基于动态区域调度电价的电动汽车V2G调控方法技术

本发明专利技术公开了一种基于动态区域调度电价的电动汽车V2G调控方法，包括以下步骤：根据电动汽车出行行为模拟预测模型结果，获取电动汽车充放电需求时空分布特性；构建电动汽车充电需求模型；计及区域电网运行状态差异性和电动汽车入网情况，提出区域调度电价动态更新策略；考虑配电网运营商、电动汽车集成商和电动汽车用户多利益主体诉求，构建电动汽车充放电调控模型；设计配电网运营商、电动汽车集成商和电动汽车用户多主体成本效益分析方案，根据经济成本分析结果迭代寻优，实现电动汽车充放电优化调控。本发明专利技术电动汽车调控方法能够有效缩小区域电网负荷偏差，降低电动汽车集成商运行成本，减少电动汽车用户充电费用，提高系统运行安全性和经济性。运行安全性和经济性。运行安全性和经济性。

V2G regulation method of electric vehicle based on dynamic regional dispatching electricity price

【技术实现步骤摘要】
基于动态区域调度电价的电动汽车V2G调控方法


[0001]本专利技术涉及电力系统运行调度领域，具体地说，涉及一种基于动态区域调度电价的电动汽车V2G调控方法。

技术介绍

[0002]电动汽车(Electric Vehicle，EV)因具有高效节能、低碳环保等显著优点得以迅速发展和普及，然而，大量电动汽车无序充电行为可能会给电网带来线路与变压器过载、负荷峰谷差拉大及电能质量恶化等问题，对电力系统的安全优质和经济运行带来极大挑战。在电动汽车车联网(Vehicle to grid，V2G)技术快速发展和应用的背景下，电动汽车作为高度灵活性的移动储能单元，具备源、荷双重属性，在平抑电网负荷波动、改善电网电能质量、参与电网辅助服务及提高用户经济效益等方面拥有巨大潜力，通过合理的充放电调控，能够有效缓解电动汽车充电负荷对电网的负面影响，提高电力系统运行安全性和经济性。
[0003]目前，针对电动汽车V2G优化调控策略的相关研究中，主要集中于时间维度，通过引导改变电动汽车充电功率时间分布以实现相应目标，但鲜有基于空间维度和时间维度电价信号的电动汽车有序充放电引导策略。实际上，电力系统各空间区域的电网基础设施和运行状态具有一定差异性，区域电网统一电价信号机制一方面难以充分发挥电动汽车V2G调控潜力，另一方面可能会导致电动汽车充放电负荷空间分布不合理，出现局部区域线路、变压器过载等情况。因此，亟需一种能够有效调控电动汽车充放电行为，实现系统安全、经济效益最大化，促进系统各利益主体互利共赢的基于动态区域调度电价的电动汽车V2G调控方法出现。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有电动汽车V2G优化调控策略可能导致电动汽车充放电负荷空间分布不合理、局部区域过载的问题，提出一种基于动态区域调度电价的电动汽车V2G调控方法，改善区域电网负荷特性，提高系统运行安全性和经济性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种基于动态区域调度电价的电动汽车V2G调控方法，包括如下具体步骤：
[0007]S1、根据地块功能性质划分系统区域并结合电动汽车出行链结构，构建电动汽车出行行为模拟预测模型，获取电动汽车充放电需求时空分布特性；
[0008]S2、根据调控时间自适应调整电动汽车电池荷电状态下限，构建电动汽车充电需求模型；
[0009]S3、计及区域电网运行状态差异性和电动汽车入网情况，在电网峰谷分时电价的基础上，提出融合电网时空信息的区域调度电价动态更新策略；
[0010]S4、对配电网运营商、电动汽车集成商和电动汽车用户各利益主体优化目标进行归一化处理，并采用加权系数法线性加权得到电动汽车充放电调控模型的综合优化目标函数，构建考虑配电网运营商、电动汽车集成商和电动汽车用户多利益主体的电动汽车充放
