一种基于最小化电能质量模型的电动汽车充电站动态定价方法技术

本发明专利技术涉及一种基于最小化电能质量模型的电动汽车充电站动态定价方法，主要针对区域内存在多个国家电网电动汽车充电站的情况，以充电站历史运营数据为基础，考虑电动汽车充电需求在时间上的变化，加入充电站容量约束，对电动汽车用户充电去向进行可选项建模分析，通过制定合理的服务费价格，达到调控电能质量的效果，使得电动汽车负载接入电网造成的网损和电压偏移影响最小。电压偏移影响最小。电压偏移影响最小。

【技术实现步骤摘要】
一种基于最小化电能质量模型的电动汽车充电站动态定价方法


[0001]本专利技术涉及一种基于最小化电能质量模型的电动汽车充电站动态定价方法， 用于多个电动汽车充电站的服务费价格制定，以影响不同时间段电动汽车用户 对充电站的选择，即电动汽车负载接入配电网的不同状态，达到调控电动汽车 负载造成的电网电能质量。

技术介绍

[0002]电动汽车数量增长迅速，充电需求也大量增加，充电功率提高迅速。而电动汽车作为大负载若在同一时间段大规模接入电网，将会影响电网的安全稳定运行。因此需要引导电动汽车进行有序充电，通过调节充电站价格，可以引导用户进行不同时间段，不同站点进行充电，通过改变负载状态改变电网潮流，减小电动汽车负载对电网造成的影响。
[0003]针对电动汽车与电网交互及其价格设定策略，主要利用凸优化理论、数据负荷预测等方式实现，通过用户的需求响应，制定合理的价格。但目前研究未关注到在同一运营商多个充电站的场景下，如何调整服务费价格来对电动汽车用户对充电站的选择进行干预，从而使电动汽车接入电网造成的电能质量影响最小。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要针对区域内存在多个国家电网电动汽车充电站的情况，以充电站历史运营数据为基础，根据电动汽车用户去往不同充电站充电的综合成本模拟用户的需求响应，通过制定合理的服务费价格，达到调控电能质量的效果，使得电动汽车负载接入电网造成的网损和电压偏移影响最小。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种基于最小化电能质量模型 的电动汽车充电站动态定价方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、根据充电站历史运营数据，获得具有充电需求的电动汽车在区域中的概率分布，随机生成符合特定概率分布的电动汽车充电开始时间cstartT、充电时长cT以及充电电量cSOC。
[0008]步骤2、根据电动汽车距离充电站距离、充电电量cSOC以及充电站的服务费定价构成电动汽车用户对于充电站选择的综合成本。建立电动汽车在时间段t 内充电去向的M+2种可选项，M表示充电站集合数量，分别为选择充电网络内的充电站进行充电、离开目前充电网络以及等待下一个时间段再进行充电，其选择意愿可表示为：
[0009][0010]其中，下标t均表示在时间段t内，w
ij,t
表示电动汽车i到充电站j充电的意愿，w
outi,t
表示电动汽车i离开规划定价充电网络去其他充电站进行充电的意愿，w
waiti,t
表示电动汽车等待在下一时间段进行充电的意愿。
[0011]在规划定价充电网络内，电动汽车选择充电站的意愿与到各个充电站的综合成本
成反比：
[0012][0013]其中，cost
ij,t
表示电动汽车i到充电站j充电的综合成本。w
outi,t
与w
waiti,t
服从均匀分布，可根据假设设定分布参数。
[0014]步骤3、根据步骤2中电动汽车在时间段t内充电去向的M+2种可选项，选择意愿最大的可选项去充电：
[0015][0016][0017]其中，N表示电动汽车集合，M表示充电站集合，S
i,t
表示电动汽车i选择的可选项编号，S
i,c,t
为由S
i,t
转化而来的二进制形式，T
i,t
表示选择可选项时的最大意愿值大小。
[0018]步骤4、根据步骤3中电动汽车在时间段t内选择的可选项，由于充电站有容量限制，并不是所有到达充电站的电动汽车都能够直接进行充电，充电站容量与功率约束可表示为：
[0019][0020]其中，fc
j,t
表示充电站j可用充电桩数量，uc
j,t
表示充电站j正在使用充电桩数量，表示充电站j充电桩总数。
[0021]步骤5、根据步骤4中充电站容量约束，假设在充电站还有可用充电桩的情况下，离充电站较近的电动汽车将在该充电站进行充电。离站较远且第一意愿为该站的电动汽车去到该站的充电意愿应置零，并且面临充电站阻塞的情况，这部分电动汽车将进行转移或等待，回到步骤4，进行再次计算剩下的可选项意愿。
[0022]步骤6、通过迭代可得到各个充电站最终将对哪些电动汽车提供充电服务，此时各个充电站负荷可表示为：
[0023][0024]步骤7、根据步骤6中充电站电动负荷，确定配电网中接入的电动汽车负载；根据配电网潮流模型，得到各个时间段的配电网网损P
Loss,t
以及各节点电压偏移V
