接入高渗透率电源及电动汽车的配电网可靠性评估方法技术

本发明专利技术公开了接入高渗透率电源及电动汽车的配电网可靠性评估方法，包括：根据电动汽车出行行为数据，并对其日行驶距离和日行程终止时间进行拟合，得到电动汽车到达各目的地的行驶距离和到达时间的概率分布函数；基于电动汽车的电池荷电状态，设置电动汽车的调度等级，根据概率分布函数使得电动汽车按调度等级有序放电；放电后，针对配电网的不同状态分别进行对应的可靠性评估。根据概率分布函数使得电动汽车按调度等级有序放电，降低粒子群的维度数量，提高粒子群算法的运算时间以及收敛性。

【技术实现步骤摘要】
接入高渗透率电源及电动汽车的配电网可靠性评估方法
本专利技术属于配电网运行与控制
，尤其涉及接入高渗透率电源及多元负荷的配电网可靠性评估方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。大量分布式电源接入配电网，一定程度上提高了配电网的供电能力，但分布式电源与多元负荷的不确定性也对配电网的供电可靠性带来了严峻挑战。准确评估含分布式电源和多元负荷的新型配电网可靠性能够对未来配电网的扩建和规划提供一定的理论支撑，对未来配电网可再生能源和多元负荷的普及具有指导作用。据专利技术人了解，首先已有研究在基于集群式电动汽车的充电负荷建模和有序充放电调度已比较深入，但是电动汽车用电特性主要取决于出行行为，个体的差异不能忽视，因此针对电动汽车的有序充放电调度应精确到对单个车辆的调度。其次低渗透率分布式电源接入配电网的可靠性评估研究较为深入，但是高渗透率分布式电源接入配电网后，传统配电网可靠性评估的假设已经不适用。首先，上级系统容量无限的假设不再成立，高渗透率分布式电源将承担系统中30％及以上的系统负荷供电，若分布式电源发生故障而退出运行，系统区域同样会发生削负荷。其次，即使系统中非电源元件不发生故障或退出运行，此时系统也会因为分布式电源出力的波动性和电动汽车等多元负荷需求的不确定性导致系统出力无法匹配负荷需求，此时仍会引起配电网区域故障而导致孤岛内的削负荷。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了接入高渗透率电源及电动汽车的配电网可靠性评估方法，可以对含高渗透率分布式电源和电动汽车的配电网进行可靠性评估，辅助运维调度人员做出准确有效的判断。为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：接入高渗透率电源及电动汽车的配电网可靠性评估方法，包括：根据电动汽车出行行为数据，并对其日行驶距离和日行程终止时间进行拟合，得到电动汽车到达各目的地的行驶距离和到达时间的概率分布函数；基于电动汽车的电池荷电状态，设置电动汽车的调度等级，根据故障时期电网原始负荷和分布式电源出力差值使得电动汽车按调度等级有序放电；通过抽样对配电网划分成不同运行状态，分别进行对应的可靠性评估：若配电网处于大电网状态时，调用电动汽车有序充放电策略后获得此时配电网内分布式电源出力与负荷的匹配情况，统计该状态持续时间内系统的失负荷时间和失负荷量并计算得到系统可靠性指标；若配电网处于微电网运行状态，获得各个微电网内的独自运行状态，调用电动汽车有序充放电策略后进行负荷削减，统计该状态持续时间内系统各负荷点的失负荷次数、失负荷时间和失负荷量并计算得到系统可靠性指标。以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：本公开针对高渗透率分布式电源和多元负荷接入配电网后，经典配电网可靠性评估的假设已经不适用，技术方案上能够对高渗透率分布式电源和电动汽车接入的配电网进行定量可靠性评估，基于电动汽车的电池荷电状态，设置电动汽车的调度等级，根据概率分布函数使得电动汽车按调度等级有序放电，降低粒子群的维度数量，提高粒子群算法的运算时间以及收敛性。本公开相较于传统的以集群为单位的电动汽车有序充放电调度方法，能够对精确到单辆电动汽车进行充放电调度，且针对大规模的电动汽车进行调度时不会因为数量的增加而降低计算速度。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本公开实施例子的具体实施流程图；图2为本公开实施例子的仿真分析得出的电动汽车有序充放电负荷曲线示意图；图3(a)-图3(b)为本公开与传统方法在收敛速度上的比较示意图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例一本实施例公开了接入高渗透率电源及电动汽车的配电网可靠性评估方法，参见附图1所示，包括：(1)根据传统燃油汽车的出行行为特点建立电动汽车出行行为概率分布函数，并基于其储能的内在性质建立电动汽车自然状态充放电模型；(2)根据电动汽车时序容量设置调度等级，运用粒子群算法建立了大规模电动汽车有序充放电模型；(3)基于系统状态抽样转移的蒙特卡洛法对含高渗透率分布式电源和多元负荷的配电网进行可靠性评估。具体的，下面式(1)(2)(3)是自然状态充放电模型。有序充放电模型，基于粒子群算法实现，包括适应度函数、调度等级设置和粒子群算法步骤。步骤(1)中，根据美国交通部NHTS2009对汽车出行行为的调查结果得到足够数量的用户出行行为数据，并对其日行驶距离和日行程终止时间进行拟合，得到电动汽车到达各目的地的行驶距离Di和起始充电时间Tsn的概率分布函数。运用蒙特卡洛法随机抽取电动汽车第N次行程目的地的行驶距离Di以及起始充电时间Tsn的概率分布函数，根据式(1)计算起始充电电动汽车SOC(StateofCharge,荷电状态)，若SOC满足式(2)约束，则不在此目的地进行充电，若不满足则按照此地充电桩功率进行充电。充电时段按照式(3)计算得到下一行程的起始SOC。重复上述过程至模拟结束可得到单辆电动汽车日SOC分布和日充电负荷曲线。式中，表示电动汽车在第i次行程中开始时的荷电状态，表示电动汽车在第i次行程中结束时的荷电状态，Di表示第i次行程的里程，R为电动汽车的常系数，一般取40km。SOCj·C-ωlj+1≤0.4C(2)式中，SOCj表示电动汽车行驶到停车点j时的荷电状态；C为电动汽车电池容量，单位为kW·h；ω表示行驶至停车点j的单位里程耗电量；l表示电动汽车行驶至停车点j的距离；j+1表示出行链下一段行程。式中，表示第i+1次行程起始荷电状态；表示第i次行程结束时的荷电状态；表示电动汽车在出行链j停车点时的充放电功率，其值为正时表示充电，其值为负时表示放电；Δt表示充放电时间间隔，也可表示可用于控制时长；C表示电动汽车的容量上限。步骤(2)中，由于在实际中电动汽车规模数量很大，每一辆电动汽车便是一个粒子群的维度，直接运用粒子群算法不仅耗时耗力，同时也会存在不收敛的问题。因此，本实施例子设置电动汽车的调度等级，使得电动汽车按调度等级有序放电，降低粒子群的维度数量，提高粒子群算法的运算时间以及收敛性。将电网内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.接入高渗透率电源及电动汽车的配电网可靠性评估方法，其特征是，包括：/n根据电动汽车出行行为数据，并对其日行驶距离和日行程终止时间进行拟合，得到电动汽车到达各目的地的行驶距离和到达时间的概率分布函数；/n对概率分布函数进行随机抽样，得到电动汽车的电池荷电状态，基于电动汽车的电池荷电状态，设置电动汽车的调度等级，根据故障时期电网原始负荷和分布式电源出力差值使得电动汽车按调度等级有序放电；/n放电后将配电网划分成不同运行状态，分别进行对应的可靠性评估。/n

