一种聚合多类型电动汽车的虚拟电厂日前调度方法技术

本发明专利技术公开了一种聚合多类型电动汽车的虚拟电厂日前调度方法，获取计算模型的输入数据，建立虚拟电厂经济调度目标函数和虚拟电厂经济调度约束条件，构造上层优化模型作为虚拟电厂运营商的优化模型；构造下层优化模型作为充电型电动汽车充放电策略优化模型；对虚拟电厂运营商的优化模型和充电型电动汽车充放电策略优化模型进行求解；将最优解作为虚拟电厂的优化调度结果，实现优化调度。本发明专利技术方法使得虚拟电厂的整体运行经济性得到有效保证，同时有效保障了充电型电动汽车的利益。

【技术实现步骤摘要】
一种聚合多类型电动汽车的虚拟电厂日前调度方法
本专利技术属于虚拟电厂优化调度
，具体涉及一种聚合多类型电动汽车的虚拟电厂日前调度方法。
技术介绍
近些年来，为了应对化石能源危机以及燃油汽车尾气排放造成的环境恶化问题，我国开始大力发展电动汽车产业大规模电动汽车接入电力系统产生的随机充电负荷对电力系统的规划与运行造成巨大的影响。电动汽车的无序充电与电网负荷叠加将改变常见的负荷形状，导致电网电压调节困难，变压器过载，危害电力系统安全、经济运行。换电型电动汽车由于具有快速更换动力电池的优势，成为充电型电动汽车的补充，在动力电池快充技术获得突破性进展前，二者将会长期共存。已有研究大多仅针对充电型电动汽车或换电型电动汽车中的其中一种进行充放电优化，鲜有研究考虑对两类电动汽车进行联合调度。本专利技术利用虚拟电厂技术同时聚合充电桩、换电站及分布式光伏，克服个体的容量限制，作为整体参与日前能量市场交易，同时考虑主网的削峰需求，在峰荷时段响应主网的削峰信号，削减电动汽车充电功率，或者使电动汽车进行反向放电。两类电动汽车的充放电管理有明显的不同。换电型电动汽车本身不受虚拟电厂的控制，而是通过换电站内的动力电池对其实现间接控制。对于充电型电动汽车，当其接入充电桩后，虚拟电厂可以通过远程通信系统对其直接控制，但该类电动汽车车主可以自由选择是否接受虚拟电厂的控制，因此如何吸引其参与虚拟电厂的调度备受重视。已有研究大都以系统整体的运行经济性为目标，往往难以保证电动汽车车主的自身利益。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种聚合多类型电动汽车的虚拟电厂日前调度方法，可以在保证整个系统运行经济性的同时，保证充电型电动汽车车主的利益，为电动汽车的充放电管理提供依据。本专利技术采用以下技术方案：一种聚合多类型电动汽车的虚拟电厂日前调度方法，包括以下步骤：S1、获取计算模型的输入数据，包括分布式光伏发电预测数据、电力市场数据、两类电动汽车的动力电池参数及历史统计数据、换电站相关数据；S2、根据步骤S1获取的数据建立虚拟电厂经济调度目标函数和虚拟电厂经济调度约束条件，构造上层优化模型作为虚拟电厂运营商的优化模型；S3、根据步骤S1获取的数据建立充电型电动汽车自调度目标函数和充电型电动汽车自调度约束条件，构造下层优化模型作为充电型电动汽车充放电策略优化模型；S4、对步骤S2和步骤S3建立的虚拟电厂运营商的优化模型和充电型电动汽车充放电策略优化模型进行求解；S5、将步骤S4的最优解作为虚拟电厂的优化调度结果，实现优化调度。具体的，步骤S1中，分布式光伏发电预测数据：分布式光伏预测出力；电力市场数据：日前能量市场电价；削峰时段、补偿价格及基线功率；电动汽车参数、历史统计数据、设置参数：两类电动汽车动力电池额定容量、荷电状态上下限、最大充放电功率、充放电效率；基于该区域电动汽车的统计数据确定电动汽车到达该区域的分布规律，包括到达时间、动力电池初始荷电状态、停留时间、期望的动力电池荷电状态；换电站相关参数：换电站储备电池参数，认为储备电池与电动汽车动力电池参数相同；换电型电动汽车更换动力电池的电价及虚拟电厂给予其的电量不足的补偿价格；储备电池初始荷电状态。具体的，步骤S2中，虚拟电厂经济调度目标函数包括：虚拟电厂在日前能量市场的购售电成本、换电站的换电收益及向换电型电动汽车车主支付的电量不足补偿、充电型电动汽车车主支付的充电费用及获得的放电补偿、电网提供的削峰补偿，具体为：minCgrid-Cpev-Cbs-Cps其中，ΔT表示调度时段长度，N表示充电型电动汽车集合，Ta,n表示充电型电动汽车充电时段，Mres表示换电站储备电池集合，Marr表示换电型电动汽车动力电池集合，Mb＝Marr∪Mres，下标t表示第t时段，下标n表示第n辆充电型电动汽车，下标m表示第m个换电型电动汽车动力电池或换电站储备电池。Cgrid表示虚拟电厂在日前能量市场的购售电成本，Cpev表示充电型电动汽车车主支付的充电费用及获得的放电补偿，Cbs表示换电站的换电收益及向换电型电动汽车车主支付的电量不足补偿，Cps表示电网给予虚拟电厂的削峰补偿。表示日前能量市场电价，Ptb与Pts分别表示虚拟电厂在第t时段的购售电功率，与分别表示第n辆充电型电动汽车第t时段的充放电功率，表示充电型电动汽车第t时段充放电价格，Ta,n表示第n辆充电型电动汽车充电时段，πbev表示换电型电动汽车换电电价，表示第m个动力电池换上车时的实际荷电状态，表示第m个动力电池剩余荷电状态，表示第m个动力电池额定容量，Dm,def表示由于换上不满电电池给予车主的补偿费用，ζ表示削峰补偿价格，与分别表示第t时段基准购售电功率，Tpc表示削峰时段。