电调控模型；
[0011]S5、考虑分析配电网运营商参与调控后的成本及效益，分析比较电动汽车集成商参与调控前后的售卖电价及电动汽车用户参与调控前后的充电成本，构建电网运营商、电动汽车集成商和电动汽车用户多利益主体成本效益分析模型，根据经济成本分析结果迭代寻优，实现电动汽车充放电优化调控。
[0012]优选地，上述步骤S1具体包括：
[0013]S11、将电动汽车出行链结构分为时间链和空间链两个部分，时间链描述用户出行的时间分布情况，主要包括首次出行时间、行驶时长、到达时间、离开时间等时间变量信息；空间链描述用户出行的空间转移情况，主要包括出行目的、出行距离、出行顺序等空间信息。
[0014]S12、根据系统区域范围内地块功能性质的差异，将系统区域划分成办公区(Office，O)、商业区(Business，B)和住宅区(Home，H)，单辆电动汽车根据自身出行需求、出行活动数量及其不同功能区之间的出行顺序确定出行链结构，并结合蒙特卡洛马尔可夫(Monte Carlo Markov Chain，MCMC)方法，生成单辆电动汽车的出行行为模拟预测模型。
[0015]优选地，上述步骤S2具体包括：
[0016]考虑到电动汽车并网V2G调控过程中，用户对电动汽车电池电量具有一定风险意识，随着电动汽车离网时间的临近，电动汽车提前取车概率逐渐增大，为保障用户提前取车时电动汽车具有一定保底电量，电动汽车电池荷电状态(State of Charge，SOC)下限需根据调控时间自适应调整。
[0017]因此，通过以下公式计算单辆电动汽车的充电需求：
[0018][0019]式中，SOC
n,i,t
为区域i在t时刻第n辆电动汽车的荷电状态；和分别为区域i在t时刻第n辆电动汽车的充电功率及放电功率，其中，住宅区和办公区为慢充慢放，商业区为快充快放；η
ch
和η
disc
分别为电动汽车充电及放电效率；E为单辆电动汽车电池容量；SOCE
n,i
为区域i第n辆电动汽车离网最小期望荷电状态；和分别为第n辆电动汽车电池荷电状态上限及下限；为第n辆电动汽车电池荷电状态基础下限；T
n,in
和T
n,out
分别为第n辆电动汽车并网时刻及离网时刻；λ
n
为荷电状态保底下限增长系数；Δt为调控时间间隔。
[0020]优选地，上述步骤S3具体包括：
[0021]考虑到电价所具有的时空差异性，为尽可能实现系统全局最优，最大化配电网运营商(Distribution system operator，DSO)、电动汽车集成商(Electric vehicle aggregator，EVA)和电动汽车用户三方主体利益，提高电动汽车集成商和电动汽车用户参
与电网调控的积极性，在电网峰谷分时电价的基础上，提出区域调度电价策略，制定电动汽车V2G放电激励调度电价和充电服务费动态更新策略。
[0022]通过以下公式计算电动汽车放电激励调度电价：
[0023][0024]其中：
[0025][0026]式中，为区域i在t时刻的电动汽车V2G放电激励电价，为V2G放电激励系数，v
bcomp
为V2G基础放电激励电价，和分别为电网削峰系数及电动汽车集成商激励系数，r
id
为区域i的放电激励调度电价调节系数，P
iavb
为区域i的基础有功负荷平均值，为电动汽车集成商充电桩利用率，和分别为电动汽车集成商充电桩利用率范围，为区域i电动汽车集成商的充电桩数量。
[0027]通过以下公式计算电动汽车充电服务费：
[0028][0029]其中：
[0030][0031]式中，为区域i在t时刻的电动汽车充电服务费，为充电服务费调整系数，
v
bserv
为基础充电服务费，r
ic
