基于时空双层优化的电动汽车有序充放电调度模型及算法制造技术

本发明专利技术涉及一种基于时空双层优化的电动汽车有序充放电调度模型，其特征在于：包括上层时间尺度模型及下层空间调度模型，充放电电量作为上层时间调度优化和下层空间调度优化的连接变量，在进行实时空间分配调度时按照日计划各时段的充放电量分配充电车辆数，实现电量的供需平衡。在时间上实现24时段实时电动汽车充放电优化控制；空间上将V2G调度计划具体到各接入点，按照时上层时间制定的充放电计划选取合适节点作为充放电接入点，实现配电系统网络损耗最小化。网络损耗最小化。网络损耗最小化。

【技术实现步骤摘要】
基于时空双层优化的电动汽车有序充放电调度模型及算法


[0001]本专利技术属于电动汽车充放电领域，涉及一种基于时空双层优化的电动汽车有序充放电调度模型及其算法。

技术介绍

[0002]近年来，在中央和地方各级政府的政策支持下，我国电动汽车产业蓬勃发展。以清洁电力作为动力源的电动汽车，能够有效地减少化石燃料的使用和降低碳排放量水平。据工业和信息化部电动汽车发展战略研究报告预测，2030年我国电动汽车保有量将达到8000万辆。规模如此庞大的电动汽车，若采用无序充电方式，将对电网带来诸多不利影响，如加重电网负担、系统网损增加、电能质量下降等。
[0003]由此，需研究电动汽车的充电负荷模型，对电动汽车充电行为进行时间和空间维度的双层调度和控制，实现电动汽车与电网的双向能量交换和互动，改善电网负荷特性，降低需求侧峰谷差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有技术的不足，提供一种基于时空双层优化的电动汽车有序充放电调度模型及其算法。
[0005]本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种基于时空双层优化的电动汽车有序充放电调度模型，其特征在于：包括上层时间尺度模型及下层空间调度模型，所述的上层时间尺度模型用于考虑电动汽车的集群时间分布特性，以系统等效负荷波动最小以及电动汽车车主的充放电收益最大化为目标，确定不同优化时段电动汽车的充放电功率量；
[0007]所述的下层空间调度模型以上层时间尺度模型的结果为基础，用于以系统有功网损最小化为目标，根据电动汽车的充放电的空间分布特性，制定各电动汽车的有序充放电分配调度计划。
[0008]而且，所述的上层时间尺度模型包括目标函数和约束条件两部分；
[0009]所述目标函数有2个，一是最小化系统等效负荷波动目标函数，二是最大化用户侧的充放电收益为目标函数；所述约束条件由四个组成，一是电池充放电功率约束，二是电池荷电状态值(SOC)约束，三是用户出行时间约束，四是各个时段电动汽车充放电数量约束。
[0010]而且，所述的最小化系统等效负荷波动目标函数为：
[0011][0012]在有序充放电方式下，参数定义如下：一天的时长：T；一天中的采样点总数：
[0013]N
k
，即24；平均负荷功率：P
av
(t)；t时段系统的等效负荷功率：P
s
(t)；
[0014]t时段系统的负荷功率：P(t)；t时段系统的电动汽车充放电功率：P
ev
(t)；
[0015]所述的最大化用户侧的充放电收益目标函数为：
[0016][0017]式中，其中参数如下：t时段电动汽车车主参与V2G放电时的电价：q(t)；t时段每个时段的充放电时间：Δt；t时段电动汽车的放电电动汽车车主充电的价格：r(t)；
[0018]和充电的电量：P
dis
(t)和P
ch
(t)；电动汽车参与V2G的电池损耗补偿成本，为固定成本：C
loss
；
[0019]而且，所述的电池充放电功率约束条件为：
[0020][0021]式中，参数定义如下：电动汽车每小时的充放电功率：P(t)；最大充电功率：P(t)
c,max
，取12kW；最大放电功率：P(t)
d,max
，为30kW；
[0022]所述的电池荷电状态值约束条件为：
[0023]SOC
min
≤SOC(i)≤SOC
max
[0024]Q
m
·
SOC(t+1)＝Q
m
·
SOC(t)+P
c
(t)
·
Δt
·
η
c-P
d
(t)
·
Δt/η
d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0025]式中，参数定义如下：
[0026]第i台电动汽车的荷电状态：SOC(i)；电动汽车荷电状态值的上下限：SOC
max
和SOC
min
；电动汽车的电池容量：Q
m
；电动汽车电池的充电和放电效率：η
c
和η
d
；
[0027]所述用户出行时间约束条件为：
[0028]设定一天中8:00-9:00和17:00-18:00电动汽车处于行驶离网状态，不参加与电网的互动；
[0029]所述各个时段电动汽车充放电数量约束条件为：
[0030][0031]式中，参数定义如下：
[0032]t时段处在充电和放电状态的电动汽车数量：N
c
(t)和N
d
(t)；t时段的电动汽车总数：N
max
。
[0033]而且，所述下层空间调度模型的目标函数为最小网损率目标函数，其为：
