一种含电动车充电站的增量配电网规划方法技术

本发明专利技术涉及一种含电动车充电站的增量配电网规划方法。从用户充电的便利程度出发，建立了P‑中值和最大覆盖模型的加权对充电站进行选址，从而确定充电站的安装位置。在得到充电站安装位置的基础下，建立了年综合成本最小的模型对充电站容量、DG的位置容量和线路选择进行规划。本发明专利技术综合考虑电动汽车充电站、DG和网架三者统一规划，从用户充电便利角度出发，对充电站进行选址，使得充电站的位置能够更加合理。

【技术实现步骤摘要】
一种含电动车充电站的增量配电网规划方法
本专利技术属于配电网规划
，具体涉及一种含电动车充电站的增量配电网规划方法。
技术介绍
传统增量配电网投资业务改革正在不断进行尝试完善中，而对于增量配电网投资前的规划就显得尤为重要。分布式发电技术和电动汽车技术作为节能减排的重要助力，是未来智能发展的两个重要方向，传统规划往往先进行网架规划，再进行DG规划，使得规划结果达不到全局规划最优的效果，而且很少会与电动汽车充电站一起规划，但是电动汽车充电站、DG和网架三者是紧密联系的，统一规划，能够使得三者达到最优状态，避免因分开规划造成的规划不当，从而进行二次规划，导致人力物力的浪费，对于电动汽车充电站的选址，很多都是从经济性出发，考虑到充电站的公共服务区的特性，本专利技术从用户充电便利角度出发，对充电站进行选址，使得充电站的位置能够更加合理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含电动车充电站的增量配电网规划方法，综合考虑电动汽车充电站、DG和网架三者规划，从用户角度出发，建立用户充电便利度模型，对充电站进行选址，在此基础下，建立总费用最小的增量配电网规划模型对充电站、DG进行选址定容和网架的构建。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种含电动车充电站的增量配电网规划方法，包括如下步骤：步骤S1：提取系统信息、交通道路信息、常规负荷预测信息、电动汽车负荷预测信息、线路参数信息；步骤S2：从用户充电便利角度上出发，建立P-中值和最大覆盖模型的加权作为用户便利度模型；步骤S3：对用户便利度模型进行求解，从而得出电动汽车充电站的安装位置；步骤S4：在得出电动汽车充电站安装位置的基础上，建立年综合成本最小的增量配电网规划模型；步骤S5：利用免疫算法对增量配电网规划模型进行求解，得出充电站的安装容量、分布式电源的安装位置容量和线路的选址。在本专利技术一实施例中，所述步骤S2的具体实现方式为：步骤S21：以P-中值模型和最大覆盖模型的加权作为用户的便利度模型，其数学模型为：式中：ω为折中权重值，取值[0,1]内的小数；n为节点个数；Pi为i节点的电动汽车的充电需求量；Lij为节点ij之间的最短距离；Mij为安装在j点的充电站为i节点提供充电服务；Pq为q节点的电动汽车充电需求量，如果能够满足q节点的充电需求，则Nq为1，否则为0；Z为评价选址性能的指标，代表着用户便利度；前半部分为P-中值模型，代表着用户的总权重距离，也就是所有电动汽车用户到最近充电站的距离总和；后半部分为最大覆盖模型，代表着在充电站数量和容量限制的情况下，最大程度地满足用户的充电需求；步骤S22：对于充电站选址的用户便利度模型有以下约束条件：(1)电动汽车充电限制式中：J表示所有充电站的集合；该式表示只有一个充电站为i节点电动汽车提供充电服务；(2)充电站数量限制式中：xj为在j点安装充电站；p为安装充电站的个数；此约束限制了充电站的数量；(3)充电站容量限制式中：B(J)表示j点的充电站为q节点提供充电服务；Cj为j节点充电站的配置容量；该式限制了充电站的充电能力；(4)充电距离限制式中：D为充电站所能覆盖的最远距离，为固定值。在本专利技术一实施例中，所述步骤S4的具体实现方式为：步骤S41：以年综合成本最小建立增量配电网规划模型，其中充分考虑了充电站年费用、分布式电源年费用、线路扩展费用、购电成本和政府补贴，其数学模型为：minC＝Cline+CDG+Cevcs+Cbuy-Cen式中：Cline为线路年费用；CDG为分布式电源年费用、Cevcs为充电年费用、Cbuy为购电费用和Cen为政府补贴；(1)线路的年费用式中：m为支路数；cline为单位长度线路的投资费用；li为第m条支路的投资费用；r为折现率，取0.1；n为线路的经济使用年限，架空线取30a，电缆线路取40a；α为是否架设线路，取值[0,1]；λ为电价；Plossi为第m条支路的损耗数；τ为年最大负荷损耗小时数；(2)分布式电源年费用式中：n为节点数；Pi是i节点安装的DG的容量；c1是DG单位容量的投资成本；c2为DG单位发电量的运行维护成本；Tmax为DG的年最大发电小时数；δ为是否安装DG，取值[0,1]；(3)电动汽车充电站年费用式中：Cfixi为i节点安装充电站的固定投资成本；cvari为折算到一年，第i节点充电站单位容量对应的平均可变投资，单位为万元/MW；coperi为折算到一年，第i节点充电站单位容量平均运行成本，单位为万元/MW；Pevcsi为第i节点充电站容量；(4)购电费用式中：λ为电价；Ploadi为第i节点的负荷；(5)政府补贴式中：γ为单位DG发电量的补贴费用；步骤S42：含电动汽车充电站的增量配电网规划模型的约束条件如以下：1)系统功率平衡约束2)节点电压约束3)DG容量约束4)DG渗透率约束5)充电站容量约束6)线路辐射连通性约束。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术综合考虑了电动汽车充电站、DG和网架三者，并且从用户角度上，考虑了用户充电的便利性，比从经济性角度出发，更加符合充电站安装地点特性，从而给规划者提供一定建议，提高用户充电便利和社会效益。附图说明图1是计算示例13节点图。图2模型求解结果图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行具体说明。本专利技术提供了一种含电动车充电站的增量配电网规划方法，包括如下步骤：步骤S1：提取系统信息、交通道路信息、常规负荷预测信息、电动汽车负荷预测信息、线路参数信息；步骤S2：从用户充电便利角度上出发，建立P-中值和最大覆盖模型的加权作为用户便利度模型；步骤S3：对用户便利度模型进行求解，从而得出电动汽车充电站的安装位置；步骤S4：在得出电动汽车充电站安装位置的基础上，建立年综合成本最小的增量配电网规划模型；步骤S5：利用免疫算法对增量配电网规划模型进行求解，得出充电站的安装容量、分布式电源的安装位置容量和线路的选址。以下为本专利技术的具体实现实例。本专利技术对电动汽车充电站、分布式电源和线路三者进行规划，提出了一种考虑电动汽车充电站的增量配电网规划方法，具体如下：步骤S1：提取系统信息；提取交通道路信息、常规负荷预测信息、电动汽车负荷预测信息、线路参数信息，本专利技术从4节点扩展为13节点(如图1所示)，选取4、5、6、9、10、11为充电站备选节点，其最大安装容量限制为1MW，安装个数限制为3个，电动汽车充电的最远距离设置为5km。考虑到充电站可以就地消纳DG资源，所以将充电站节点或附近节点和线路的中后段位置作为DG安装备选节点，最大安装容量限制为0.6MW，单位投资费用为0.8万元/kVA，运行维护费用为0.2元/kWh，投资DG的折现率为0.1，投资回收年限为20年，渗透率为30％，功率因数为0.9，DG年最大发电利用小时数为1600小时。线路的折现率为0.1，规划年限为25年，年负荷损耗最大小时数为1600小时，单位电价取0.5元/kWh，政府补贴为0.2元/kWh。表1线路参数表1为线路参数。步骤S2：从用户充电便利角度上出发，建立P-中值和最大覆盖模型的加权作为用户便利度模型；步骤S3：通过Floyd算法求解出节点间的最短距离，对用户便利度模型进行求解，从而得出电动汽车充电站的安装位置；步骤S4：在得出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含电动车充电站的增量配电网规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：提取系统信息、交通道路信息、常规负荷预测信息、电动汽车负荷预测信息、线路参数信息；步骤S2：从用户充电便利角度上出发，建立P‑中值和最大覆盖模型的加权作为用户便利度模型；步骤S3：对用户便利度模型进行求解，从而得出电动汽车充电站的安装位置；步骤S4：在得出电动汽车充电站安装位置的基础上，建立年综合成本最小的增量配电网规划模型；步骤S5：利用免疫算法对增量配电网规划模型进行求解，得出充电站的安装容量、分布式电源的安装位置容量和线路的选址。

