一种电动汽车快速充电站的储能配置方法技术

本发明专利技术涉及一种电动汽车快速充电站的储能配置方法，具体包括如下步骤：获取车辆进站的历史数据，采用蒙特卡洛方法模拟获取日随机充电负荷功率；将日随机充电负荷功率离散为时序电能需求；根据时序电能需求建立储能价格套利和负荷波动方差的多目标优化模型；采用NSGA‑Ⅱ算法对多个优化指标进行优化，得到储能时序充放电计划；根据储能时序充放电计划计算得到储能容量，对储存设备进行配置。与现有技术相比，本发明专利技术能够有效提高储能商业运营价值和减小并网点负荷功率骤变。

A method of energy storage configuration for electric vehicle fast charging station

The invention relates to an energy storage configuration method of an electric vehicle fast charging station, which specifically comprises the following steps: obtaining the historical data of the vehicle entering the station, obtaining the daily random charging load power by Monte Carlo simulation; discretizing the daily random charging load power into the sequential electric energy demand; establishing a multi-objective optimization of energy storage price arbitrage and load fluctuation variance according to the sequential electric energy demand Model: NSGA \u2011 \u2161 algorithm is used to optimize several optimization indexes to get the energy storage sequential charge and discharge plan; according to the energy storage sequential charge and discharge plan, the energy storage capacity is calculated to configure the storage equipment. Compared with the prior art, the invention can effectively improve the commercial operation value of energy storage and reduce the sudden change of load power of parallel outlets.

