò)對(duì)各節(jié)點(diǎn)車輛通行數(shù)據(jù)分析，得到od出行概率矩陣，創(chuàng)立城市路網(wǎng)模型，將路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)聯(lián)合對(duì)應(yīng)，構(gòu)建城市路網(wǎng)-配電網(wǎng)耦合模型。對(duì)城市居民用戶用車數(shù)據(jù)和出行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，劃分不同ev用戶類型，通過(guò)各種擬合方法試驗(yàn)，找出最優(yōu)的擬合函數(shù)，對(duì)不同類型ev用戶的用電特征進(jìn)行蒙特卡羅模擬。根據(jù)不同類型ev用戶的劃分，提出不同用戶主觀意愿下參與車網(wǎng)互動(dòng)不同程度的響應(yīng)模式，建議各自響應(yīng)模型，使得對(duì)ev車輛參與配網(wǎng)調(diào)度模式有了更為精確的劃分。充分調(diào)動(dòng)了網(wǎng)內(nèi)接入的ev參與配電網(wǎng)調(diào)度，有效調(diào)整了配電網(wǎng)潮流分布，降低了因主網(wǎng)供電導(dǎo)致的潮流外送而產(chǎn)生的網(wǎng)損，進(jìn)而降低了配電網(wǎng)的運(yùn)行成本。