基于两阶段的区域电网电动汽车调峰优化调度方法技术

本发明专利技术公开了一种基于两阶段的区域电网电动汽车调峰优化调度方法，涉及区域智能电网领域。该调度方法根据电动汽车(Electric vehicle,EV)负荷运行特性进行分类，分别建立刚性、可调度、灵活型和智能换电4种EV负荷模型；考虑EV参与调峰的各项成本，基于模糊层次分析法（Fuzzy analytic hierarchy process,FAHP）给出EV调峰定价策略；在第一阶段以负荷峰谷差最小为目标，并在此目标下对EV调峰定价进行决策，以降低电力系统调峰容量调整区域电网负荷分布；在第二阶段依托第一阶段得到的调峰定价曲线，以EV用户充电费用最小为目标安排EV负荷。本发明专利技术相比于主流调度策略可以更有效缓解区域电网的调峰压力，降低成本，减少负荷峰谷差，提高风电光伏的消纳水平。提高风电光伏的消纳水平。提高风电光伏的消纳水平。

【技术实现步骤摘要】
基于两阶段的区域电网电动汽车调峰优化调度方法


[0001]本专利技术涉及区域智能电网领域，具体为一种基于两阶段的区域电网电动汽车调峰优化调度方法。

技术介绍

[0002]随着“双碳目标”的提出以及新能源大规模并网，电力系统发展面临巨大的挑战。目前我国多地供电形势紧张，电力系统等效负荷峰谷差在逐步增大，调峰压力也越来越大，需在用电高峰期实行错峰用电。EV作为一种新型负荷，具有可调度性和灵活性，既能将EV负荷转移到系统低谷时期，实现削峰填谷，又能通过EV馈电增强系统调峰能力。通过合理的激励引导EV充放电参与系统调峰具有重要意义，但是目前还没有成熟的EV参与调峰定价策略，相应的区域电网优化调度策略也有待进一步研究。因此，亟待建立一种电动汽车参与调峰定价策略的区域电网两阶段优化调度方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决电力系统等效负荷峰谷差与调峰压力逐步增大、EV参与调峰还没有成熟的定价策略以及EV参与调峰积极性不高的问题，提供了一种基于两阶段的区域电网电动汽车调峰优化调度方法。
[0004]本专利技术是通过如下技术方案来实现的：一种基于两阶段的区域电网电动汽车调峰优化调度方法，根据电动汽车(Electric vehicle,EV)负荷运行特性进行分类，分别建立刚性、可调度、灵活型和智能换电4种EV负荷模型；考虑EV参与调峰的各项成本，基于模糊层次分析法(Fuzzy analytic hierarchy process,FAHP)给出EV调峰定价策略；在第一阶段以负荷峰谷差最小为目标，并在此目标下对EV调峰定价进行决策，以降低电力系统调峰容量调整区域电网负荷分布；在第二阶段依托第一阶段得到的调峰定价曲线，以EV用户充电费用最小为目标安排EV负荷。该优化调度方法包括综述为：在对EV负荷进行分类建模的基础上，首先基于模糊层次分析法FAHP，计及各项成本给出EV参与调峰的定价策略及模型；然后利用两阶段优化对区域电网进行优化调度，第一阶段给出定价曲线，第二阶段在定价曲线基础上进行EV调峰优化调度，具体包括如下步骤：
[0005]1)将EV负荷分为刚性EV负荷、可调度EV负荷、灵活性EV负荷以及智能换电EV负荷；其中，刚性EV负荷与常规负荷接入电网特性相似，因此将其记为常规负荷；
[0006]①
可调度EV负荷的数学模型如下：
[0007][0008][0009][0010][0011]式中，是在t+1时必须增加的可调度EV负荷，表示t+1时刻增加的负荷，表示t+1时刻减少的负荷；P
c
表示可调度EV的充电功率；表示满足条件T0＝t+1和T
b
＞T的可调度EV数量；表示满足条件T0＝t+1和T
b
＜T的可调度EV数量；为满足条件T1＝t+1或C
b
＝C
l
的可调度EV数量；表示EV在下一时刻的实际负荷量；
[0012]②
灵活性EV负荷：
[0013][0014][0015]P
ev,c
＝C
s
[P1+P2‑
P0‑
P
lim
][0016]式中，P
c
表示灵活性EV充电功率；P
d
表示灵活性EV的放电功率；C
s
表示电池容量；P
ev,d
表示EV的放电容量；P
ev,c
表示EV充电容量；t0表示EV在停止工作最后一次并网的时间，此时它的荷电状态为P0；t
lim
表示灵活性EV可参与馈电调度的最大时间点；t2是用户期望离网的时间；P2是在离网时用户的荷电状态期望值；
[0017]③
智能换电EV负荷的数学模型如下：
[0018][0019][0020][0021][0022][0023]式中，x
n,t
是换电需求，为0时表示不需要换电，为1时表示需要换电；S
n,t
表示EV在t时刻的荷电状态；S
th
表示EV的荷电状态阈值；S
EV,t
为t时刻EV换电需求量；为t时刻EV换电需求量；分别表示t时刻开始充电和结束放电的电池数量；S
c,t+1
、S
d,t+1
分别表示t+1时刻处于C状态和D状态的电池数量；
[0024]2)建立计及成本的电动汽车FAHP调峰定价模型：
[0025]FAHP是一种将决策问题按照总目标以及评判准则进行求解权重系数的方法，此方法适用于不同的评估对象，但对于不同的决策因素以及目标函数，权重系数会发生改变。该方法对于本文量化需求关系、政府激励以及竞争关系三种评价指标、选择最优权重系数提供了依据，增加了定价的准确性：
