一种考虑电动汽车和储能接入的园区配电网潮流优化方法技术

本发明专利技术涉及配电网潮流优化技术领域，具体地说，涉及一种考虑电动汽车和储能接入的园区配电网潮流优化方法。其包括如下步骤：步骤S1、建立电动汽车的充电负荷模型对电动汽车的充电负荷进行预测，建立分布式能源的输出功率模型对分布式能源的输出功率进行预测；步骤S2、建立包含电动汽车和分布式能源的配电网物理模型；步骤S3、构建配电网数学模型及其目标函数及潮流优化的约束条件；步骤S4、通过优化算法依据目标函数及约束条件对配电网数学模型进行求解，获取对智慧园区配电网的潮流控制策略。本发明专利技术能够较佳地考虑电动汽车、分布式能源和储能装置的接入，实现电动汽车和分布式能源的接入下的潮流优化。源的接入下的潮流优化。源的接入下的潮流优化。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑电动汽车和储能接入的园区配电网潮流优化方法


[0001]本专利技术涉及配电网潮流优化
，具体地说，涉及一种考虑电动汽车和储能接入的园区配电网潮流优化方法。

技术介绍

[0002]随着人类文明的发展，城市已经成为人类生活和社会发展的重要载体。而园区作为城市的基础单元，其内涵也在经历不断地丰富和拓展。在此基础上，智慧园区的概念也就应运而生。能源的智慧产生与使用是未来智慧园区的重要组成部分。而智慧园区中一项重要的能源控制方法便是通过对智慧园区内的电动汽车，储能和分布式能源实现一个智能调度来保证智慧园区内可靠的供电质量。电动汽车是园区系统中不可多得的调度资源，具有节能、低碳、灵活等优点。当前我国可再生能源和电动汽车发展规模在逐步增大，而电动汽车入网给系统调度带来机遇和挑战，园区内大规模电动汽车的无序充电以及可再生能源的随机发电势必会给传统配电网带来一系列的问题，也使得园区内配电网的潮流分布情况愈发复杂。本专利技术针对可再生能源发电的随机性与电动汽车充电的无序性问题，开展考虑电动汽车和储能接入的园区配电网潮流优化方法。
[0003]当前存在大量配电网系统的网络参数、拓扑结构、运行方式等多方面的相关研究，而园区级配电网系统在网络参数、网络结构、运行方式等多方面和传统高压输电系统存在较大差别。园区配网系统的主要接线方式多为辐射状运行，而且园区配网系统上的支路电阻要远比支路电抗大得多，需要对园区配网系统的电阻进行考虑，同时与输电系统相比，配电系统分支更多，所收到的不确定因素的影响也多。当前相关研究多针对传统高压输电系统展开，针对园区级配电网的潮流问题研究较少。
[0004]随着以后电动汽车与分布式能源的大量应用，电动汽车与分布式能源将分别作为负荷和电源大量并网。电动汽车充电将导致配电网负荷大量增加，会使电网供能质量下降；电动汽车用户用车和充电行为时间与空间分布的不确定性，使得电动汽车充电负荷具有较大的随机性，加大控制难度；电动汽车充电负荷属于非线性负荷，所使用的电力电子设备将产生一定的谐波，可能引起电能质量问题；在配电网中增加众多充电设施将改变配电网负荷结构和特性，传统的配电网规划准无法适用于电动汽车大规模接入的情景。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种考虑电动汽车和储能接入的园区配电网潮流优化方法，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。
[0006]根据本专利技术的一种考虑电动汽车和储能接入的园区配电网潮流优化方法，其包括如下步骤：
[0007]步骤S1、建立电动汽车的充电负荷模型对电动汽车的充电负荷进行预测，建立分布式能源的输出功率模型；
[0008]步骤S2、建立包含电动汽车和分布式能源的配电网物理模型；
[0009]步骤S3、构建配电网数学模型及其目标函数及潮流优化的约束条件；