具体的，步骤S2中，虚拟电厂经济调度约束条件包括：联络线功率约束其中，表示虚拟电厂与主网间的联络线的传输功率上限，与分别表示第t时段的购售电状态；购售电状态互斥约束光伏发电出力约束0≤Ptpv≤Ptpv,pre其中，Ptpv,pre表示光伏日前预测出力，Ptpv表示光伏实际出力；换电站储备电池及换电型电动汽车动力电池荷电状态动态过程其中，表示第m个动力电池第t时段荷电状态，表示第m个换电型电动汽车到达换电站的时刻，与分别表示第m个动力电池第t时段的充放电功率，与分别表示第m个动力电池的充放电效率，表示第m个电池的初始荷电状态；换电站储备电池及换电型电动汽车动力电池荷电状态约束其中，与分别表示第m个动力电池的荷电状态上下限；换电站储备电池及换电型电动汽车动力电池充放电功率约束其中，与分别表示第m个动力电池的额定充放电功率。换电型电动汽车未到达换电站时，其动力电池充放电功率认为时0；各时段电动汽车换电需求约束其中，st,m表示第m个动力电池第t时段的换电标志，为1表示该时段该电池被换上车，不再可控，反之可控。表示第t时段的换电需求；动力电池可控状态持续约束其中，γt,m表示电动汽车第m个动力电池第t时段的可控性标志；储备电池始末荷电状态一致约束换电站向换电型电动汽车车主支付的电量不足补偿表示为虚拟电厂功率平衡约束充电型电动汽车充放电价格约束其中，πpev,min与πpev,max分别表示充放电价格的上下限。具体的，步骤S3中，充电型电动汽车自调度目标函数具体为：其中，为充电型电动汽车第t时段充放电价格，与为分别表示第n辆充电型电动汽车第t时段的充放电功率，ΔT为调度时段长度。具体的，步骤S3中，充电型电动汽车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合多类型电动汽车的虚拟电厂日前调度方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、获取计算模型的输入数据，包括分布式光伏发电预测数据、电力市场数据、两类电动汽车的动力电池参数及历史统计数据、换电站相关数据；/nS2、根据步骤S1获取的数据建立虚拟电厂经济调度目标函数和虚拟电厂经济调度约束条件，构造上层优化模型作为虚拟电厂运营商的优化模型；/nS3、根据步骤S1获取的数据建立充电型电动汽车自调度目标函数和充电型电动汽车自调度约束条件，构造下层优化模型作为充电型电动汽车充放电策略优化模型；/nS4、对步骤S2和步骤S3建立的虚拟电厂运营商的优化模型和充电型电动汽车充放电策略优化模型进行求解；/nS5、将步骤S4的最优解作为虚拟电厂的优化调度结果，实现优化调度。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚合多类型电动汽车的虚拟电厂日前调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取计算模型的输入数据，包括分布式光伏发电预测数据、电力市场数据、两类电动汽车的动力电池参数及历史统计数据、换电站相关数据；
S2、根据步骤S1获取的数据建立虚拟电厂经济调度目标函数和虚拟电厂经济调度约束条件，构造上层优化模型作为虚拟电厂运营商的优化模型；
S3、根据步骤S1获取的数据建立充电型电动汽车自调度目标函数和充电型电动汽车自调度约束条件，构造下层优化模型作为充电型电动汽车充放电策略优化模型；
S4、对步骤S2和步骤S3建立的虚拟电厂运营商的优化模型和充电型电动汽车充放电策略优化模型进行求解；
S5、将步骤S4的最优解作为虚拟电厂的优化调度结果，实现优化调度。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，分布式光伏发电预测数据：分布式光伏预测出力；
电力市场数据：日前能量市场电价；削峰时段、补偿价格及基线功率；
电动汽车参数、历史统计数据、设置参数：两类电动汽车动力电池额定容量、荷电状态上下限、最大充放电功率、充放电效率；基于该区域电动汽车的统计数据确定电动汽车到达该区域的分布规律，包括到达时间、动力电池初始荷电状态、停留时间、期望的动力电池荷电状态；
换电站相关参数：换电站储备电池参数，认为储备电池与电动汽车动力电池参数相同；换电型电动汽车更换动力电池的电价及虚拟电厂给予其的电量不足的补偿价格；储备电池初始荷电状态。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，虚拟电厂经济调度目标函数包括：虚拟电厂在日前能量市场的购售电成本、换电站的换电收益及向换电型电动汽车车主支付的电量不足补偿、充电型电动汽车车主支付的充电费用及获得的放电补偿、电网提供的削峰补偿，具体为：
minCgrid-Cpev-Cbs-Cps