为区域i的充电服务费调节系数，为电动汽车集成商调整系数，为电网削峰填谷系数，和分别为电动汽车集成商充电桩利用率范围，P<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态区域调度电价的电动汽车V2G调控方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据地块功能性质划分系统区域并结合电动汽车出行链结构，构建电动汽车出行行为模拟预测模型，获取电动汽车充放电需求时空分布特性；S2、根据调控时间自适应调整电动汽车电池荷电状态下限，构建电动汽车充电需求模型；S3、计及区域电网运行状态差异性和电动汽车入网情况，在电网峰谷分时电价的基础上，提出融合电网时空信息的区域调度电价动态更新策略；S4、对配电网运营商、电动汽车集成商和电动汽车用户各利益主体优化目标进行归一化处理，并采用加权系数法线性加权得到电动汽车充放电调控模型的综合优化目标函数，构建考虑配电网运营商、电动汽车集成商和电动汽车用户多利益主体的电动汽车充放电调控模型；S5、考虑分析配电网运营商参与调控后的成本及效益，分析比较电动汽车集成商参与调控前后的售卖电价及电动汽车用户参与调控前后的充电成本，构建电网运营商、电动汽车集成商和电动汽车用户多利益主体的经济成本效益分析模型，根据经济成本分析结果迭代寻优，实现电动汽车充放电优化调控。2.根据权利要求1的基于动态区域调度电价的电动汽车V2G调控方法，其特征在于，S1包括如下步骤：S11、将电动汽车出行链结构分为时间链和空间链两个部分，时间链描述用户出行的时间分布情况，主要包括首次出行时间、行驶时长、到达时间、离开时间等时间变量信息，空间链描述用户出行的空间转移情况，主要包括出行目的、出行距离、出行顺序等空间信息；S12、根据系统区域范围内地块功能性质的差异，将系统区域划分成办公区、商业区和住宅区，单辆电动汽车根据自身出行需求、出行活动数量及其不同功能区之间的出行顺序确定出行链结构，并结合蒙特卡洛马尔可夫方法，生成单辆电动汽车的出行行为模拟预测模型。3.根据权利要求2的基于动态区域调度电价的电动汽车V2G调控方法，其特征在于，S2中，为保障用户提前取车时电动汽车具有一定保底电量，通过以下公式计算单辆电动汽车的充电需求式中，SOC
n,i,t
为区域i在t时刻第n辆电动汽车的荷电状态，和分别为区域i在t时刻第n辆电动汽车的充电功率及放电功率，其中，住宅区和办公区为慢充慢放，商业区为快充快放，η
ch
和η
disc
分别为电动汽车充电及放电效率，E为单辆电动汽车电池容量，SOCE
n,i
为区域i第n辆电动汽车离网最小期望荷电状态，和分别为第n辆电动汽车电
池荷电状态上限及下限，为第n辆电动汽车电池荷电状态基础下限，T
n,in
和T
n,out
分别为第n辆电动汽车并网时刻及离网时刻，λ
n
为荷电状态保底下限增长系数，Δt为调控时间间隔。4.根据权利要求2的基于动态区域调度电价的电动汽车V2G调控方法，其特征在于，S3中，在电网峰谷分时电价的基础上，通过以下公式计算电动汽车放电激励调度电价其中式中，为区域i在t时刻的电动汽车V2G放电激励电价，为V2G放电激励系数，v
bcomp
为V2G基础放电激励电价，和分别为电网削峰系数及电动汽车集成商激励系数，为区域i的放电激励调度电价调节系数，为区域i的基础有功负荷平均值，为电动汽车集成商充电桩利用率，和分别为电动汽车集成商充电桩利用率范围，为区域i电动汽车集成商的充电桩数量。5.根据权利要求4的基于动态区域调度电价的电动汽车V2G调控方法，其特征在于，S3中，在电网峰谷分时电价的基础上，通过以下公式计算电动汽车充电服务费其中
式中，为区域i在t时刻的电动汽车充电服务费，为充电服务费调整系数，v
bserv
为基础充电服务费，r
ic
为区域i的充电服务费调节系数，为电动汽车集成商调整系数，为电网削峰填谷系数，和分别为电动汽车集成商充电桩利用率范围，和分别为区域i的电网基础有功负荷最大值及最小值。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜兆斌，范国晨，玉少华，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：