[0034][0035]式中，参数定义如下：配电网中线路的总支路数：L；配电网中的线路l的电阻值：R
l
；配电网中流过线路l的电流值：采样和调控的时间段长：Δt。
[0036]而且，所述下层空间调度模型的约束条件由三个组成，一是节点潮流方程约束，二是支路潮流约束，三是节点电压幅值约束；
[0037]所述的节点潮流方程约束条件为：
[0038][0039]式中，参数定义如下：
[0040]节点i的有功和无功功率不平衡量ΔP
i
和ΔQ
i
：节点i的电压幅值：U
i
；配电网节点总数：N
b
；节点i注入的有功和无功功率：P
i
和Q
i
；i和j之间的电导、电纳和相角差G
ij
、B
ij
、δ
ij
；
[0041]所述的支路潮流约束条件为：
[0042][0043]式中，参数定义如下：
[0044]支路l传输的有功和无功功率：P
l
、Q
l
；支路传输功率的有功和无功功率上下限：P
lmax
、P
lmin
、支路l的有功和无功功率变化值：ΔP
l
和ΔQ
l
；
[0045]所述的节点电压幅值约束条件为：
[0046][0047]式中，参数定义如下：
[0048]节点i的电压幅值及其上下限：U
i
、
[0049]所述的各节点电动汽车的充放电数量约束条件为：
[0050][0051]式中，参数定义如下：
[0052]t时段节点i参与电网互动的电动汽车数量和上限值：N
i
(t)和
[0053]一种基于时空双层优化的电动汽车有序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时空双层优化的电动汽车有序充放电调度模型，其特征在于：包括上层时间尺度模型及下层空间调度模型，所述的上层时间尺度模型用于考虑电动汽车的集群时间分布特性，以系统等效负荷波动最小以及电动汽车车主的充放电收益最大化为目标，确定不同优化时段电动汽车的充放电功率量；所述的下层空间调度模型以上层时间尺度模型的结果为基础，用于以系统有功网损最小化为目标，根据电动汽车的充放电的空间分布特性，制定各电动汽车的有序充放电分配调度计划。2.根据权利要求1所述的一种基于时空双层优化的电动汽车有序充放电调度模型，其特征在于：所述的上层时间尺度模型包括目标函数和约束条件两部分；所述目标函数有2个，一是最小化系统等效负荷波动目标函数，二是最大化用户侧的充放电收益为目标函数；所述约束条件由四个组成，一是电池充放电功率约束，二是电池荷电状态值(SOC)约束，三是用户出行时间约束，四是各个时段电动汽车充放电数量约束。3.根据权利要求2所述的一种基于时空双层优化的电动汽车有序充放电调度模型，其特征在于：所述的最小化系统等效负荷波动目标函数为：在有序充放电方式下，参数定义如下：一天的时长：T；一天中的采样点总数：N
k
，即24；平均负荷功率：P
av
(t)；t时段系统的等效负荷功率：P
s
(t)；t时段系统的负荷功率：P(t)；t时段系统的电动汽车充放电功率：P
ev
(t)；所述的最大化用户侧的充放电收益目标函数为：式中，其中参数如下：t时段电动汽车车主参与V2G放电时的电价：q(t)；t时段电动汽车车主充电的价格：r(t)；每个时段的充放电时间：Δt；t时段电动汽车的放电和充电的电量：P
dis
(t)和P
ch
(t)；电动汽车参与V2G的电池损耗补偿成本，为固定成本：C
loss
。4.根据权利要求2所述的一种基于时空双层优化的电动汽车有序充放电调度模型，其特征在于：所述的电池充放电功率约束条件为：式中，参数定义如下：电动汽车每小时的充放电功率：P(t)；最大充电功率：P(t)
c,max
，取12kW；最大放电功率：P(t)
d,max
，为30kW；所述的电池荷电状态值约束条件为：SOC
min
≤SOC(i)≤SOC
max
Q
m
·
SOC(t+1)＝Q
m
·
SOC(t)+P
c
(t)
·
Δt
·
η
c-P
d
(t)
·
Δt/η
d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，参数定义如下：第i台电动汽车的荷电状态：SOC(i)；电动汽车荷电状态值的上下限：SOC
max
和SOC
min
；电动汽车的电池容量：Q
m
；电动汽车电池的充电和放电效率：η
c
和η
d
；所述用户出行时间约束条件为：设定一天中8:00-9:00和17:00-18:00电动汽车处于行驶离网状态，不参加与电网的互动；所述各个时段电动汽车充放电数量约束条件为：式中，参数定义如下：t时段处在充电和放电状态的电动汽车数量：N
c
(t)和N
d
(t)；t时段的电动汽车总数：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟东，李磊，李晓辉，赵新，刘小琛，张剑，谢秦，李丹，赵庆来，陈彬，杨光，刘洋洋，邹琪，梁彬，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司电力科学研究院国网天津市电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：