一种基于电动汽车与储能电池协同调度的能量管理方法技术

本发明专利技术提供了一种基于电动汽车与储能电池协同调度的能量管理方法，所述能量管理方法基于家庭能量管理系统，所述家庭能量管理系统包含互联网云端、家庭能量管理控制器、单向电表、双向电表、光伏发电系统、储能电池、电动汽车、智能插座和负荷；互联网云端实时更新电价、天气信息，使家庭能量管理控制器与上级电网进行信息互动；双向电表实现家庭与电网双向传输计量，智能插座控制对应负荷的启停；家庭能量管理控制器通过收集上层电网的日前电价、用户负荷偏好信息，在满足约束条件基础上计算最优调度策略。

An energy management method based on coordinated scheduling of electric vehicle and energy storage battery

【技术实现步骤摘要】
一种基于电动汽车与储能电池协同调度的能量管理方法
本专利技术属于电动汽车
，特别涉及一种基于电动汽车与储能电池协同调度的能量管理方法。
技术介绍
近年来，全球能源危机日益突出，大气污染、全球气温上升的危害不断加剧，人们对能源与环境问题的关注也不断提高。随着分布式光伏和电动汽车数量迅速增加，家庭能量优化控制成为智能电网需求侧能源管理的重要环节。随着智能电网的发展，电力用户将作为可调度单元参与电网的运行和安全供电，这对智能用电发展提出了新的要求。家庭能量管理系统可以依据日前电价、光伏出力预测值及用户偏好，对需求响应做出决策，实现家具设备的智能调度和用电成本的降低。目前，国内外学者针对家庭能量管理系统的家庭负荷优化调度主要从家具负荷分类、优化调度模型和求解算法等不同角度进行研究，针对电动汽车接入特性，考虑其充放电特性，但尚未针对分时电价下电动汽车、储能与家庭负荷的协同优化策略方面研究较少，需要在住户经济最优方面开展研究工作。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提出一种基于电动汽车与储能电池协同调度的家庭能量优化方法，在光伏出力富余阶段，充分利用电动汽车的可充电特性，提高系统经济性和灵活性，在满足用户舒适度前提下，以用户用能费用最少为目标，实现家庭的能量优化控制。在保障电动汽车优先充电前提下，降低了家庭用户用电成本。本专利技术具体为一种基于电动汽车与储能电池协同调度的能量管理方法，所述能量管理方法基于家庭能量管理系统，所述家庭能量管理系统包含互联网云端、家庭能量管理控制器、单向电表、双向电表、光伏发电系统、储能电池、电动汽车、智能插座和负荷；互联网云端实时更新电价、天气信息，使家庭能量管理控制器与上级电网进行信息互动；双向电表实现家庭与电网双向传输计量，智能插座控制对应负荷的启停；家庭能量管理控制器通过收集上层电网的日前电价、用户负荷偏好信息，在满足约束条件基础上计算最优调度策略；所述能量管理方法具体包括如下步骤：步骤(1)、判断光伏出力总和是否大于等于负荷总功率，若是，进入步骤(2)，若否，进入步骤(6)；步骤(2)、判断SOCE(t-1)＜SOCEa是否成立，若成立，按照电动汽车功率约束进行充电，并进入步骤(3)；若不成立，停止对电动汽车充电，并进入步骤(5)；SOCE(t-1)为t-1时刻的动力电池SOC，SOCEa为动力电池SOC上限值；步骤(3)、判断SOCE(t-1)＜SOCH是否成立，若成立，进入步骤(4)；若不成立，令SOCEi＝SOCH，并进入步骤(4)；SOCH为电动汽车离开时最小的SOC限值，SOCEi为动力电池SOC下限值；步骤(4)、判断Pp(t)+PE(t)＞PL(t)是否成立，若成立，进入步骤(5)；若不成立，断开电动车开关，结束流程；Pp(t)为t时刻的光伏发电功率，PE(t)为t时刻的电动汽车功率，PL(t)为负荷总功率；步骤(5)、判断SOCB(t-1)＜SOCBa是否成立，若成立，按照功率约束对电池进行充电，结束流程；若不成立，断开电池开关，结束流程；SOCB(t-1)为t-1时刻的储能电池SOC，SOCBa为储能电池SOC上限值；步骤(6)、判断Rb(t)≥Ra是否成立，若成立，进入步骤(7)；若不成立，断开电池及电动车开关，结束流程；Rb(t)为t时刻的电价，Ra为平均电价；步骤(7)、判断SOCB(t-1)≥SOCBi是否成立，若成立，按照电池功率约束进行放电，并进入步骤(8)；若不成立，停止对电池放电，并进入步骤(9)；SOCBi为储能电池SOC下限值；步骤(8)、判断Pp(t)+PE(t)＜PL(t)是否成立，若成立，进入步骤(9)；若不成立，断开电动车开关，结束流程；步骤(9)、判断SOCE(t-1)＞SOCEi是否成立，若成立，按照电动汽车功率约束进行放电；若不成立，断开电动车开关。进一步的，储能电池满足SOC和充放电功率约束：式中，SOCBi、SOCBa分别为储能电池SOC的下限值与上限值；SOCB(t)为储能电池t时刻的荷电状态；PBd(t)、PBc(t)分别为电池放电功率和充电功率；SB(t)为电池开关状态；PB(t)为电池充放电功率。进一步的，为了满足家庭用户的内部功率平衡与光伏余电上网需求，家庭能量管理系统与电网进行能量交互，满足约束条件：式中，PL(t)为负荷总功率，PM(t)、PA、pa分别表示刚性负荷功率、空调额定运行功率、柔性负荷功率；PG(t)、PP(t)、PE(t)分别表示在t时刻电网交互功率、光伏发电功率、电动汽车的功率；SA(t)、Sa(t)、SE(t)分别表示空调、柔性负荷、电动汽车的开关状态。进一步的，家庭能量管理系统与电网交互费用为：式中：Rb(t)为日前实时电价预测信息，Rs(t)为光伏余电上网电价；储能装置老化费用为：式中：fB为储能电池价格；z为损失系数；SOH为储能电池报废容量，取0.7；将一天分为48份，单位时间段为0.5h。本专利技术的有益效果为：(1)家庭能量管理系统可实现家具设备的智能调度和用电成本的降低；(2)供电系统采用直流母线结构，可以减少变换过程的损耗，提高供电系统的电能质量；(3)在保证用户舒适性和满足电动汽车出行需求的前提下，充分利用电动汽车的可充放电特性，保证了电动汽车有线充电，进一步减小了家庭用能费用；(4)适用于白天光伏出力富余且负载波动大的系统中，该策略可延长电动汽车电池的使用寿命；(5)实现了家庭负荷的智能调度，通过对空调负荷的温度调节在满足住户舒适度前提下减少用电损耗，减少了蓄电池动作次数，保证了蓄电池安全稳定运行。附图说明图1为本专利技术家庭能量管理系统的有序充电控制框图；图2为本专利技术基于电动汽车与储能电池协同调度的能量管理方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术一种基于电动汽车与储能电池协同调度的能量管理方法的具体实施方式做详细阐述。图1为家庭能量管理系统架构，主要包含互联网云端、电表、光伏发电系统、储能电池、电动汽车、负荷等几部分。能源互联网云端实时更新电价、天气信息，使家庭能量管理控制器与上级电网进行信息互动，双向电表实现家庭与电网双向传输计量。智能插座可以控制对应负荷的启停。家庭能量管理控制器通过收集上层电网的日前电价、用户负荷偏好信息，在满足约束条件基础上计算最优调度策略。家庭供电系统采用直流母线结构，可以减小系统损耗，提高家庭用电的电能质量。家庭用电负荷根据可控程度大小，分为刚性负荷、柔性负荷及温控负荷。刚性负荷不参与调度，例如灯具、电视机等设备。柔性负荷是指具备一定弹性时间的负荷，可参与到调度系统中去，例如扫地机、烘干机等设备，柔性负荷智能在规定运行区间进行启停操作。温控负荷是指具有间储能特性的家庭设备，比如空调。储能装置通过充放电的方式参与调度，平衡功率波动，提高系统的灵活性。出于储能装置寿命考本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电动汽车与储能电池协同调度的能量管理方法，其特征在于，所述能量管理方法基于家庭能量管理系统，所述家庭能量管理系统包含互联网云端、家庭能量管理控制器、单向电表、双向电表、光伏发电系统、储能电池、电动汽车、智能插座和负荷；互联网云端实时更新电价、天气信息，使家庭能量管理控制器与上级电网进行信息互动；双向电表实现家庭与电网双向传输计量，智能插座控制对应负荷的启停；家庭能量管理控制器通过收集上层电网的日前电价、用户负荷偏好信息，在满足约束条件基础上计算最优调度策略；/n所述能量管理方法具体包括如下步骤：/n步骤(1)、判断光伏出力总和是否大于等于负荷总功率，若是，进入步骤(2)，若否，进入步骤(6)；/n步骤(2)、判断SOC

