一种基于电动汽车储能的微电网调度方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于电动汽车储能的微电网调度方法及系统，将电动汽车可用充放电容量集聚为容量变化的蓄电池模型，在微电网层面只需考虑电动汽车及具体对外表现的充放电功率，而不用对每台电动汽车进行调度；针对微电网孤岛运行的特殊性，充分考虑可再生能源出力及电力负荷预测的不确定性，以微电网运行成本最小为优化目标，提出了最优的微电网调度策略，对电动汽车并入微电网后与可再生能源的协调优化运行有重要意义。

A micro grid scheduling method and system based on electric vehicle energy storage

【技术实现步骤摘要】
一种基于电动汽车储能的微电网调度方法及系统
本专利技术属于微电网控制及能量管理系统
，特别涉及一种基于电动汽车储能的微电网调度方法及系统。
技术介绍
随着社会经济的发展，能源需求不断增长，但煤炭、石油等资源日益枯竭。同时，化石燃料在生产消费过程中产生的污染物及温室气体过度排放引起环境质量下降和生态失调。应对能源和环境的双重压力，世界各国在交通运输领域积极推动汽车工业产业结构升级和动力系统电动化战略转型。电动汽车因其自身具有效率高、污染小、灵活性强等优势而将成为未来新能源汽车的主要发展形势，并且随着电池储能技术的进步和配套能源供给基础设施的建设，电动汽车将获得更大的发展空间与推广价值。然而电动汽车在无序充电状态下，其充电负荷峰谷期与电网负荷峰谷期相近，会进一步扩大电网的峰谷差，容易引起电网峰谷差及网损增加，影响电力系统的安全稳定经济运行。而且现有的电动汽车调度模型引入了过多的人为假设，而且将电动汽车作为储能装置使用的时候，没有考虑电动汽车用户的实际情况，也未考虑其他储能电站及发电装置的运行成本等，当电动汽车作为放电装置使用时，可能会影响电动汽车用户的使用，造成微电网调度策略不够合理及可靠，不符合实际情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于电动汽车储能的微电网调度方法及系统，用于解决现有技术中基于电动汽车的微电网调度策略不够合理及可靠的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于电动汽车储能的微电网调度方法，包括如下步骤：1)获取电动汽车在各设定时段内的最大充放电功率，根据所述最大充放电功率计算在各时段给电动汽车用户的补偿成本；根据装机容量计算热电机组运行成本；根据储能电站在设定时段内的充放电电量计算储能电站运行成本；根据停运负荷的电量计算负荷停运补偿成本及根据可再生能源出力、政府补贴单价计算可再生能源发电补贴；2)建立微电网日运行成本的目标函数，影响微电网日运行成本的因素包括热电机组运行成本、储能电站运行成本、电动汽车用户的补偿成本、电力负荷运行补偿成本及可再生能源发电补贴；3)根据计算得到的电动汽车用户的补偿成本、储能电站的运行成本、负荷停运补偿成本及可再生能源发电补贴，以微电网日运行成本最低对目标函数进行求解，得到最优的微电网调度策略。本专利技术将电动汽车可用充放电容量集聚为容量变化的蓄电池模型，在微电网层面只需考虑电动汽车及具体对外表现的充放电功率，而不用对每台电动汽车进行调度；针对微电网孤岛运行的特殊性，充分考虑可再生能源出力及电力负荷预测的不确定性，以微电网运行成本最小为优化目标，提出了最优的微电网调度策略，对电动汽车并入微电网后与可再生能源的协调优化运行有重要意义，且考虑了储能电站及发电装置等的运行成本及政府给予的补贴，使微电网调度策略更加合理及可靠，使微电网调度参数更加准确。为了得到微电网日运行成本的具体表达式，所述微电网日运行成本的目标函数的表达式为：Wmg＝WμG+WESS+WEV+WL-WRES其中，WμG为热电机组运行成本，WESS为储能电站运行成本，WEV为电动汽车用户的补偿成本，WL为负荷停运补偿成本，WRES为可再生能源发电补贴。为了使微电网调度策略更加合理，在确定电动汽车各设定时段内的最大充放电功率之前，还计算了电动汽车在各设定时段的可用充放电容量，各设定时段的电动汽车的可用充电容量表示为：其中，Ldi为第i辆电动汽车的日行驶里程(单位：百千米)；W100为电动汽车的百千米耗电量；各设定时段的电动汽车可用放电容量表示为：其中，Eeff为单台电动汽车动力电池的有效容量，Δnt为t时段新增可调度电动汽车数量。为了得到电动汽车的可用总充放电容量，根据各时段的可用充放电容量计算电动汽车可用总充放电容量，电动汽车可用总充电容量和放电容量分别表示为：其中，分别为对应时段电动汽车总体对外表现的充放电功率；ηEVch、ηEVdis分别为电动汽车的充放电效率。为了使微电网调度策略更加合理，在获取电动汽车在各设定时段内的最大充放电功率前，对充放电功率进行约束，约束条件为：其中，分别为对应时段电动汽车的总体充放电标记位，满足：为了得到电动汽车用户的补偿成本，所述给电动汽车用户的补偿成本的表达式为：其中，cEV为电动汽车单位充放电容量补偿价格，St为一日内所有时段的集合，SEV为一日内电动汽车所有时段的集合。为了得到储能电站运行成本，所述储能电站运行成本的表达式为：其中，cESS为与充放电功率相关的运行成本单价；分别为储能电站各设定时段充、放电电量；为状态转换成本；为开始充、放电标记位：其中，为对应时段储能电站充放电状态标记位。为了得到负荷停运补偿成本，所述负荷停运补偿成本的表达式为：其中，cL为切负荷成本单价；为t时段停运负荷的电量。进一步地，所述可再生能源发电补贴的表达式为：其中，cWT与cPV分别为政府鼓励风力发电和光伏发电发放的补贴单价；分别为t时段风电及光伏预测出力。本专利技术还提供了一种基于电动汽车储能的微电网调度系统，包括微电网的各发电单元、储能电站及电力负荷，同时将电动汽车作为储能装置；获取电动汽车在各设定时段内的最大充放电功率，根据所述最大充放电功率计算在各时段给电动汽车用户的补偿成本；根据储能电站在设定时段内的充放电电量计算储能电站运行成本；并计算负荷停运补偿成本及可再生能源发电补贴；基于微电网的各发电单元、储能电站及电力负荷建立微电网日运行成本的目标函数，影响微电网日运行成本的因素包括热电机组运行成本、储能电站运行成本、电动汽车用户的补偿成本、电力负荷运行补偿成本及可再生能源发电补贴；根据计算得到的电动汽车用户的补偿成本、储能电站的运行成本、负荷停运补偿成本及可再生能源发电补贴，以微电网日运行成本最低对目标函数进行求解，得到最优的微电网调度策略。将电动汽车可用充放电容量集聚为容量变化的蓄电池模型，在微电网层面只需考虑电动汽车及具体对外表现的充放电功率，而不用对每台电动汽车进行调度；针对微电网孤岛运行的特殊性，充分考虑可再生能源出力及电力负荷预测的不确定性，以微电网运行成本最小为优化目标，提出了最优的微电网调度策略，对电动汽车并入微电网后与可再生能源的协调优化运行有重要意义，且考虑了储能电站及发电装置等的运行成本及政府给予的补贴，使微电网调度策略更加合理及可靠，使微电网调度参数更加准确。附图说明图1是本专利技术的微电网调度结构图；图2是本专利技术的基于集聚型电动汽车模型的孤岛模式下微电网优化调度方法流程图；图3是本专利技术的风电、光伏出力及基本电力负荷日预测曲线示意图；图4是本专利技术的电动汽车集聚体在无序充电、有序充电、最优充放电模式下的日充放电功率曲线示意图；图5是本专利技术的储能电站在无电动汽车接入、电动汽车无序充电、有序充电和最优充放电四种模式下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电动汽车储能的微电网调度方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)获取电动汽车在各设定时段内的最大充放电功率，根据所述最大充放电功率计算在各时段给电动汽车用户的补偿成本；根据装机容量计算热电机组运行成本；根据储能电站在设定时段内的充放电电量计算储能电站运行成本；根据停运负荷的电量计算负荷停运补偿成本及根据可再生能源出力、政府补贴单价计算可再生能源发电补贴；/n2)建立微电网日运行成本的目标函数，影响微电网日运行成本的因素包括热电机组运行成本、储能电站运行成本、电动汽车用户的补偿成本、电力负荷运行补偿成本及可再生能源发电补贴；/n3)根据计算得到的电动汽车用户的补偿成本、储能电站的运行成本、负荷停运补偿成本及可再生能源发电补贴，以微电网日运行成本最低对目标函数进行求解，得到最优的微电网调度策略。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电动汽车储能的微电网调度方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)获取电动汽车在各设定时段内的最大充放电功率，根据所述最大充放电功率计算在各时段给电动汽车用户的补偿成本；根据装机容量计算热电机组运行成本；根据储能电站在设定时段内的充放电电量计算储能电站运行成本；根据停运负荷的电量计算负荷停运补偿成本及根据可再生能源出力、政府补贴单价计算可再生能源发电补贴；
2)建立微电网日运行成本的目标函数，影响微电网日运行成本的因素包括热电机组运行成本、储能电站运行成本、电动汽车用户的补偿成本、电力负荷运行补偿成本及可再生能源发电补贴；
3)根据计算得到的电动汽车用户的补偿成本、储能电站的运行成本、负荷停运补偿成本及可再生能源发电补贴，以微电网日运行成本最低对目标函数进行求解，得到最优的微电网调度策略。


