一种电动汽车充电模拟方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种电动汽车充电模拟方法和系统，包括：根据获取的电动汽车日行驶里程数及其分布，得到电动汽车入网时的荷电状态及其分布和充电功率及其分布；获取基于全景采集清洁能源的日数据和电动汽车的最后一次返程时刻及其分布，并将最后一次返程时刻其分布、清洁能源的日数据、电动汽车入网时的荷电状态其分布以及充电功率其分布输入预先建立的电动汽车有序充电模型；采用遗传算法对电动汽车有序充电模型求解，得到充电汽车在各时刻的充电功率。本发明专利技术基于数据全景采集的清洁能源，采用电动汽车有序充电特性模型，使得用户选择避开用电高峰，降低无序充电带来的不利影响，降低对电网造成的负担，达成削峰填谷的目的，并尽可能消纳清洁能源。

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车充电模拟方法和系统
本专利技术属于电动汽车
，具体涉及一种电动汽车充电模拟方法和系统。
技术介绍
现代社会的飞速发展使得能源需求日益增加，资源匮乏与需求增加之间的矛盾日益突出，气温上升、生态平衡打破等环境问题越发凸显，为了缓解化石资源短缺等压力，降低污染物、CO2等对环境的危害，改变原有的能源消费结构，选择新型高效清洁的能源迫在眉睫。相比于传统燃油汽车，电动汽车(ElectricVehicle)采用可再生环保能源电能作为动力，无燃料废气排放，且能源利用率高，极具清洁环保的优势，对于解决现有的环境资源困境意义非凡。温室气体的过度排放，化石能源危机的日益严重，使得电动汽车(ElectricVehicles，EVs)这一环境友好型交通工具越来越普及。据估计，到2050年中国的电动汽车保有量将达到2亿辆，到2040年美国三分之二的轻型汽车将被电动汽车取代。电动汽车与传统汽车相比，具有环保、高效、无噪音等优点。除了作为交通工具，电动汽车充电负荷还可用于消纳风能、太阳能等新能源出力。但是，较大的电动汽车无序充电负荷将给电网的安全稳定运行带来新的难题，例如：(1)负荷剧增，如果大规模的电动汽车都选择在负荷高峰期进行充电，将会加大负荷峰谷差；(2)电网运行优化控制难度增大，电动汽车用户的行为习惯随机性和不确定性很大，不易于管理；(3)电能质量降低，电动汽车充电所涉及到的非线性电气设备会产生不稳定的谐波。国内外学者提出很多相关的有序充电控制策略来削弱电动汽车无序充电可能会带来的不良影响。研究表明科学地控制电动汽车充电行为能够有效缓解电能质量问题和能量损失问题，而且能够起到削峰填谷的效果、减小负荷波动。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提出一种电动汽车充电模拟方法，包括：根据获取的电动汽车日行驶里程数及其分布，得到电动汽车入网时的荷电状态及其分布和充电功率及其分布；获取基于全景采集清洁能源的日数据和电动汽车的最后一次返程时刻及其分布，并将所述最后一次返程时刻其分布、清洁能源的日数据、电动汽车入网时的荷电状态其分布以及充电功率其分布输入预先建立的电动汽车有序充电模型；采用遗传算法对所述电动汽车有序充电模型求解，得到充电汽车在各时刻的充电功率；其中，所述电动汽车有序充电模型是基于总负荷曲线的峰谷差值最小并消纳清洁能源发电建立的。优选的，所述电动汽车有序充电模型的建立包括：以总负荷曲线的峰谷差值最小为目标函数，以系统能量平衡约束和与主网交换功率约束为约束条件，建立电动汽车有序充电模型；其中，所述系统能量平衡约束包括消纳所有清洁能源发电。优选的，所述目标函数如下式所示：其中，f为目标函数，Pmax为负荷最大值，Pmax为负荷最小值。优选的，所系统能量平衡约束的计算式如下：Pgrid+PPV＝PEV+Pl式中，Pgrid为与主网交换的电功率，PPV表示为清洁能源发电所得的电功率；Pl表示为基础负荷；PEV表示为电动汽车充放电功率。优选的，所述与主网交换功率约束的计算式如下：Pgmin≤Pgrid≤Pgmax式中，Pgrid为与主网交换的电功率，PBmax表示系统从电网购电最大功率，PBmin表示系统从电网购电最小功率。优选的，所述电动汽车入网时的荷电状态的计算式如下：式中，SOC,EV表示电动汽车入网时的荷电状态，S表示电动汽车日行驶里程数，C表示电动汽车的电池容量，WL表示电动汽车单位里程耗电量。优选的，所述充电功率的计算式如下：式中，PEV(t)表示t时刻所有充电汽车的充电功率，Pi(t)表示t时刻第i辆充电汽车的充电功率，N为充电汽车数量；所述t时刻第i辆充电汽车的充电功率Pi(t)的计算式如下：式中，P1为第一功率，P2为第二功率，P1＞P2，SOCc为荷电状态区间限值。优选的，所述电动汽车日行驶里程数及其分布，以及所述电动汽车的最后一次返程时刻及其分布，均采用蒙特卡洛方法模拟得到。基于同一专利技术构思，本申请还提供了一种电动汽车充电模拟系统，包括：数据分布模块、数据输入模块和求解模块；所述数据分布模块，用于根据获取的电动汽车日行驶里程数及其分布，得到电动汽车入网时的荷电状态及其分布和充电功率及其分布；获取基于全景采集清洁能源的日数据和电动汽车的最后一次返程时刻及其分布，并将所述最后一次返程时刻其分布、清洁能源的日数据、电动汽车入网时的荷电状态其分布以及充电功率其分布输入预先建立的电动汽车有序充电模型；采用遗传算法对所述电动汽车有序充电模型求解，得到充电汽车在各时刻的充电功率；其中，所述电动汽车有序充电模型是基于总负荷曲线的峰谷差值最小并消纳清洁能源发电建立的。优选的，电动汽车充电模拟系统还包括建模模块；所述建模模块，用于以总负荷曲线的峰谷差值最小为目标函数，以系统能量平衡约束和与主网交换功率约束为约束条件，建立电动汽车有序充电模型；其中，所述系统能量平衡约束包括消纳所有清洁能源发电。与最接近的现有技术相比，本专利技术具有的有益效果如下：本专利技术提供了一种电动汽车充电模拟方法和系统，包括：根据获取的电动汽车日行驶里程数及其分布，得到电动汽车入网时的荷电状态及其分布和充电功率及其分布；获取基于全景采集清洁能源的日数据和电动汽车的最后一次返程时刻及其分布，并将最后一次返程时刻其分布、清洁能源的日数据、电动汽车入网时的荷电状态其分布以及充电功率其分布输入预先建立的电动汽车有序充电模型；采用遗传算法对电动汽车有序充电求解，得到充电汽车在各时刻的充电功率；其中，电动汽车有序充电模型是基于总负荷曲线的峰谷差值最小并消纳清洁能源发电建立的。本专利技术基于数据全景采集的清洁能源，建立以降低电网负荷峰谷差为目标的电动汽车有序充电特性模型，使得电动汽车用户选择避开用电高峰，以降低无序充电带来的不利影响，降低无序充电对电网造成的负担，达成“削峰填谷”的目的，并尽可能消纳清洁能源。附图说明图1为本专利技术提供的一种电动汽车充电模拟方法流程示意图；图2为本专利技术涉及的不同数量电动汽车无序充电负荷曲线图；图3为本专利技术涉及的光伏出力和基础负荷示意图；图4为本专利技术提供的100辆电动汽车有序充电负荷曲线示意图；图5为本专利技术提供的有序无序充电下日总负荷曲线示意图；图6为本专利技术涉及的遗传算法步骤示意图；图7为本专利技术涉及的数据全景采集方案设计示意图；图8为本专利技术提供的一种电动汽车充电模拟系统基本结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的详细说明。实施例1：清洁能源出力与电动汽车负荷同样具有分散、随机的特性，如果电动汽车充电负荷经过有序管理，不仅可以实现移峰填谷的效果，还可以起到平衡新能源出力间歇性的作用。因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车充电模拟方法，其特征在于，包括：/n根据获取的电动汽车日行驶里程数及其分布，得到电动汽车入网时的荷电状态及其分布和充电功率及其分布；/n获取基于全景采集清洁能源的日数据和电动汽车的最后一次返程时刻及其分布，并将所述最后一次返程时刻其分布、清洁能源的日数据、电动汽车入网时的荷电状态其分布以及充电功率其分布输入预先建立的电动汽车有序充电模型；/n采用遗传算法对所述电动汽车有序充电模型求解，得到充电汽车在各时刻的充电功率；/n其中，所述电动汽车有序充电模型是基于总负荷曲线的峰谷差值最小并消纳清洁能源发电建立的。/n