其中，ΔT表示调度时段长度，N表示充电型电动汽车集合，Ta,n表示充电型电动汽车充电时段，Mres表示换电站储备电池集合，Marr表示换电型电动汽车动力电池集合，Mb＝Marr∪Mres，下标t表示第t时段，下标n表示第n辆充电型电动汽车，下标m表示第m个换电型电动汽车动力电池或换电站储备电池；Cgrid表示虚拟电厂在日前能量市场的购售电成本，Cpev表示充电型电动汽车车主支付的充电费用及获得的放电补偿，Cbs表示换电站的换电收益及向换电型电动汽车车主支付的电量不足补偿，Cps表示电网给予虚拟电厂的削峰补偿；表示日前能量市场电价，Ptb与Pts分别表示虚拟电厂在第t时段的购售电功率，与分别表示第n辆充电型电动汽车第t时段的充放电功率，表示充电型电动汽车第t时段充放电价格，Ta,n表示第n辆充电型电动汽车充电时段，πbev表示换电型电动汽车换电电价，表示第m个动力电池换上车时的实际荷电状态，表示第m个动力电池剩余荷电状态，表示第m个动力电池额定容量，Dm,def表示由于换上不满电电池给予车主的补偿费用，ζ表示削峰补偿价格，与分别表示第t时段基准购售电功率，Tpc表示削峰时段。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，虚拟电厂经济调度约束条件包括：
联络线功率约束






其中，表示虚拟电厂与主网间的联络线的传输功率上限，与分别表示第t时段的购售电状态；
购售电状态互斥约束



光伏发电出力约束



其中，Ptpv,pre表示光伏日前预测出力，Ptpv表示光伏实际出力；
换电站储备电池及换电型电动汽车动力电池荷电状态动态过程






其中，表示第m个动力电池第t时段荷电状态，表示第m个换...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建学，杨帆，魏景东，张子龙，赵佩绮，贠保记，
申请(专利权)人：西安交通大学，西安西瑞控制技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61