考虑风电消纳的居民小区电动汽车有序充电控制方法技术

本发明专利技术提供了一种考虑风电消纳的居民小区电动汽车有序充电控制方法，属于电动汽车充放电技术领域。该方法包括：确定电动汽车充电功率控制的时间粒度，确定当日风电出力预测曲线、当日小区电动汽车充电负荷预测曲线、当日小区非电动汽车用电负荷功率预测曲线、功率规划约束条件；根据预测曲线计算理想风电消纳的小区电动汽车充电负荷参考曲线；以提高风电消纳与电动汽车充电时效性为优化目标，使用差分进化算法计算优化得到小区电动汽车充电功率预分配曲线；结合充电桩结合小区电动汽车充电功率预分配曲线与目标电动汽车已充电时长，实时分配每辆电动汽车充电功率。本发明专利技术能提高风电消纳，缓解电网压力。

Orderly charging control method of electric vehicle in residential area considering wind power consumption

【技术实现步骤摘要】
考虑风电消纳的居民小区电动汽车有序充电控制方法
本专利技术涉及电动汽车充放电
，特别提供一种考虑风电消纳的居民小区电动汽车有序充电控制方法。
技术介绍
风电作为清洁能源、可再生能源，在能源系统中占据重要的地位，近年，我国风电发展迅速，截止2019年9月底，我国累计并网风电装机容量已达到1.98亿千瓦。风电天生具有时间尺度上的不确定性，由风机直接产生的风电通常情况下很难满足一般的用户侧负载需要，对于居民用电负荷，风电具有一定的反调峰特性，在居民用电较少的夜间，风力资源较多，而在居民用电的日间高峰，风力资源较少。电动汽车作为新型的绿色环保交通工具，正在我国大规模快速地普及开来，截止2019年6月底，中国纯电动汽车保有量已达281万辆。随着电动汽车保有规模的扩大，电动汽车的充电过程对能源系统有着越来越大的影响。一般地，电动汽车无序充电会对电网造成较大的冲击，造成用电负荷峰上加峰的现象，如何合理控制这一充电过程从而改善需求侧负荷曲线受到越来越多关注。就目前而言，已有的电动汽车有序充电方法通常以降低充电电价、平衡负载波动为主，没有合适的配合当地风电出力方法；且通常情况下已有方法利用电动汽车电池放电回馈电网，没有提出使电动汽车持有者易于接受的仅改变充电时间的控制方案；同时，许多电动汽车有序充电方法没有明确其适用场所。因此，针对居民小区车辆数量相对固定，每日电力信息易于获取的特点，需要专利技术一种增强当地风电消纳、不利用电池进行放电的居民小区电动汽车有序充电方法。但目前，现有技术中尚无能够满足上述要求的充电方法。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种考虑风电消纳的居民小区电动汽车有序充电控制方法，能提高风电消纳，缓解电网压力。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种考虑风电消纳的居民小区电动汽车有序充电控制方法，包括如下步骤：步骤1：确定电动汽车充电功率控制的时间粒度，确定对应时间粒度的当日风电出力预测曲线、当日小区电动汽车充电负荷预测曲线、当日小区非电动汽车用电负荷功率预测曲线、功率规划约束条件；步骤2：根据风电出力预测曲线、小区电动汽车充电功率需求预测曲线、小区非电动汽车用电负荷功率预测曲线计算理想风电消纳的小区电动汽车充电负荷参考曲线；步骤3：根据理想风电消纳的小区电动汽车充电负荷参考曲线、小区电动汽车充电功率需求预测曲线、功率规划约束条件，以提高风电消纳与电动汽车充电时效性为优化目标，使用差分进化算法计算优化得到小区电动汽车充电功率预分配曲线；步骤4：结合充电桩结合小区电动汽车充电功率预分配曲线与目标电动汽车已充电时长，实时分配每辆电动汽车充电功率。进一步的，所述步骤1中，小区电动汽车充电负荷预测曲线获取过程如下：确定小区电动汽车充电接入时刻服从正态分布，小区电动汽车充电电量需求服从对数正态分布，充电功率为固定值，使用蒙特卡罗法，模拟电动汽车的充电行为，对各个时间粒度下各电动汽车充电电量进行累积，从而计算得到小区电动汽车充电负荷预测曲线。作为优选，步骤1中电动汽车充电功率控制的时间粒度为小时。作为优选，步骤1中功率规划约束条件包括小区电力负荷功率最大值。进一步的，所述步骤2具体包括如下步骤：根据小区电动汽车充电负荷预测曲线、小区非电动汽车用电负荷功率预测曲线，计算小区当日电力总负荷预测曲线如下：Lall(t)＝Lvehicle(t)+Lothers(t)其中，Lall(t)表示t时刻小区当日电力总负荷预测值，Lvehicle(t)表示t时刻小区电动汽车充电功率需求预测值，Lothers(t)表示t时刻非电动汽车用电负荷功率预测值；结合小区当日电力总负荷预测曲线和风电出力预测曲线，使用以下公式计算得到风电缩放因子：其中，k表示风电缩放因子，Lall(t)表示t时刻小区当日电力总负荷预测值，Wraw(t)表示t时刻风电出力预测值；根据风电出力预测曲线、风电缩放因子、小区非电动汽车用电负荷功率预测曲线，使用以下公式计算理想风电消纳的小区电动汽车充电负荷参考曲线：其中，Rwind(t)表示理想风电消纳的小区电动汽车充电负荷参考曲线，k表示风电缩放因子，Wraw(t)表示t时刻风电出力预测值，Lothers(t)表示t时刻小区非电动汽车用电负荷功率预测值。