一种主动配电网电动汽车有序充电控制方法技术

本发明专利技术涉及一种主动配电网电动汽车有序充电控制方法，该方法通过制定电动汽车电池的智能充电决策，用于防止线路或变压器过载、欠压和过压的产生，同时还降低发电成本并控制电压不平衡度，通过在选择的单相节点进行有序充电的同时，根据日前无功电价提供无功注入以提升电压质量。与现有技术相比，本发明专利技术具有减少电压波动和网络不平衡度等优点。

An Orderly Charging Control Method for Electric Vehicles with Active Distribution Network

The invention relates to an orderly charging control method for electric vehicles with active distribution network. The method is used to prevent overload, undervoltage and overvoltage of lines or transformers by formulating intelligent charging decision of electric vehicle batteries. At the same time, it reduces generation cost and controls voltage imbalance. By orderly charging at selected single-phase nodes, it raises according to the current reactive power price. Reactive power injection is used to improve voltage quality. Compared with the prior art, the invention has the advantages of reducing voltage fluctuation and network unbalance.

【技术实现步骤摘要】
一种主动配电网电动汽车有序充电控制方法
本专利技术涉及电动汽车有序充电领域，尤其是涉及一种基于逆变器无功能力的主动配电网电动汽车有序充电控制方法。
技术介绍
温室气体的过度排放，导致全球气候变暖趋势加剧。电动汽车作为新一代的交通工具，在节能减排、减少人类对传统化石能源的依赖方面具备传统汽车不可比拟的优势。而电动汽车(plug-inelectricvehicles，PEV)的日益普及和大规模接入电网，将对电力系统的运行与规划产生不可忽视的影响。主要包括：1)负荷的增长；2)电网运行优制难度的增加；3)电能质量收到影响；4)对配电网规划提出新的要求。同时，屋顶光伏的大量接入对电网的安全稳定带来新的挑战。将电动汽车与屋顶光伏相结合，将电动汽车视为储能装置，同时又在电压不足的时候进行无功补偿，通过协调运行可减少或消除上述不良影响。电动汽车与电网互动(G2V/V2G)是指电动汽车作为分布式储能单元，以充电和放电的形式参与电网的调控。其核心思想就是利用大量电动汽车的储能源作为电网和可再生能源的缓冲。当电网负荷过高时，由电动汽车储能源向电网馈电；而当电网负荷低时，用来存储电网过剩的发电量，避免造成浪费。通过这种方式，电动汽车用户可以在电价低时，从电网买电，电网电价高时向电网售电，从而获得一定的收益。电动汽车有序充电策略是指在满足电动汽车充电需求的前提下，运用实际有效地经济或技术措施引导、控制电动汽车进行充电，对电网负荷曲线进行削峰填谷，使负荷曲线方差较小，减少发电装机容量建设，保证了电动汽车与电网的协调互动发展。传统的有序充电控制策略，不包含电动汽车对电网的无功注入，从而降低了电压质量。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种主动配电网电动汽车有序充电控制方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种主动配电网电动汽车有序充电控制方法，该方法通过制定电动汽车电池的智能充电决策，用于防止线路或变压器过载、欠压和过压的产生，同时还降低发电成本并控制电压不平衡度，通过在选择的单相节点进行有序充电的同时，根据日前无功电价提供无功注入以提升电压质量。优选地，根据有功、无功电价，在选择的节点执行电动汽车有序有功充电和无功放电来减少电压波动和网络不平衡度。优选地，所述的智能充电决策控制下，节点K有功P(t，k)的正负分别代表输出和输入功率，电动汽车逆变器的有功和无功输出通过公式(1-4)计算：P(t，k)＝PPV(t，k)-PPEV(t，k)-PL(t，k)(1)PPEV(t，k)＝SPEV(t，k)·cosθ(2)QPEV(t，k)＝SPEV(t，k)·sinθ(3)Q(t，k)＝QPEV(t，k)-QL(t，k)(4)式中P(t，k)与Q(t，k)分别代表节点k在t时刻的有功功率于无功功率，正负分别代表输出和输入功率；PPV(t，k)，PPEV(t，k)，PL(t，k)分别代表光伏，电动汽车和负载在时间t节点k的有功功率；QPEV(t，k)代表电动汽车在时间t节点k的无功功率，SPEV(t，k)，θ，QL(t，k)分别是时间t节点k电动汽车的视在功率、功率因素角、无功负载；优选地，所述的智能充电决策建模如下：目标函数为最小化24小时内的系统网损FCost-Loss(t)、充电花费FCost-gen(t)以及电压不平衡系数FCost-VUF(t)并最大化对电网输送无功的收益；式中：其中，Δt为时间间隔设置为15分钟，k为节点数并且Nnode为总节点个数；KE(t)是每kWh电能损耗的成本；Kp(t)和KS(t)分别是基于实时电价每kWh的成本和光伏出力的成本系数；V-(t，k)、V+(t，k)分别是负序电压和正序电压，KVUF(t)是VUF的一个惩罚系数；FCost-Q(t)为电动汽车无功输出的收益，KQ(t)为输出无功的单位电价，假定为有功电价的10％，负号代表着输出无功；FCost-Q(t)、V-(t，k)、V+(t，k)。优选地，目标方程(5)和(9)均需满足以下网络和元件约束：①防止电动汽车充放电过载的功率限制式中，Pl(Δt，k)和PPEV(Δt，k)分别为在每个时间间隔内节点k处的有功负载和电动汽车充电功率，其中Pl(Δt，k)由负荷曲线可以得出，Pmax(Δt，k)为节点k处有功的最大出力；下式表明电动汽车是否可用，只有当电动汽车在相应的时间连接到电网时计划表才可用；②节点电压变化的上下限ΔV(t，k)＝|V(t，k)-1|≤6％，fork＝1，...，Nnode(12)ΔV(t，k)为电压的变化量，V(t，k)为时间t节点k处的实际电压的标幺值。③节点电压不平衡系数上限④电动汽车SOC水平上下限SOCmin＜SOCi＜SOCmax(14)SOCmin与SOCmax分别为电动汽车最小荷电状态，SOCi为当前荷电状态。优选地，所述的有序充电控制过程具体如下：首先是获取当前电动汽车状态和需求，之后获取当前的光伏发电量及电价，结合新来到和离开的电动汽车数据，可以得出电动汽车充电时间段数和停留时间段数。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)根据有功、无功电价，在选择的节点执行电动汽车有序有功充电和无功放电来减少电压波动和网络不平衡度。(2)通过激励消费者进入无功交易市场，保证参与有序有功充电和无功放电方案的电动汽车台数与效果。附图说明图1为居民屋顶光伏和电动汽车连接到电网的结构图。图2为基于有功控制的在线优化有序充电策略流程图。图3为基于有功无功控制的在线优化有序充电策略流程图。图4(a)为本专利中用于模拟的三相四线分布式网络，图4(b)为配有屋顶光伏和电动汽车的比例图。图5为正常情况下的24h内的功率需求和VUF，其中(a)为功率需求曲线图，(b)为VUF曲线图。图6为电动汽车无序充电情况下的24小时内的功率需求、VUF和AB两相电压的变化，其中(a)为功率需求曲线图，(b)为VUF曲线图，(c)为A相电压曲线图，(d)为B相电压曲线图。图7为基于有功控制的在线优化有序充电策略情况下的24小时内的功率需求、VUF和AB两相电压的变化，(a)为功率需求曲线图，(b)为VUF曲线图，(c)为A相电压曲线图，(d)为B相电压曲线图。图8为基于有功无功控制的在线优化有序充电策略情况下的24小时内的功率需求、VUF和AB两相电压的变化，(a)为功率需求曲线图，(b)为VUF曲线图，(c)为A相电压曲线图，(d)为B相电压曲线图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。本专利技术针对电动汽车无序充电的现状，结合三相四线不平衡低压网络以及屋顶光伏，提出一种电动汽车有序充放电控制方式。通过制定智能电动汽车电池充电决策，以防止线路/变压器过载(由于极端PEV充电)、欠压(在峰值负载时间)和过电压(由于光伏产生)，同时还降低了用户随机充电导致的电压不平衡度。同时结合当日的电价让指定的电动汽车向电网输送无功进行调压，使得用户受利并促进他们进入有功和无功能源市场实现更好的调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主动配电网电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，该方法通过制定电动汽车电池的智能充电决策，用于防止线路或变压器过载、欠压和过压的产生，同时还降低发电成本并控制电压不平衡度，通过在选择的单相节点进行有序充电的同时，根据日前无功电价提供无功注入以提升电压质量。

