基于转换经济目标的电动汽车日前调度策略及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于转换经济目标的电动汽车日前调度策略，包括以下步骤：S1：获取基本信息；S2：建立电动汽车充电模型；S3：分析上述所获取的电动汽车调度时间是否超出约束条件；同时，判断所计算的电动汽车的数量是否大于N，若小于则回到S2继续计算，直到完成N辆电动汽车的调度计划；S4：计算电动汽车日前调度的目标函数，得到优化的日前调度计划。本发明专利技术充分利用了电动汽车负载的灵活性，考虑了电网侧和用户侧的利益，并以最小方差限制目标函数，减少了连接到电网的电动汽车的负面影响，目标函数将电网负荷峰谷差的技术指标转化为用户充电成本最小的经济指标。该策略在保证用户最优经济性的同时，减小了电网负荷峰谷差，验证策略的有效性。略的有效性。略的有效性。

【技术实现步骤摘要】
基于转换经济目标的电动汽车日前调度策略及系统


[0001]本专利技术属于电动汽车经济调度
，具体涉及一种基于转换经济目标的电动汽车日前调度策略及系统。

技术介绍

[0002]随着电池技术的发展，电动汽车作为一种绿色出行的交通工具，其发展同样十分迅速，世界各国也都在大力推广。电动汽车作为一种新型负荷，其充电行为具有“多时空尺度离散性”，规模化电动汽车接入电网时，对电力系统造成较大的负荷冲击，严重影响了电网运行的安全性。一方面，规模化电动汽车数量庞大，电动汽车负荷具有波动性和随机性的特点，大量电动汽车充电负荷会与用电负荷高峰期重合，达到了“峰上加峰”的效果，大大增加了电力系统调度的压力；另一方面，电动汽车作为一种随机性负荷，其无序充电对电源侧装机容量提出了更高的要求，装机容量过低不足以保证电动汽车无序充电时电网的正常运行，过高则导致电网的运行成本升高，电网规划面临经济性和可靠性的权衡问题。因此，基于需求响应策略通过合理的激励引导电动汽车充放电，对于电网安全运行具有重要意义。
[0003]电动汽车在日常使用过程中，其充电时间段与电网峰时电价时间段重合，导致用户充电成本过高，提升了用户的使用成本。分时电价是管控电动汽车充电行为的最有效手段，可改变电动汽车的充放电行为，将部分高峰充电时段用户平抑至谷时段，提升谷时段用电量。随着电动汽车与电网互动技术的发展，可以通过电费补贴激励引导部分电动汽车采用V2G技术在电网负荷高峰时段向电网放出大量电能，对整个系统起到了削峰填谷的作用，提升了电力系统运行的可靠性，降低了电力系统发电和运营成本。可见峰谷充放电电价的制定对于电动汽车的发展至关重要，合理的充放电电价机制使得电动汽车用户在空闲时段积极响应电力平衡，既保证了电力系统区域电网安全高效运行，又降低了电动汽车用户的使用成本，可进一步提升用户对电动汽车的接受程度，对于电动汽车的普及发展具有现实意义。因而，如何解决考虑电动汽车运行的经济性调度是亟须解决的关键问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于转换经济目标的电动汽车日前调度策略，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种基于转换经济目标的电动汽车日前调度策略，其特征在于：包括以下步骤：
[0007]S1：获取基本信息，包括：电网基础负荷、N辆电动汽车、分时电价；同时获取电动汽车续驶里程、充电功率和电池容量的蒙特卡罗仿真；
[0008]S2：建立电动汽车充电模型，利用获取的基本信息计算电动汽车的初始电荷状态，结合电动汽车到达和离开时间的蒙特卡罗仿真来获取电动汽车调度时间，使用CPLEX解决电动汽车的日前调度问题；
[0009]S3：分析上述所获取的电动汽车调度时间是否超出约束条件，若超出则回到S1重
新计算直至满足所有约束条件；同时，判断所计算的电动汽车的数量是否大于N，若小于则回到S2继续计算，直到完成N辆电动汽车的调度计划；
[0010]S4：计算电动汽车日前调度的目标函数，得到优化的日前调度计划。
[0011]作为本技术方案的进一步改进方案，所述建立电动汽车充电模型的方法包括：