[0026]①
EV参与调峰成本模型：
[0027]C＝C
Gi
+C
grid
+C
bat
+C
s
[0028]式中，C
Gi
、C
grid
、C
bat
、C
s
分别表示火电机组燃料成本、购电成本、锂电池运行与维护成本和场地建设成本；
[0029]a.火电机组燃料成本：
[0030][0031]式中，表示机组i在t时段的发电功率；a
i
,b
i
,c
i
表示机组i的燃料成本系数；
[0032]b.购电成本：
[0033][0034]式中，C
buy,t
表示分时购电单价；P
buy,t
表示区域电力系统在t时段的购电功率；
[0035]c.锂电池运行与维护成本：
[0036][0037][0038]式中，D
od
(t)表示锂电池在t时间段的放电深度；N
life
(t)表示锂电池在t时段放电深度为D
od
(t)下的循环寿命；C
inv
表示锂电池初始投资；P
bat
(t)表示锂电池充放电功率；E
LB
表示锂电池额定容量；K
ML
为锂电池的维护成本系数；
[0039]d.场地建设成本：
[0040]C
s
＝C
rjzl
+C
rjgz
+C
rjsb
[0041]式中，C
rjzl
表示日均场地租赁费用；C
rjgz
表示聚合商日均服务费用；C
rjsb
表示日均设备成本；
[0042]②
EV参与调峰定价模型：
[0043][0044]R＝KC
[0045]式中，D为货币之间的换算系数；L
h
为EV参与调峰的补偿价格；R为调峰的单位容量定价，θ(F
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于两阶段的区域电网电动汽车调峰优化调度方法，其特征在于：包括对EV负荷进行分类建模；首先基于模糊层次分析法FAHP，计及各项成本给出EV参与调峰的定价策略及模型；然后利用两阶段优化对区域电网进行优化调度，第一阶段给出定价曲线，第二阶段在定价曲线基础上进行EV调峰优化调度，具体包括如下步骤：1)将EV负荷分为刚性EV负荷、可调度EV负荷、灵活性EV负荷以及智能换电EV负荷；其中，刚性EV负荷记为常规负荷；
①
可调度EV负荷的数学模型如下：可调度EV负荷的数学模型如下：可调度EV负荷的数学模型如下：可调度EV负荷的数学模型如下：式中，是在t+1时必须增加的可调度EV负荷，表示t+1时刻增加的负荷，表示t+1时刻减少的负荷；P
c
表示可调度EV的充电功率；表示满足条件T0＝t+1和T
b
＞T的可调度EV数量；表示满足条件T0＝t+1和T
b
＜T的可调度EV数量；为满足条件T1＝t+1或C
b
＝C
l
的可调度EV数量；表示EV在下一时刻的实际负荷量；
②
灵活性EV负荷：灵活性EV负荷：P
ev,c
＝C
s
[P1+P2‑
P0‑
P
lim
]式中，P
c
表示灵活性EV充电功率；P
d
表示灵活性EV的放电功率；C
s
表示电池容量；P
ev,d
表示EV的放电容量；P
ev,c
表示EV充电容量；t0表示EV在停止工作最后一次并网的时间，此时它的荷电状态为P0；t
lim
表示灵活性EV可参与馈电调度的最大时间点；t2是用户期望离网的时间；P2是在离网时用户的荷电状态期望值；
③
智能换电EV负荷的数学模型如下：智能换电EV负荷的数学模型如下：智能换电EV负荷的数学模型如下：智能换电EV负荷的数学模型如下：智能换电EV负荷的数学模型如下：式中，x
n,t
是换电需求，为0时表示不需要换电，为1时表示需要换电；S
n,t
表示EV在t时刻
的荷电状态；S
th
表示EV的荷电状态阈值；S
EV,t
为t时刻EV换电需求量；为t时刻EV换电需求量；分别表示t时刻开始充电和结束放电的电池数量；S
c,t+1
、S
d,t+1
分别表示t+1时刻处于C状态和D状态的电池数量；2)建立计及成本的电动汽车FAHP调峰定价模型：FAHP对于量化需求关系、政府激励以及竞争关系三种评价指标，为选择最优权重系数提供了依据；
①
EV参与调峰成本模型：C＝C
Gi
+C
grid
+C
bat
+C
s
式中，C
Gi
、C
grid
、C
bat
、C
s
分别表示火电机组燃料成本、购电成本、锂电池运行与维护成本和场地建设成本；a.火电机组燃料成本：式中，表示机组i在t时段的发电功率；a
i
,b
i
,c
i
表示机组i的燃料成本系数；b.购电成本：式中，C
buy,t
表示分时购电单价；P
buy,t
表示区域电力系统在t时段的购电功率；c.锂电池运行与维护成本：c.锂电池运行与维护成本：式中，D
od
(t)表示锂电池在t时间段的放电深度；N
life
(t)表示锂电池在t时段放电深度为D
od
(t)下的循环寿命；C
inv
表示锂电池初始投资；P
bat
(t)表示锂电池充放电功率；E
LB
表示锂电池额定容量；K
ML
为锂电池的维护成本系数；d.场地建设成本：C
s
＝C
rjzl
+C
rjgz
+C
rjsb
式中，C
rjzl
表示日均场地租赁费用；C
rjgz
...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦文萍，杨镜司，姚宏民，景祥，张宇，朱志龙，黄倩，李晓舟，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：