【技术特征摘要】
1.一种主动配电网电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，该方法通过制定电动汽车电池的智能充电决策，用于防止线路或变压器过载、欠压和过压的产生，同时还降低发电成本并控制电压不平衡度，通过在选择的单相节点进行有序充电的同时，根据日前无功电价提供无功注入以提升电压质量。2.根据权利要求1所述的一种主动配电网电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，根据有功、无功电价，在选择的节点执行电动汽车有序有功充电和无功放电来减少电压波动和网络不平衡度。3.根据权利要求1所述的一种主动配电网电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，所述的智能充电决策控制下，节点K有功P(t，k)的正负分别代表输出和输入功率，电动汽车逆变器的有功和无功输出通过公式(1-4)计算：P(t，k)＝PPV(t，k)-PPEV(t，k)-PL(t，k)(1)PPEV(t，k)＝SPEV(t，k)·cosθ(2)QPEV(t，k)＝SPEV(t，k)·sinθ(3)Q(t，k)＝QPEV(t，k)-QL(t，k)(4)式中P(t，k)与Q(t，k)分别代表节点k在t时刻的有功功率于无功功率，正负分别代表输出和输入功率；PPV(t，k)，PPEV(t，k)，PL(t，k)分别代表光伏，电动汽车和负载在时间t节点k的有功功率；QPEV(t，k)代表电动汽车在时间t节点k的无功功率，SPEV(t，k)，θ，QL(t，k)分别是时间t节点k电动汽车的视在功率、功率因素角、无功负载；P(t，k)、PPEV(t，k)、QPEV(t，k)、Q(t，k)。4.根据权利要求3所述的一种主动配电网电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，所述的智能充电决策建模如下：目标函数为最小化24小时内的系统网损FCost-Loss(t)、充电花费FCost-gen(t)以及电压不平衡系数FCost-...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢伟，苏向敬，孟祥浩，符杨，谢邦鹏，米阳，刘舒，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31