进一步的，所述步骤3中，差分进化算法的目标函数为：其中，V(t)表示小区电动汽车充电功率预分配曲线，cwind表示风电消纳权重，Rwind(t)表示理想风电消纳的小区电动汽车充电负荷参考曲线，Lvehicle(t)表示t时刻小区电动汽车充电功率需求预测值，cshift表示充电时效性权重，Fshift表示序列偏移距离函数；差分进化算法的约束条件包括小区电动汽车充电功率预分配曲线不为负、小区电动汽车充电功率预分配曲线累加总和等于小区电动汽车充电功率需求预测值累加总和、以及步骤1中确定的功率规划约束条件。进一步的，所述序列偏移距离函数Fshift(f(t)，g(t))的计算方法为：通过如下公式获取有限序列f(t)与g(t)的差d(t)：d(t)＝g(t)-f(t)，t∈[0，T-1]其中，T为有限序列的长度；进行如下步骤：S1，初始化index为0，dist为0，执行S2；S2，若d(index)＞0，令pre为1，执行S3；否则，执行S6；S3，若d((index-pre+T)％T)＜0，执行S4；否则，执行S5；S4，若-d((index-pre+T)％T)＞d(index)，dist增加d(index)*pre，d((index-pre+T)％T)增加d(index)，d(index)置零，执行S6；否则，dist增加-d((index-pre+T)％T)*pre，d(index)增加d((index-pre+T)％T)，d((index-pre+T)％T)置零，执行S5；S5，若pre＜T-1，pre增加1，执行S3；否则，执行S6；S6，若index＜T-1，index增加1，执行S2；否则，执行S7；S7，得到Fshift(f(t)，g(t))＝dist。进一步的，所述步骤4中，电动汽车充电功率实时分配策略为：若当前时间段Nv(t)*Pvmax≤V(t)，则所有电动汽车以最大功率进行充电；其中，Nv(t)表示实际情况下电动汽车接入数量曲线，V(t)表示小区电动汽车充电功率预分配曲线，Pvmax表示电动汽车最大充电功率；否则，按每辆电动汽车充电功率分配额度对电动汽车进行充电其中，Pv(i，t)为t时刻第i辆电动汽车分配的充电功率额度，I(i)为第i辆电动汽车已经接入充电桩的时长，Pstep为充电时长补偿函数，计算方式为其中，M为开始补偿的充电时间阈值。作为优选，M取4小时。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑风电消纳的居民小区电动汽车有序充电控制方法，，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：确定电动汽车充电功率控制的时间粒度，确定对应时间粒度的当日风电出力预测曲线、当日小区电动汽车充电负荷预测曲线、当日小区非电动汽车用电负荷功率预测曲线、功率规划约束条件；/n步骤2：根据风电出力预测曲线、小区电动汽车充电功率需求预测曲线、小区非电动汽车用电负荷功率预测曲线计算理想风电消纳的小区电动汽车充电负荷参考曲线；/n步骤3：根据理想风电消纳的小区电动汽车充电负荷参考曲线、小区电动汽车充电功率需求预测曲线、功率规划约束条件，以提高风电消纳与电动汽车充电时效性为优化目标，使用差分进化算法计算优化得到小区电动汽车充电功率预分配曲线；/n步骤4：结合充电桩结合小区电动汽车充电功率预分配曲线与目标电动汽车已充电时长，实时分配每辆电动汽车充电功率。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑风电消纳的居民小区电动汽车有序充电控制方法，，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：确定电动汽车充电功率控制的时间粒度，确定对应时间粒度的当日风电出力预测曲线、当日小区电动汽车充电负荷预测曲线、当日小区非电动汽车用电负荷功率预测曲线、功率规划约束条件；
步骤2：根据风电出力预测曲线、小区电动汽车充电功率需求预测曲线、小区非电动汽车用电负荷功率预测曲线计算理想风电消纳的小区电动汽车充电负荷参考曲线；
步骤3：根据理想风电消纳的小区电动汽车充电负荷参考曲线、小区电动汽车充电功率需求预测曲线、功率规划约束条件，以提高风电消纳与电动汽车充电时效性为优化目标，使用差分进化算法计算优化得到小区电动汽车充电功率预分配曲线；
步骤4：结合充电桩结合小区电动汽车充电功率预分配曲线与目标电动汽车已充电时长，实时分配每辆电动汽车充电功率。