【技术特征摘要】
1.一种基于电动汽车与储能电池协同调度的能量管理方法，其特征在于，所述能量管理方法基于家庭能量管理系统，所述家庭能量管理系统包含互联网云端、家庭能量管理控制器、单向电表、双向电表、光伏发电系统、储能电池、电动汽车、智能插座和负荷；互联网云端实时更新电价、天气信息，使家庭能量管理控制器与上级电网进行信息互动；双向电表实现家庭与电网双向传输计量，智能插座控制对应负荷的启停；家庭能量管理控制器通过收集上层电网的日前电价、用户负荷偏好信息，在满足约束条件基础上计算最优调度策略；
所述能量管理方法具体包括如下步骤：
步骤(1)、判断光伏出力总和是否大于等于负荷总功率，若是，进入步骤(2)，若否，进入步骤(6)；
步骤(2)、判断SOCE(t-1)＜SOCEa是否成立，若成立，按照电动汽车功率约束进行充电，并进入步骤(3)；若不成立，停止对电动汽车充电，并进入步骤(5)；SOCE(t-1)为t-1时刻的动力电池SOC，SOCEa为动力电池SOC上限值；
步骤(3)、判断SOCE(t-1)＜SOCH是否成立，若成立，进入步骤(4)；若不成立，令SOCEi＝SOCH，并进入步骤(4)；SOCH为电动汽车离开时最小的SOC限值，SOCEi为动力电池SOC下限值；
步骤(4)、判断Pp(t)+PE(t)＞PL(t)是否成立，若成立，进入步骤(5)；若不成立，断开电动车开关，结束流程；Pp(t)为t时刻的光伏发电功率，PE(t)为t时刻的电动汽车功率，PL(t)为负荷总功率；
步骤(5)、判断SOCB(t-1)＜SOCBa是否成立，若成立，按照功率约束对电池进行充电，结束流程；若不成立，断开电池开关，结束流程；SOCB(t-1)为t-1时刻的储能电池SOC，SOCBa为储能电池SOC上限值；
步骤(6)、判断Rb(t)≥Ra是否成立，若成立，进入步骤(7)；若不成立，断开电池及电动车开关，结束流程；Rb(t)为t时刻的电价，Ra为平均电价；
步骤(7)、判断SOCB(t-1)≥SOC...

【专利技术属性】
技术研发人员：林林，金震，严峰，吴晓楠，景海阳，周小勇，王沁洋，何鹏程，顾晓峰，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司南通供电分公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32