一种规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡方法技术

一种规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡方法，针对柔性配电网馈线负载平衡运行优化问题，建立了规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡模型，综合考虑电动汽车入网/离网特性、电动汽车初始荷电量特性、电动汽车充电功率约束、电动汽车荷电量约束、多端智能软开关运行约束、分布式电源运行约束以及柔性配电网运行约束，最终确定规模化电动汽车接入下多端智能软开关出力策略、电动汽车聚合充电功率，得到柔性配电网运行损耗成本、多端智能软开关损耗成本、电动汽车购电成本以及线路负载越限惩罚成本，有效缓解了规模化电动汽车接入导致的馈线负载不平衡问题，提升了配电网的运行经济性。网的运行经济性。网的运行经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡方法


[0001]本专利技术涉及一种柔性配电网馈线负载平衡方法。特别是涉及一种规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡方法。

技术介绍

[0002]作为一种新型电力负荷，电动汽车由于清洁低碳的特性得到迅速发展，并逐步取代传统燃油汽车。电动汽车的大量涌入导致配电网潮流分布更加复杂，不加引导的无序充电给配电系统安全经济运行带来新的挑战，例如峰谷差加剧、损耗升高、电压越限、馈线负载不平衡等。馈线负载不平衡会导致配电网运行效率低下，甚至引起网络拥塞。为了既满足规模化电动汽车的用电需求，又保证配电网馈线负载率维持在经济运行区间，亟需开展规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡方法研究。
[0003]近年来随着柔性配电技术的飞速发展，以智能软开关为代表的电力电子装置得到了广泛的应用。作为一类新型柔性配电设备，智能软开关能够灵活调整潮流分布，具备调节精度高、响应速度快的能力，极大地提高了配电系统的可控性，为适应规模化电动汽车入网提供了技术支撑。同时，电动汽车的可控特性也成为平抑尖峰负荷的有效手段。将上述二者功能结合对满足电动汽车与配电网的多元需求具有重要意义。
[0004]国内外已经开展了考虑规模化电动汽车接入的配电网运行优化问题的研究，主要集中在基于电动汽车需求侧响应，实现有序充电策略制定方面，在配网级设备潮流控制与电动汽车充电功率协同优化调度方面仍然存在不足与挑战。不仅需要考虑电动汽车的充电行为引导，还需要考虑基于智能软开关的柔性功率调节。因此，亟需一种规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡方法，利用电动汽车的可控特性与智能软开关的柔性功率调节能力，缓解规模化电动汽车入网引起的馈线负载不平衡问题，提高配电网的经济运行水平。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够有效缓解规模化电动汽车接入导致的馈线负载不平衡问题的规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：一种规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡方法，包括如下步骤：
[0007]1)根据选定的柔性配电网，输入柔性配电网参数信息，包括：配电网络拓扑和线路参数信息，电力负荷接入位置及功率预测曲线信息，分布式电源接入位置、类型、容量及出力预测曲线信息，各线路负载率经济运行范围信息，线路电流最大值信息；输入电动汽车参数信息，包括：电动汽车类型、充电功率上限、电池容量、初始荷电量、预期荷电量、充电站位置；输入多端智能软开关参数信息，包括：端口换流器容量、端口接入位置、有功损耗系数；输入电价参数信息，包括：系统分时电价，损耗惩罚电价，线路负载越限惩罚电价；
[0008]2)根据步骤1)提供的电动汽车参数信息，构建电动汽车运行约束，包括：根据电动
汽车入网和离网特性以及电动汽车初始荷电量特性，建立电动汽车充电功率约束和电动汽车荷电量约束；
[0009]3)根据步骤1)提供的柔性配电网参数信息和步骤2)提供的电动汽车运行约束，建立规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡模型，包括：设定柔性配电网运行损耗成本、多端智能软开关损耗成本、电动汽车购电成本以及线路负载越限惩罚成本之和最小为目标函数，同时考虑电动汽车运行约束、多端智能软开关运行约束、分布式电源运行约束以及柔性配电网运行约束；
[0010]4)根据步骤3)得到的规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡模型，将负载越限惩罚单位成本进行线性化，将配电网约束进行凸松弛，采用二阶锥规划方法对规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡模型进行求解，输出求解结果，包括：多端智能软开关运行策略、电动汽车聚合充电功率、配电网运行损耗成本、多端智能软开关损耗成本、电动汽车购电成本以及线路负载越限惩罚成本。
[0011]本专利技术的一种规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡方法，立足解决柔性配电网的运行经济性提升问题，充分考虑多端智能软开关的精准潮流调节和电动汽车的充电特性。提出线路负载越限区间惩罚方法，引入负载越限惩罚项对负载率超过阈值的线路进行经济惩罚，以降低线路负载率越限程；将多端智能软开关的实时精准的潮流控制能力与电动汽车的虚拟储能作用结合，发挥配网级设备和电动汽车的协调优化潜力；建立规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡模型，得到多端智能软开关出力策略和优化后的电动汽车充电策略，有效缓解了规模化电动汽车接入导致的馈线负载不平衡问题，提升了配电网的运行经济性。
附图说明
