考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制方法技术

一种考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制方法，立足解决居民区配电网接纳电动汽车能力有限问题，提出多类型评估指标，从分时段运行和整体运行角度评估居民区内电动汽车的接纳能力。同时考虑电动汽车用户的充电费用，建立考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制模型，对居民配电网边缘侧电动汽车充电功率进行优化控制；进一步考虑用户意愿，对居民区配电网边缘侧充电负荷运行控制策略进行校正，有效提高居民区内电动汽车接纳能力和系统运行安全性。纳能力和系统运行安全性。纳能力和系统运行安全性。

【技术实现步骤摘要】
考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制方法


[0001]本专利技术涉及一种配电网的边缘侧充电负荷运行控制方法。特别是涉及一种考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制方法。

技术介绍

[0002]随着电动汽车数量日益增长以及电动汽车基础充电设施逐步完善，居民区配电网充电负荷将急剧增长。同时，大规模电动汽车无序充电行为将导致配电变压器过载风险增大，配电变压器容易损坏，居民区配电网的运行安全受到挑战。在确保系统安全稳定运行的前提下，由于配电变压器额定容量的限制，现有居民配电网对电动汽车的接纳能力有限，大量电动汽车的充电需求也无法得到满足。因此，有必要对现阶段居民区配电网接纳电动汽车的能力进行评估，并制定合理的充电负荷运行控制策略，确保居民区配电网灵活高效运行。
[0003]同时，居民区规模化充电负荷的接入将导致通信数据量剧增，对于传统调控方式和信息处理模式都是巨大挑战。边缘计算的提出解决了这类问题，在居民区配电网配电变压器低压侧部署边缘计算装置，对电动汽车运行进行灵活控制，实现居民区内充电负荷的有效管理。
[0004]为了解决上述问题，提出一种考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制方法，实现边缘侧电动汽车运行灵活控制和有效管理，提高居民区内电动汽车接纳能力，确保居民区配电网灵活高效运行。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够实现边缘侧电动汽车运行灵活控制和有效管理的考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：一种考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制方法，包括如下步骤：
[0007]1)根据选定的由配电网边缘计算装置实现数据采集存储、分析计算及优化控制的含电动汽车充电负荷的居民区配电网，输入居民区配电网基本参数信息和电动汽车运行参数，包括居民区基础负荷、居民区分时电价、配电变压器额定容量、电动汽车最大充电功率、电动汽车电池容量、电动汽车到达时间、离开时间和起始荷电状态；
[0008]2)依据步骤1)中的居民区配电网基本参数信息和电动汽车运行参数，建立配电网边缘侧电动汽车接纳能力评估指标公式，所述的配电网边缘侧电动汽车接纳能力评估指标包括各时段配电变压器负载率、系统负荷波动裕度、配电变压器重载时长；
[0009]3)依据步骤2)中的配电网边缘侧电动汽车接纳能力评估指标，建立考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制模型，包括设定电动汽车用户的充电费用、用户充电未完成的补偿费用和配电变压器负载率越限的惩罚费用之和最小为目标函数，分别考虑电动汽车充电约束、配电变压器运行约束；
[0010]4)依据步骤3)中的考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制模型，优化电动汽车充电功率，得到电动汽车用户参与边缘侧充电负荷运行控制时的充电结果；同时，不对居民区电动汽车进行控制，得到电动汽车用户不参与边缘侧充电负荷运行控制时的充电结果；
[0011]5)依据步骤4)中的电动汽车用户参与边缘侧充电负荷运行控制的充电结果和电动汽车用户不参与边缘侧充电负荷运行控制的充电结果，建立考虑电动汽车用户意愿的边缘侧充电负荷运行控制校正策略，校正电动汽车充电行为，得到边缘侧充电负荷运行控制最终充电结果；