2.根据权利要求1所述的考虑风电消纳的居民小区电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，所述步骤1中，小区电动汽车充电负荷预测曲线获取过程如下：
确定小区电动汽车充电接入时刻服从正态分布，小区电动汽车充电电量需求服从对数正态分布，充电功率为固定值，使用蒙特卡罗法，模拟电动汽车的充电行为，对各个时间粒度下各电动汽车充电电量进行累积，从而计算得到小区电动汽车充电负荷预测曲线。


3.根据权利要求1所述的考虑风电消纳的居民小区电动汽车有序充电控制方法，其特征在于：所述步骤1中电动汽车充电功率控制的时间粒度为小时。


4.根据权利要求1所述的考虑风电消纳的居民小区电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，步骤1中功率规划约束条件包括小区电力负荷功率最大值。


5.根据权利要求1所述的考虑风电消纳的居民小区电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，所述步骤2具体包括如下步骤：
根据小区电动汽车充电负荷预测曲线、小区非电动汽车用电负荷功率预测曲线，计算小区当日电力总负荷预测曲线如下：
Lall(t)＝Lvehcle(t)+Lothers(t)
其中，Lall(t)表示t时刻小区当日电力总负荷预测值，Lvehicle(t)表示t时刻小区电动汽车充电功率需求预测值，Lothers(t)表示t时刻非电动汽车用电负荷功率预测值；
结合小区当日电力总负荷预测曲线和风电出力预测曲线，使用以下公式计算得到风电缩放因子：



其中，k表示风电缩放因子，Lall(t)表示t时刻小区当日电力总负荷预测值，Wraw(t)表示t时刻风电出力预测值；
根据风电出力预测曲线、风电缩放因子、小区非电动汽车用电负荷功率预测曲线，使用以下公式计算理想风电消纳的小区电动汽车充电负荷参考曲线：



其中，Rwind(t)表示理想风电消纳的小区电动汽车充电负荷参考曲线，k表示风电缩放因子，Wraw(t)表示t时刻风电出力预测值，Lothers(t)表示t时刻小区非电动汽车用电负荷功率预测值。

【专利技术属性】
技术研发人员：章国宝，陈峥，鲁瑜亮，黄永明，段青，马春艳，沙广林，赵彩虹，李晨，许若冰，魏弋然，
申请(专利权)人：东南大学，中国电力科学研究院有限公司，国网江苏省电力有限公司南京供电分公司，国网新疆电力有限公司乌鲁木齐供电公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32