【技术特征摘要】
1.接入高渗透率电源及电动汽车的配电网可靠性评估方法，其特征是，包括：
根据电动汽车出行行为数据，并对其日行驶距离和日行程终止时间进行拟合，得到电动汽车到达各目的地的行驶距离和到达时间的概率分布函数；
对概率分布函数进行随机抽样，得到电动汽车的电池荷电状态，基于电动汽车的电池荷电状态，设置电动汽车的调度等级，根据故障时期电网原始负荷和分布式电源出力差值使得电动汽车按调度等级有序放电；
放电后将配电网划分成不同运行状态，分别进行对应的可靠性评估。


2.如权利要求1所述的接入高渗透率电源及电动汽车的配电网可靠性评估方法，其特征是，将配电网划分成不同运行状态，若配电网处于大电网状态时，调用电动汽车有序充放电策略后，进行可靠性评估时：获得此时配电网内分布式电源出力与负荷的匹配情况，统计该状态持续时间内系统的失负荷时间和失负荷量并计算得到系统可靠性指标。


3.如权利要求1所述的接入高渗透率电源及电动汽车的配电网可靠性评估方法，其特征是，将配电网划分成不同运行状态，若配电网处于微电网运行状态，获得各个微电网内的独自运行状态，调用电动汽车有序充放电策略后，进行可靠性评估时：进行负荷削减，统计该状态持续时间内系统各负荷点的失负荷次数、失负荷时间和失负荷量并计算得到系统可靠性指标。


4.如权利要求1所述的接入高渗透率电源及电动汽车的配电网可靠性评估方法，其特征是，基于电动汽车的电池荷电状态，设置电动汽车的调度等级之前，随机抽取电动汽车第N次行程目的地的行驶距离以及起始充电时间，计算起始充电电动汽车荷电状态，若荷电状态满足设定的约束，则不在此目的地进行充电，若不满足则按照此地充电桩功率进行充电。


5.如权利要求1所述的接入高渗透率电源及电动汽车的配电网可靠性评估方法，其特征是，基于电动汽车的电池荷电状态，设置电动汽车的调度等级，根据故障时期电网原始负荷和分布式电源出力差值使得电动汽车按调度等级有序放电，具体为：
将电网内原始负荷和分布式电源出力的差值设置成粒子群算法的目标值，设置粒子群算法的适应度函数，当配电网发生故障但是通过主动孤岛继续运行时，同一孤岛内的电动汽车构成集群为孤岛输送功率，其对外放电的功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝章，燕树民，封国栋，张焕云，袁清柳，葛杨，苏冰，高文浩，韩立群，栗君，李冰，李晓博，陈新华，张宝宇，周通，米有为，陶灿，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司德州供电公司，
类型：发明
国别省市：山东;37