2.根据权利要求1所述的基于电动汽车储能的微电网调度方法，其特征在于，所述微电网日运行成本的目标函数的表达式为：
Wmg＝WμG+WESS+WEV+WL-WRES
其中，WμG为热电机组运行成本，WESS为储能电站运行成本，WEV为电动汽车用户的补偿成本，WL为负荷停运补偿成本，WRES为可再生能源发电补贴。


3.根据权利要求1或2所述的基于电动汽车储能的微电网调度方法，其特征在于，在确定电动汽车各设定时段内的最大充放电功率之前，还计算了电动汽车在各设定时段的可用充放电容量，各设定时段的电动汽车的可用充电容量表示为：



其中，Ldi为第i辆电动汽车的日行驶里程(单位：百千米)；W100为电动汽车的百千米耗电量；
各设定时段的电动汽车可用放电容量表示为：



其中，Eeff为单台电动汽车动力电池的有效容量，Δnt为t时段新增可调度电动汽车数量。


4.根据权利要求3所述的基于电动汽车储能的微电网调度方法，其特征在于，根据各时段的可用充放电容量计算电动汽车可用总充放电容量，电动汽车可用总充电容量和放电容量分别表示为：






其中，分别为对应设定时段电动汽车总体对外表现的充放电功率；ηEVch、ηEVdis分别为电动汽车的充放电效率。


5.根据权利要求4所述的基于电动汽车储能的微电网调度方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铭飞，韩桂全，钟建英，韩国辉，庞素敏，张亚辉，赵晓民，郭煜敬，刘文魁，李永林，许兴涛，李旭旭，刘庆，毕迎华，殷爽睿，刘俊，
申请(专利权)人：平高集团有限公司，国家电网有限公司，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：河南;41