[0012]6)基于步骤5)中的边缘侧充电负荷运行控制最终充电结果，得到步骤2)中的配电网边缘侧电动汽车接纳能力评估指标，并评估居民区配电网对电动汽车的接纳能力。
[0013]本专利技术的考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制方法，立足解决居民区配电网接纳电动汽车能力有限问题，提出边缘侧电动汽车接纳能力评估指标，动态评估居民区电动汽车的接纳能力，结合动态评估指标，建立考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制模型。此外，进一步考虑用户参与意愿，建立考虑电动汽车用户意愿的边缘侧充电负荷运行控制校正策略，校正电动汽车充电行为，有效提高居民区电动汽车接纳能力，确保居民区配电网灵活高效运行。
[0014]本专利技术能够有效地对居民区配电网边缘侧电动汽车充电负荷的充电功率进行优化控制和有效管理，从而提高居民区内电动汽车接纳能力，确保居民区配电网灵活高效运行。
附图说明
[0015]图1是本专利技术考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制方法的流程图；
[0016]图2是居民区基础负荷曲线图；
[0017]图3a是电动汽车到达时间、离开时间概率分布曲线；
[0018]图3b是电动汽车起始荷电状态概率分布曲线；
[0019]图4是居民区分时电价曲线；
[0020]图5a是荷电状态的差值的隶属度函数图；
[0021]图5b是充电费用的差值的隶属度函数图；
[0022]图5c是电动汽车用户参与边缘侧充电负荷运行控制的充电概率的隶属度函数图；
[0023]图6是电动汽车用户参与充电概率的模糊推理系统曲面图；
[0024]图7是方案I和方案II的系统功率对比图。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例和附图对本专利技术的考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制方法做出详细说明。
[0026]如图1所示，本专利技术的考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制方法，包括如下步骤：
[0027]1)根据选定的由配电网边缘计算装置实现数据采集存储、分析计算及优化控制的
含电动汽车充电负荷的居民区配电网，输入居民区配电网基本参数信息和电动汽车运行参数，包括居民区基础负荷、居民区分时电价、配电变压器额定容量、电动汽车最大充电功率、电动汽车电池容量、电动汽车到达时间、离开时间和起始荷电状态；
[0028]对于本专利技术的实施例，居民区配电变压器额定容量为2500kVA，功率因数为0.95，居民区基础负荷曲线如图2所示，电动汽车最大充电功率为7kW，电动汽车电池容量为48kWh，电动汽车到达时间、离开时间和起始荷电状态均服从正态分布，分别如图3a、3b所示；居民区配电网分时电价见图4。
[0029]2)依据步骤1)中的居民区配电网基本参数信息和电动汽车运行参数，建立配电网边缘侧电动汽车接纳能力评估指标公式，所述的配电网边缘侧电动汽车接纳能力评估指标包括各时段配电变压器负载率、系统负荷波动裕度、配电变压器重载时长；其中，
[0030]所述的各时段配电变压器负载率评估指标表示为：
[0031][0032]所述的系统负荷波动裕度评估指标表示为：
[0033][0034]所述的配电变压器重载时长评估指标表示为：
[0035][0036]式中，β
t
表示t时段配电变压器负载率；N
EV
表示电动汽车总数量；表示第n辆电动汽车在t时段的充电功率；表示t时段居民区的基础负荷；表示配电变压器额定功率；M
RDN
表示系统负荷波动裕度；N
T