[0012]图1是本专利技术的一种规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡方法流程图；
[0013]图2是改进的实际配电网算例结构图；
[0014]图3是分布式电源日运行曲线；
[0015]图4是负荷波动曲线；
[0016]图5是系统分时电价曲线；
[0017]图6为三种方案下全时段内每条线路的最大线路度载率；
[0018]图7为负载率越限程度最严重的线路全天的负载率情况；
[0019]图8为三种方案下全时段内总功率损耗；
[0020]图9为方案三SOP有功传输；
[0021]图10为方案三SOP无功补偿。
具体实施方式
[0022]下面结合实施例和附图对本专利技术的一种规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡方法做出详细说明。
[0023]本专利技术的一种规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡方法，如图1所示，包括如下步骤：
[0024]1)根据选定的柔性配电网，输入柔性配电网参数信息，包括：配电网络拓扑和线路参数信息，电力负荷接入位置及功率预测曲线信息，分布式电源接入位置、类型、容量及出力预测曲线信息，各线路负载率经济运行范围信息，线路电流最大值信息；输入电动汽车参数信息，包括：电动汽车类型、充电功率上限、电池容量、初始荷电量、预期荷电量、充电站位置；输入多端智能软开关参数信息，包括：端口换流器容量、端口接入位置、有功损耗系数；输入电价参数信息，包括：系统分时电价，损耗惩罚电价，线路负载越限惩罚电价。
[0025]对于本实施例，首先输入改进的实际柔性配电网线路参数、节点负荷参数及网络拓扑连接关系，网络包含3条馈线和一个三端智能软开关。设定在柔性配电网节点C10处接入1台容量为3MVA的分布式光伏，在节点C4、C9各接入1组容量为3MVA的风机，所有分布式电源均以恒功率因数1.0运行，接入位置如图2所示，分布式电源日运行曲线如图3所示。系统额定电压为10.5kV，基准功率为1MVA，总有功负荷为20.074MW，总无功需求为6.587Mvar，详细参数见表1～表2。假设三条馈线分别连接工业负荷、商业负荷和居民负荷，负荷波动曲线如图4所示。节点A10、B14各设有一个充电站，设定一天内充电站为1000辆电动汽车进行充电服务，充电功率可控电动汽车与充电功率不可控电动汽车的数量比为1:1，电动汽车充电功率上限值为16kW，每台电动汽车的电池容量为100kWh，预期荷电量为0.9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据选定的柔性配电网，输入柔性配电网参数信息，包括：配电网络拓扑和线路参数信息，电力负荷接入位置及功率预测曲线信息，分布式电源接入位置、类型、容量及出力预测曲线信息，各线路负载率经济运行范围信息，线路电流最大值信息；输入电动汽车参数信息，包括：电动汽车类型、充电功率上限、电池容量、初始荷电量、预期荷电量、充电站位置；输入多端智能软开关参数信息，包括：端口换流器容量、端口接入位置、有功损耗系数；输入电价参数信息，包括：系统分时电价，损耗惩罚电价，线路负载越限惩罚电价；2)根据步骤1)提供的电动汽车参数信息，构建电动汽车运行约束，包括：根据电动汽车入网和离网特性以及电动汽车初始荷电量特性，建立电动汽车充电功率约束和电动汽车荷电量约束；3)根据步骤1)提供的柔性配电网参数信息和步骤2)提供的电动汽车运行约束，建立规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡模型，包括：设定柔性配电网运行损耗成本、多端智能软开关损耗成本、电动汽车购电成本以及线路负载越限惩罚成本之和最小为目标函数，同时考虑电动汽车运行约束、多端智能软开关运行约束、分布式电源运行约束以及柔性配电网运行约束；4)根据步骤3)得到的规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡模型，将负载越限惩罚单位成本进行线性化，将配电网约束进行凸松弛，采用二阶锥规划方法对规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡模型进行求解，输出求解结果，包括：多端智能软开关运行策略、电动汽车聚合充电功率、配电网运行损耗成本、多端智能软开关损耗成本、电动汽车购电成本以及线路负载越限惩罚成本。2.根据权利要求1所述的一种规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡方法，其特征在于，步骤2)所述的电动汽车充电功率约束表示为：(1)I类—不可控电动汽车充电功率约束：其中，表示第n个I类电动汽车用户的充电结束时间；表示第n个I类电动汽车的预期荷电量；表示第n个I类电动汽车的初始荷电量；表示第n个I类电动汽车的容量；表示第n个I类电动汽车的充电功率上限值；表示t时段第n个I类电动汽车的充电功率；表示第n个I类电动汽车的入网时间；表示第n个I类电动汽车用户的离网时间；(2)II类—可控电动汽车充电功率约束：其中，表示t时段第n个II类电动汽车的充电功率；表示第n个II类电动汽车的充电功率上限值；表示第n个II类电动汽车的入网时间；表示第n个II类电动汽车的
离网时间。3.根据权利要求1所述的一种规模化电动汽车接入下柔性配电网馈线负载平衡方法，其特征在于，步骤2)所述的电动汽车荷电量约束表示为：(1)I类—不可控电动汽车荷电量约束：其中，表示t时段第n个I类电动汽车的荷电量；表示t
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Δt时段第n个I类电动汽车的荷电量；表示第n个I类电动汽车的初始荷电量；表示第n个I类电动汽车的预期荷电量；表示t时段第n个I类电动汽车的充电功率；表示第n个I类电动汽...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵金利，曲家慧，冀浩然，李鹏，于浩，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：