[0012]首先，获取日行驶距离的概率密度函数、电动汽车到家时间的概率密度函数、电动汽车每日出发时间的概率密度函数。
[0013]进一步地，根据所获取的各函数建立电动汽车日前调度模型：
[0014]S2.1：根据电动汽车的行驶里程和电池参数，得到电动汽车到达时的电荷状态：
[0015][0016]其中，S
i，0
为第i辆电动汽车到达时的初始电荷状态；S
i，end
是第i辆车离开时的电荷状态；d
i
为第i辆电动汽车的行驶里程；E
100
为电动汽车百公里耗电量；C
i
是第i辆车的电池容量；
[0017]S2.2：日前调度为根据某区域的历史负荷预测当天的负荷曲线，将这一地区24小时的一天划分为96个时间段，每个时间段为15分钟进行建模仿真；根据电动汽车到达和离开的时间分布规律，13:00为第一时间段，第j个(j＝1,2...,96)时间段的基础负荷为P
bj
，第i辆车的充电功率为P
ei
，假设充电桩对电动汽车进行恒功率充电，并且仅在第i辆电动汽车到达和离开之间的时间段[t
arr，i
，t
dep，i
]中进行优化，
[0018][0019]其中，P
ei
为调度周期t内第i辆电动汽车的充电功率，P
evci
为第i辆电动汽车的额定充电功率，为充电状态对应的0
‑
1变量。
[0020]S2.3：假设第t个周期充电的电动汽车的负载大小为P
j
，总共有N辆电动汽车，则有：
[0021][0022]其中，第j个时段的电网负荷P
sj
为电动汽车负荷P
j
和基本负荷P
bj
的叠加，
[0023]P
sj
＝P
j
+P
bj j＝1，2，3，...，96
[0024]对于电动汽车的充电过程，有
[0025][0026]其中，η是电动汽车的充电效率；C
i
是第i辆车的电池容量；P
ei
为调度周期t内第i辆电动汽车的充电功率；Δt为时间间隔；S
i
(t)表示第i辆车第t时刻的电荷状态；S
i
(t
‑
1)表示第i辆车第t
‑
1时刻的电荷状态。
[0027]上述即为电动汽车日前调度模型。
[0028]作为本技术方案的进一步改进方案，电动汽车的行驶距离服从对数正态分布，日行驶距离的概率密度函数f
D
(d)为：
[0029][0030]式中，f
D
(d)表示日行驶距离的概率密度函数；σ
D
为日行驶里程的标准差，且σ
D
＝0.88；μ
D
为日行驶里程的期望值，且μ
D
＝3.2；d为日行驶里程，且单位为km。
[0031]作为本技术方案的进一步改进方案，所述电动汽车到家时间的概率密度函数为：
[0032][0033]其中，f
arr
(t)为电动汽车到家时间的概率密度函数，μ
arr
为电动汽车到达时间的期望值，且μ
arr
＝17.6；σ
arr
为电动汽车到达时间的标准偏差，且σ
arr
＝3.4。
[0034]作为本技术方案的进一步改进方案，所述电动汽车每日出发时间的概率密度函数为：
[0035][0036]其中，f
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于转换经济目标的电动汽车日前调度策略，其特征在于：包括以下步骤：S1：获取基本信息，包括：电网基础负荷、N辆电动汽车、分时电价；同时获取电动汽车续驶里程、充电功率和电池容量的蒙特卡罗仿真；S2：建立电动汽车充电模型，利用获取的基本信息计算电动汽车的初始电荷状态，结合电动汽车到达和离开时间的蒙特卡罗仿真来获取电动汽车调度时间，使用CPLEX解决电动汽车的日前调度问题；S3：分析上述所获取的电动汽车调度时间是否超出约束条件，若超出则回到S1重新计算直至满足所有约束条件；同时，判断所计算的电动汽车的数量是否大于N，若小于则回到S2继续计算，直到完成N辆电动汽车的调度计划；S4：计算电动汽车日前调度的目标函数，得到优化的日前调度计划。2.根据权利要求1所述的一种基于转换经济目标的电动汽车日前调度策略，其特征在于：所述建立电动汽车充电模型的方法包括：首先，获取日行驶距离的概率密度函数、电动汽车到家时间的概率密度函数、电动汽车每日出发时间的概率密度函数；然后，根据所获取的各函数建立电动汽车日前调度模型，具体步骤为：S2.1：根据电动汽车的行驶里程和电池参数，得到电动汽车到达时的电荷状态：其中，S