表示总优化时段；表示配电变压器重载时长；表示配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据选定的由配电网边缘计算装置实现数据采集存储、分析计算及优化控制的含电动汽车充电负荷的居民区配电网，输入居民区配电网基本参数信息和电动汽车运行参数，包括居民区基础负荷、居民区分时电价、配电变压器额定容量、电动汽车最大充电功率、电动汽车电池容量、电动汽车到达时间、离开时间和起始荷电状态；2)依据步骤1)中的居民区配电网基本参数信息和电动汽车运行参数，建立配电网边缘侧电动汽车接纳能力评估指标公式，所述的配电网边缘侧电动汽车接纳能力评估指标包括各时段配电变压器负载率、系统负荷波动裕度、配电变压器重载时长；3)依据步骤2)中的配电网边缘侧电动汽车接纳能力评估指标，建立考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制模型，包括设定电动汽车用户的充电费用、用户充电未完成的补偿费用和配电变压器负载率越限的惩罚费用之和最小为目标函数，分别考虑电动汽车充电约束、配电变压器运行约束；4)依据步骤3)中的考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制模型，优化电动汽车充电功率，得到电动汽车用户参与边缘侧充电负荷运行控制时的充电结果；同时，不对居民区电动汽车进行控制，得到电动汽车用户不参与边缘侧充电负荷运行控制时的充电结果；5)依据步骤4)中的电动汽车用户参与边缘侧充电负荷运行控制的充电结果和电动汽车用户不参与边缘侧充电负荷运行控制的充电结果，建立考虑电动汽车用户意愿的边缘侧充电负荷运行控制校正策略，校正电动汽车充电行为，得到边缘侧充电负荷运行控制最终充电结果；6)基于步骤5)中的边缘侧充电负荷运行控制最终充电结果，得到步骤2)中的配电网边缘侧电动汽车接纳能力评估指标，并评估居民区配电网对电动汽车的接纳能力。2.根据权利要求1所述的考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制方法，其特征在于，步骤2)中，所述的各时段配电变压器负载率评估指标表示为：所述的系统负荷波动裕度评估指标表示为：所述的配电变压器重载时长评估指标表示为：式中，β
t
表示t时段配电变压器负载率；N
EV
表示电动汽车总数量；表示第n辆电动汽车在t时段的充电功率；表示t时段居民区的基础负荷；表示配电变压器额定功率；M
RDN
表示系统负荷波动裕度；N
T
表示总优化时段；表示配电变压器重载时长；表示配电变压器在t时段的重载标志；Δt为优化时段长度；
其中配电变压器额定功率表示为：式中，表示配电变压器额定容量；表示功率因数；配电变压器在t时段的重载标志表示为：式中，β
t
表示t时段配电变压器负载率。3.根据权利要求1所述的考虑配电网动态接纳能力的边缘侧充电负荷运行控制方法，其特征在于，步骤3)所述的设定电动汽车用户的充电费用、用户充电未完成的补偿费用和配电变压器负载率越限的惩罚费用之和最小为目标函数，表示为：minF＝f1+f2+f3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)(6)(6)(6)(6)式中，F表示目标函数；f1表示电动汽车用户的充电费用；f2表示表示电动汽车用户充电未完成的补偿费用；f3表示配电变压器负载率越限的惩罚费用；表示第n辆电动汽车在t时段的充电功率；N
T
表示总优化时段；N
EV
表示电动汽车总数量；c
t
为居民区t时段的分时电价；Δt为优化时段长度；C
EV
(
·
)表示电动汽车用户离开居民区时不同荷电状态对应的补偿系数；E
EV,exp
表示电动汽车电池容量的期望值；表示第n辆电动汽车的充电优先级；c
EV,max
表示补偿系数限值；表示第n辆电动汽车离开居民区时的荷电状态；s
exp
表示电动汽车离开居民区时荷电状态的期望值；C
TF
(
·
)表示配电变压器不同负载率对应的惩罚系数；表示t时段居民区的基础负荷；β
t
表示t时段配电变压器负载率；β表示惩罚系数起始值对应的配电变压器负载率；c
TF,max
表示惩罚系数限值；其中，第n辆电动汽车的充电优先级表示为：表示为：表示为：
式中，α1、α2、α3表示各个指标的权重系数，满足α1+α2+α3＝1；为0时，表示优先级最低，为1时表示优先级最高；表示第n辆电动汽车离开时间指标；表示第n辆电动汽车停留时长指标；表示第n辆电动汽车充电需求指标；表示居民区内电动汽车离开时间的最大值；表示居民区内电动汽车离开时间的最小值；表示居民区内第n辆电动汽车的离开时间；表示居民区内电动汽车初始荷电状态的最大值；表示居民区内电动汽车初始荷电状态的最小值；表示居民区内第n辆电动汽车的初始荷电状态；表示居民区内电动汽车停留时长的最大值；表示居民区内电动汽车...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成山，吴昶，冀浩然，李鹏，于浩，李娟，徐晶，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：