[0010]步骤S4、通过优化算法依据目标函数及约束条件对配电网数学模型进行求解，获取对智慧园区配电网的潮流控制策略。
[0011]通过上述步骤S1
‑
S4，能够较佳地考虑电动汽车、分布式能源和储能装置的接入，建立园区配电网数学模型，以最优潮流为目标进行优化，满足平抑不稳定性需求，实现电动汽车和分布式能源的有效接入，系统具有较好的稳定性。
[0012]作为优选，步骤S1中，充电负荷模型包括电动汽车在一天24小时内的起始充电时刻t
s
的概率密度函数f(t
s
，μ
s
，σ
s
)，电动汽车在一天24小时内的结束充电时刻t
e
的概率密度函数f(t
e
，μ
e
，σ
e
)，以及电动汽车的充电时长t
c
；
[0013][0014][0015][0016]上式中，μ
s
和σ
s
分别表示起始充电时刻的平均值以及方差的算术平方根；μ
e
和σ
e
分别表示结束充电时刻的平均值以及方差的算术平方根；B
r
为相应电动汽车的电池容量，P为相应电动汽车的充电功率，η为功率因数。
[0017]本专利技术，能够较佳地考虑到电动汽车的电池特性、电动汽车的充电特性以及电动汽车的电池状态，故而能够较佳地提升充电负荷模型的准确性。通过拟合一个近似的分段正态分布函数，能够实现对电动汽车在一天24h内接入和离开园区配电网的时刻分布情况的模拟。
[0018]作为优选，步骤S1中，通过计算所有电动汽车的日充电负荷曲线对充电负荷进行预测，具体包括如下步骤：
[0019]步骤S11、输入电动汽车的电池容量B
r
、充电功率P、功率因数η、初始电荷状态SOC
st
的区间及终止电荷状态SOC
en
；
[0020]步骤S12、基于蒙特卡洛算法随机抽取单个电动汽车的初始电荷状态SOC
st
并计算对应的充电时长t
c
；
[0021]步骤S13、基于蒙特卡洛算法随机抽取对应单个电动汽车的起始充电时刻t
s
，并累加至充电负荷曲线中；
[0022]步骤S14、重复步骤步骤S12及步骤S13，完成所有电动汽车的日充电负荷曲线的建立。
[0023]本专利技术中，能够通过蒙特卡洛随机抽取电动汽车的起始充电时刻，采用蒙特卡洛算法随机抽取电动汽车的初始电荷状态，由此计算电动汽车的具体充电时间，进而能够较佳地实现电动汽车的日充电负荷曲线的建立。
[0024]作为优选，步骤S1中，以平均功率百分比k
c
建立输出功率模型，
[0025][0026]其中，为t时刻分布式能源的输出功率，为分布式能源输出的最大功率。
[0027]本专利技术中，通过以平均功率百分比k
c
建立输出功率模型，能够较佳地考虑到风力发电机和光伏发电机的输出功率受外部条件的影响，故能够较佳地兼顾风力发电机和光伏发电机输出功率特性。
[0028]作为优选，步骤S1中，通过计算分布式能源的日功率特性曲线对输出功率进行预测。故而能够较佳地实现对分布式能源的日功率特性曲线的建立。其中，能够通过对某地风光发电情况进行分析，建立风光输出功率模型
[0029]作为优选，步骤S2中，采用IEEE33节点配电系统建立园区配电网的配电网物理模型。该配电网物理模型为典型的辐射型配电网模型，从而能够较佳地考虑园区配电网的空间结构，实现对电动汽车和分布式能源的接入对配电网网损与电压的影响的分析。
[0030]作为优选，步骤S3中，配电网数学模型包括馈线段数学模型及节点转换数学模型；
[0031]节点r与节点s间的馈线段数学模型为，
[0032][0033]P
s
+jQ
s
＝V
s
I
s
，