【技术特征摘要】
1.一种含电动车充电站的增量配电网规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：提取系统信息、交通道路信息、常规负荷预测信息、电动汽车负荷预测信息、线路参数信息；步骤S2：从用户充电便利角度上出发，建立P-中值和最大覆盖模型的加权作为用户便利度模型；步骤S3：对用户便利度模型进行求解，从而得出电动汽车充电站的安装位置；步骤S4：在得出电动汽车充电站安装位置的基础上，建立年综合成本最小的增量配电网规划模型；步骤S5：利用免疫算法对增量配电网规划模型进行求解，得出充电站的安装容量、分布式电源的安装位置容量和线路的选址。2.根据权利要求1所述的一种含电动车充电站的增量配电网规划方法，其特征在于，所述步骤S2的具体实现方式为：步骤S21：以P-中值模型和最大覆盖模型的加权作为用户的便利度模型，其数学模型为：式中：ω为折中权重值，取值[0,1]内的小数；n为节点个数；Pi为i节点的电动汽车的充电需求量；Lij为节点ij之间的最短距离；Mij为安装在j点的充电站为i节点提供充电服务；Pq为q节点的电动汽车充电需求量，如果能够满足q节点的充电需求，则Nq为1，否则为0；Z为评价选址性能的指标，代表着用户便利度；前半部分为P-中值模型，代表着用户的总权重距离，也就是所有电动汽车用户到最近充电站的距离总和；后半部分为最大覆盖模型，代表着在充电站数量和容量限制的情况下，最大程度地满足用户的充电需求；步骤S22：对于充电站选址的用户便利度模型有以下约束条件：(1)电动汽车充电限制式中：J表示所有充电站的集合；该式表示只有一个充电站为i节点电动汽车提供充电服务；(2)充电站数量限制式中：xj为在j点安装充电站；p为安装充电站的个数；此约束限制了充电站的数量；(3)充电站容量限制式中：B(J)表示j点的充电站为q节点提供充电服务；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林垚，方朝雄，陈雪，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，国网福建省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：福建,35