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车充电模拟方法，其特征在于，包括：
根据获取的电动汽车日行驶里程数及其分布，得到电动汽车入网时的荷电状态及其分布和充电功率及其分布；
获取基于全景采集清洁能源的日数据和电动汽车的最后一次返程时刻及其分布，并将所述最后一次返程时刻其分布、清洁能源的日数据、电动汽车入网时的荷电状态其分布以及充电功率其分布输入预先建立的电动汽车有序充电模型；
采用遗传算法对所述电动汽车有序充电模型求解，得到充电汽车在各时刻的充电功率；
其中，所述电动汽车有序充电模型是基于总负荷曲线的峰谷差值最小并消纳清洁能源发电建立的。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电动汽车有序充电模型的建立包括：
以总负荷曲线的峰谷差值最小为目标函数，以系统能量平衡约束和与主网交换功率约束为约束条件，建立电动汽车有序充电模型；
其中，所述系统能量平衡约束包括消纳所有清洁能源发电。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标函数如下式所示：



其中，f为目标函数，Pmax为负荷最大值，Pmax为负荷最小值。


4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所系统能量平衡约束的计算式如下：
Pgrid+PPV＝PEV+Pl
式中，Pgrid为与主网交换的电功率，PPV表示为清洁能源发电所得的电功率；Pl表示为基础负荷；PEV表示为电动汽车充放电功率。


5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述与主网交换功率约束的计算式如下：
Pgmin≤Pgrid≤Pgmax
式中，Pgrid为与主网交换的电功率，PBmax表示系统从电网购电最大功率，PBmin表示系统从电网购电最小功率。


6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电动汽车入网时的荷电状态的计算式如下：...

【专利技术属性】
技术研发人员：石坤，田世明，陈宋宋，周喜超，李源非，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网福建省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11