i，0
为第i辆电动汽车到达时的初始电荷状态；S
i，end
是第i辆车离开时的电荷状态；d
i
为第i辆电动汽车的行驶里程；E
100
为电动汽车百公里耗电量；C
i
是第i辆车的电池容量；S2.2：日前调度为根据某区域的历史负荷预测当天的负荷曲线，将这一地区24小时的一天划分为96个时间段，每个时间段为15分钟进行建模仿真；根据电动汽车到达和离开的时间分布规律，13:00为第一时间段，第j个(j＝1，2...，96)时间段的基础负荷为P
bj
，第i辆车的充电功率为P
ei
，假设充电桩对电动汽车进行恒功率充电，并且仅在第i辆电动汽车到达和离开之间的时间段[t
arr，i
，t
dep，i
]中进行优化，其中，P
ei
为调度周期t内第i辆电动汽车的充电功率，P
evci
为第i辆电动汽车的额定充电功率，为充电状态对应的0
‑
1变量；S2.3：假设第j个周期充电的电动汽车的负载大小为P
j
，总共有N辆电动汽车，则有：其中，第j个时段的电网负荷P
sj
为电动汽车负荷P
j
和基本负荷P
bj
的叠加，P
sj
＝P
j
+P
bj j＝1，2，3，...，96对于电动汽车的充电过程，有其中，η是电动汽车的充电效率；C
i
是第i辆车的电池容量；P
ei
为调度周期t内第i辆电动
汽车的充电功率；Δt为时间间隔；S
i
(t)表示第i辆车第t时刻的电荷状态；S
i
(t
‑
1)表示第i辆车第t
‑
1时刻的电荷状态。3.根据权利要求2所述的一种基于转换经济目标的电动汽车日前调度策略，其特征在于：电动汽车的行驶距离服从对数正态分布，日行驶距离的概率密度函数f
D
(d)为：式中，f
D
(d)表示日行驶距离的概率密度函数；σ
D
为日行驶里程的标准差，且σ
D
＝0.88；μ
D
为日行驶里程的期望值，且μ
D
＝3.2；d为日行驶里程，且单位为km。4.根据权利要求2所述的一种基于转换经济目标的电动汽车日前调度策略，其特征在于：所述电动汽车到家时间的概率密度函数为：其中，f
arr
(t)为电动汽车到家时间的概率密度函数，μ
arr
为电动汽车到达时间的期望值，且μ
arr
＝17.6；σ
arr
为电动汽车到达时间的标准偏差，且σ
arr
＝3.4。5.根据权利要求2所述的一种基于转换经济目标的电动汽车日前调度策略，其特征在于：所述电动汽车每日出发时间的概率密度函数为：其中，f
dep
(t)为电动汽车每日出发时间的概率密度函数，μ
dep
为电动汽车出发时间的期望值，且μ
dep
＝8.92；σ
dep
为电动汽车出发时间的标准差，且σ
dep
＝3.24。6.根据权利要求1所述的一种基于转换经济目标的电动汽车日前调度策略，其特征在于：所述计算电动汽车日前调度策略的目标函数包括技术指标和经济指标两方面的内容：所述经济指标的内容为：以电动汽车用户的充电成本最低为目标函数，引导用户在低电价时段充电，并在时间尺度上统一负荷，即：式中，f1表示电动汽车日前调度的经济指标，c(j)为j时段的充电电价，T为96个时段的划分，P
ei
为第i辆电动汽车的充电功率；所述技术指标的内容为：
对于电网侧的技术指标，考虑电网负荷的方差和峰谷差：a)方差方差用于描述电网负荷的分散程度，较小的负荷方差表示总体负荷波动程度较小，方差用于描述电网负荷的分散程度，较小的负荷方差表示总体负荷波动程度较小，其中，P
sj
为第j个时段的电网负荷，是时间段T内的平均电网负荷，Var为电网负荷的方差。b)峰谷差减小峰谷差可以达...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱洪东，张明凯，吴俊峰，袁新润，赵迎春，高帅，董得龙，多葭宁，王宗莲，朱江，姚远，葛淑娴，刘洪东，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司国家电网有限公司东方电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：