D,t
：
[0025][0026][0027][0028]其中，N
d
表示配电网节点集合，P
SUBt
表示配电网注入功率，P
Dk,t
、Q
Dk,t
表示配电网节点k基础有功和无功负载，P
i,t
、Q
i,t
表示电动汽车i充电有功和无功功率，V
k,t
表示配电网节点k的电压，V0表示配电网节点k的标准电压，G
kh,t
和B
kh,t
表示配电网节点k与节点h之间的电导和电纳，θ
kh,t
表示配电网节点k与节点h之间的电压相角偏差。
[0029]步骤8、以各节点功率负载上限、配电网潮流平衡、电动汽车充电去向可选项选择归路、充电站容量、服务费设定价格区间为约束条件，以各充电站服务费价格为优化变量，配电网网损和电压平均偏移为目标函数，搭建最小化电能质量影响模型，进行区域内各个充电站的服务费最优定价；其中最小化电能质量影响优化模型为：
[0030][0031][0032]其中，α为多目标优化中的权重系数，表示充电站j在时间段t内能够服务的电动汽车上限，表示配电网节点k在时间段t内能够承受的有功功率上限；此处目标函数意义为最小化配电网网损以及电压偏移，其中的优化变量为price。
[0033]进一步地，所述步骤1中，利用分布拟合、SVR或神经网络等方法获得充电需求指标的电动汽车在区域中的概率分布。
[0034]进一步地，所述步骤1中充电站历史运营数据包括电动汽车充电电量需求、充电站点、充电时间、充电站收取费用；拟合的概率分布应为在定义域上的分布。
[0035]进一步地，所述步骤2中电动汽车用户对于充电站选择的综合成本由该电动汽车到达充电站距离成本以及支付服务费构成：
[0036]cost
ij,t
＝α*d
ij,t
+cSOC
i,t
*price
j,t
[0037]其中，cost
ij,t
表示电动汽车i到充电站j充电的综合成本，d
ij,t
表示电动汽车i到充电站j的距离，cSOC
i,t
表示电动汽车i待充电量，price
j,t...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于最小化电能质量模型的电动汽车充电站动态定价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、根据充电站历史运营数据，获得具有充电需求的电动汽车在某区域中的概率分布，随机生成符合特定概率分布的电动汽车充电开始时间cstartT、充电时长cT以及充电电量cSOC；步骤2、根据电动汽车距离充电站距离、充电电量cSOC以及充电站的服务费定价构成电动汽车用户对于充电站选择的综合成本，建立电动汽车在时间段t内充电去向的M+2种可选项，M表示充电站集合数量，分别为选择充电网络内的充电站进行充电、离开目前充电网络以及等待下一个时间段再进行充电，其选择意愿可表示为：其中，下标t均表示在时间段t内，w
ij，t
表示t时间段内电动汽车i到充电站j充电的意愿，w
out，t
表示t时间段内电动汽车i离开规划定价充电网络去其他充电站进行充电的意愿，w
waiti，t
表示t时间段内电动汽车等待在下一时间段进行充电的意愿，在规划定价充电网络内，电动汽车选择充电站的意愿与到各个充电站的综合成本成反比：其中，cost
ij，t
表示电动汽车i到充电站j充电的综合成本，w
outi，t
与w
waiti，t
服从均匀分布，可根据假设设定分布参数；步骤3、根据步骤2中电动汽车在时间段t内充电去向的M+2种可选项，选择意愿最大的可选项去充电：可选项去充电：其中，N表示电动汽车集合，M表示充电站集合，T
i，t
表示选择可选项时的最大意愿值大小，S
i，t
表示电动汽车i选择的可选项编号，S
i，c，t
为由S
i，t
转化而来的二进制形式，其主要表示在可选项编号内，该编号是否对应最大意愿值，如是，则将该值取1；步骤4、根据步骤3中电动汽车在时间段t内选择的可选项，由于充电站有容量限制，并不是所有到达充电站的电动汽车都能够直接进行充电，充电站容量约束可表示为：其中，fc
j，t
表示充电站j可用充电桩数量，uc
j，t
表示t时间内充电站j正在使用充电桩数量，表示充电站j充电桩总数；步骤5、根据步骤4中充电站容量约束，假设在充电站还有可用充电桩的情况下，将充电站附近的电动汽车代入步骤4的算法，离充电站较近的电动汽车将在该充电站进行充电，并将其最大意愿值取1，离站较远且第一意愿为该站的电动汽车去到该站的充电意愿应置零，并且面临充电站阻塞的情况，这部分电动汽车将进行转移或等待，回到步骤4，进行再次计
算剩下的可选项意愿；步骤6、通过迭代可得到各个充电站最终将对哪些电动汽车提供充电服务，此时各个充电站负荷可表示为：步骤7、根据步骤6中充电站电动负荷，确定配电网中接入的电动汽车负载...

【专利技术属性】
技术研发人员：王绍荃，钟尚染，陈晓雷，杨迁，林道总，李国胜，叶青旭，项胜乙，孙浩迈，宋明阳，计安挺，王忠振，
申请(专利权)人：浙江图盛输变电工程有限公司温州科技分公司，
类型：发明
国别省市：