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车快速充电站的储能配置方法
本专利技术涉及电动汽车充电站配置领域，尤其是涉及一种电动汽车快速充电站的储能配置方法。
技术介绍
电动汽车的快速和无序充电会给电网带来过负荷和不确定的峰荷，在充电站配置一定容量的储能可以发挥负荷整形作用，或对配电网起到削峰填谷作用。但是，现有的充电站储能配置缺少合理的规划，大多数现有充电站对储能的配置是以储能的低储高放获得价格套利，容易造成电网负荷峰上加峰的现象。因此，实现多目标优化条件下储能时序能量配置是充电站储能应用领域的一个新的关键技术。
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电动汽车快速充电站的储能配置方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种电动汽车快速充电站的储能配置方法，具体包括如下步骤：S1、获取车辆进站的历史数据，采用蒙特卡洛方法模拟获取日随机充电负荷功率；S2、将日随机充电负荷功率离散为时序电能需求；S3、根据时序电能需求建立储能价格套利和负荷波动方差的多目标优化模型；S4、采用NSGA-Ⅱ算法对多个优化指标进行优化，得到储能时序充放电计划；S5、根据储能时序充放电计划计算得到储能容量，对储存设备进行配置。进一步地，所述的步骤S1中，采样间隔为1min，作为功率数据样本。进一步地，所述的步骤S2中，得到时序电能需求，即算法优化求解的决策变量：式中，Si表示第i个采样时刻充电功率；δ为离散时间间隔；pt表示日随机充电负荷功率；N表示离散功率序列个数；由Si组成决策变量集合：Ses＝{Ses,i,i＝0,1,2,...,N}式中，Ses,i表示第i个采样时刻储能充放电功率。进一步地，所述的步骤S3中，以负荷波动方差为优化目标，目标函数Vload表示为：式中，Save表示负荷平均功率。进一步地，所述的步骤S3中，以储能度电价格套利为经济性优化目标，目标函数Aunit表示为：Aunit＝Ies/Edischarge其中：式中，xi表示第i段时间内的参考电价；Ies表示储能价格套利；Edischarge表示储能放电容量。进一步地，所述的步骤S4中，电网功率约束应大于平均功率，表示为：-(Save-Ses,i+|Save-Ses,i|)/2≤Ses,i≤(Ses,i-Save+|Ses,i-Save|)/2一天内任意时间储能系统净充放电能量需大于零，使储能系统能够完成整个充放电循环，需满足：式中，ΔEj表示第j个采样时刻储能净剩余能量；同时，储能系统在充放电过程中需满足自身能量限制的约束，表示为：Ses,min≤Ses,i≤Ses,max式中，Ses,min和Ses,max分别为储能时序充放电功率的最小值和最大值。进一步地，所述的步骤S5中，根据一天内储能充放电累积能量最大值计算储能容量，充电为正值，放电为负值，计算表示如下：式中，ηe表示容量计算裕度；ηc表示充放电效率；ηd表示储能放电深度。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术采用了NSGA-Ⅱ(非支配排序遗传算法)实现多目标寻优，将储能时序充放电功率作为决策变量，简化目标函数的计算，通过目标值的非支配关系确定储能时序充放电计划，合理地将分时电价融入储能的充放电计划中，实现减小快速充电功率并网的波动性。对于充电站规划初期的容量配置具有重要的参照价值，能够用于减少不必要的储能投资，预估充电站的经济收益。2、本专利技术通过车辆进站的历史数据，获取车辆进站规律，基于蒙特卡洛方法得到日随机充电负荷功率，并且将日负荷功率离散为时序电能需求，减少了算法决策变量个数、提高优化过程的收敛性。3、本专利技术根据离散电能需求对成本和收益进行分析，利用NSGA-Ⅱ算法优化储能价格套利和负荷波形，在分时电价基础上使用该方法能够有效减小并网点负荷功率骤变。附图说明图1为本专利技术的流程示意图。图2为充电站离散时序电能需求示意图。图3为单位储能价格套利与负荷波动方差的非支配关系示意图。图4为单位储能价格套利对容量配置的影响示意图。图5是价格套利最大和负荷方差最小时的储能工作曲线示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例提供了一种电动汽车快速充电站的储能配置方法，利用储能时序功率控制对充电站随机充电负荷进行优化，同时使得单位储能单次充放电价格套利最优，以获取一定的经济效益，通过建立多目标优化模型并利用NSGA-Ⅱ算法确定目标的非支配关系，计算储能容量实现功率配置，在日负荷需求的基础上得出电网和储能的时序出力计划。具体包括如下步骤：步骤S1、获取车辆进站的历史数据，得到车辆进站规律，采用蒙特卡洛方法模拟获取日随机充电负荷功率；步骤S2、将日随机充电负荷功率离散为时序电能需求；步骤S3、根据时序电能需求建立储能价格套利和负荷波动方差的多目标优化模型；步骤S4、采用NSGA-Ⅱ算法对多个优化指标进行优化，得到储能时序充放电计划；步骤S5、根据储能时序充放电计划计算得到储能容量，对储存设备进行配置。本实施例中，快速充电功率为120kW，模拟仿真近似采用恒功率充电方式，车辆进站分布参数参考挪威国家石油公司对车辆进站分布的统计规律。以1min为采样间隔获取功率曲线，15min为离散时间间隔获取负荷需求曲线，以此作为样本数据。在约束条件内随机生成决策变量Ses,i，计算单位储能价格套利Ies和负荷方差Vload，设定种群数量为200，考虑决策变量较多对收敛性的影响，迭代次数为300，种群交叉概率为0.95，变异概率为0.05，储能功率限制为-600kW～200kW。NSGA-Ⅱ算法按照优化层级高和拥挤距离大对个体进行分层排序，每次迭代过程选取排序靠前的200个种群参与下一次迭代过程。1)通过对蒙特卡洛得到的电动汽车日快充负荷功率pt离散化处理，得到时序电能需求，即算法优化求解的决策变量：式中：Si表示第i个采样时刻充电功率；δ为离散时间间隔。由Si组成决策变量集合：Ses＝{Ses,i,i＝0,1,2,...,N}式中：Ses,i表示第i个采样时刻储能充放电功率；N表示离散功率序列个数。2)从电动汽车充电负荷接入配电网的角度考虑，以负荷波动方差为优化目标，减小电网供电波动，目标函数Vload表示为：式中：Save表示负荷平均功率。3)从储能投入运行的商业价值角度考虑，以储能度电价格套利为经济性优化目标，提高储能运行收益，目标函数Aunit表示为：Au本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车快速充电站的储能配置方法，其特征在于，具体包括如下步骤：/nS1、获取车辆进站的历史数据，采用蒙特卡洛方法模拟获取日随机充电负荷功率；/nS2、将日随机充电负荷功率离散为时序电能需求；/nS3、根据时序电能需求建立储能价格套利和负荷波动方差的多目标优化模型；/nS4、采用NSGA-Ⅱ算法对多个优化指标进行优化，得到储能时序充放电计划；/nS5、根据储能时序充放电计划计算得到储能容量，对储存设备进行配置。/n

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车快速充电站的储能配置方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、获取车辆进站的历史数据，采用蒙特卡洛方法模拟获取日随机充电负荷功率；
S2、将日随机充电负荷功率离散为时序电能需求；
S3、根据时序电能需求建立储能价格套利和负荷波动方差的多目标优化模型；
S4、采用NSGA-Ⅱ算法对多个优化指标进行优化，得到储能时序充放电计划；
S5、根据储能时序充放电计划计算得到储能容量，对储存设备进行配置。


2.根据权利要求1所述的电动汽车快速充电站的储能配置方法，其特征在于，所述的步骤S1中，采样间隔为1min，作为功率数据样本。


3.根据权利要求1所述的电动汽车快速充电站多目标储能配置方法，其特征在于，所述的步骤S2中，得到时序电能需求，即算法优化求解的决策变量：



式中，Si表示第i个采样时刻充电功率；δ为离散时间间隔；pt表示日随机充电负荷功率；N表示离散功率序列个数；
由Si组成决策变量集合：
Ses＝{Ses,i,i＝0,1,2,...,N}
式中，Ses,i表示第i个采样时刻储能充放电功率。


4.根据权利要求3所述的电动汽车快速充电站的储能配置方法，其特征在于，所述的步骤S3中，以负荷波动方差为优化目标，目标函数Vload表示为：



式中，Save表示负荷平均功率。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王育飞，薛花，何阳，张宇华，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：上海;31