[0034][0035][0036][0037]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑电动汽车和储能接入的园区配电网潮流优化方法，其包括如下步骤：步骤S1、建立电动汽车的充电负荷模型对电动汽车的充电负荷进行预测，建立分布式能源的输出功率模型；步骤S2、建立包含电动汽车和分布式能源的配电网物理模型；步骤S3、构建配电网数学模型及其目标函数及潮流优化的约束条件；步骤S4、通过优化算法依据目标函数及约束条件对配电网数学模型进行求解，获取对智慧园区配电网的潮流控制策略。2.根据权利要求1所述的一种考虑电动汽车和储能接入的园区配电网潮流优化方法，其特征在于：步骤S1中，充电负荷模型包括电动汽车在一天24小时内的起始充电时刻t
s
的概率密度函数f(t
s
，μ
s
，σ
s
)，电动汽车在一天24小时内的结束充电时刻t
e
的概率密度函数f(t
e
，μ
e
，σ
e
)，以及电动汽车的充电时长t
c
；；；上式中，μ
s
和σ
s
分别表示起始充电时刻的平均值以及方差的算术平方根；μ
e
和σ
e
分别表示结束充电时刻的平均值以及方差的算术平方根；B
r
为相应电动汽车的电池容量，P为相应电动汽车的充电功率，η为功率因数。3.根据权利要求2所述的一种考虑电动汽车和储能接入的园区配电网潮流优化方法，其特征在于：步骤S1中，通过计算所有电动汽车的日充电负荷曲线对充电负荷进行预测，具体包括如下步骤：步骤S11、输入电动汽车的电池容量B
r
、充电功率P、功率因数η、初始电荷状态SOC
st
的区间及终止电荷状态SOC
en
；步骤S12、基于蒙特卡洛算法随机抽取单个电动汽车的初始电荷状态SOC
st
并计算对应的充电时长t
c
；步骤S13、基于蒙特卡洛算法随机抽取对应单个电动汽车的起始充电时刻t
s
，并累加至充电负荷曲线中；步骤S14、重复步骤步骤S12及步骤S13，完成所有电动汽车的日充电负荷曲线的建立。4.根据权利要求3所述的一种考虑电动汽车和储能接入的园区配电网潮流优化方法，
其特征在于：步骤S1中，以平均功率百分比k
c
建立输出功率模型，其中，为t时刻分布式能源的输出功率，为分布式能源输出的最大功率。5.根据权利要求4所述的一种考虑电动汽车和储能接入的园区配电网潮流优化方法，其特征在于：步骤S1中，通过计算分布式能源的日功率特性曲线对输出功率进行预测。6.根据权利要求5所述的一种考虑电动汽车和储能接入的园区配电网潮流优化方法，其特征在于：步骤S2中，采用IEEE33节点配电系统建立园区配电网的配电网物理模型。7.根据权利要求6所述的一种考虑电动汽车和储能接入的园区配电网潮流优化方法，其特征在于：步骤S3中，配电网数学模型包括馈线段数学模型及节点转换数学模型；节点r与节点s间的馈线段数学模型为，P
s
+jQ
s
＝V
s
I
s
，，，其中，V
r
和V
s
分别表示节点r和节点s处的电压幅值，I
r
和I
s
分别表示过节点r和节点s的电流，θ
r
和θ
s
分别表示节点r和节点s处的电压相角，R
r
+jX
r
表示对应支路的阻抗，P
s
和Q
s
表示节点s的有功功率和无功功率，P
r
和Q
r
节点r的有功功率和无功功率，P
LDs
和Q
LDs
表示节点s的有功负荷与无功负荷，L
Ps
和L
Qs
表示对应支路的有功功率损耗与无功功率损耗；P
‑
Q(V)节点转换为PQ节点的节点转换数学模型为，Q(V)节点转换为PQ节点的节点转换数学模型为，其中，r为转子电阻，x为定子加转子漏抗，x
m
为步进电机激磁电抗，s为转差，P为该节点的有功功率，U为该节点的电压。PI节点转换为PQ节点的节点转换数学模型为，其中，Q和P分别为该节点的有功功率和无功功率，I和V分别为该节点的电流和电压；
PV节点转换为PQ节点的节点转换数学模型为，[Z][ΔI]＝[ΔU]，[ΔI]＝[ΔS
*
]，[Z][...

【专利技术属性】
技术研发人员：方保民，张健，陈春萌，代倩，吴俊玲，卢国强，张尚，梁英，云雷，赵东宁，李延和，张立波，杨凯璇，陈典，甘嘉田，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：