【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种考虑充电桩无功容量参与配电网电压控制的光储充电站运行方法。
技术介绍
1、为了实现“双碳”目标和经济绿色发展，全社会正在逐步用清洁能源代替传统耗竭性能源。由于电动汽车具有绿色、经济和政策优惠等优势，有广阔的发展空间。然而，电动汽车在快速发展的同时改变了配电网的负荷特性，一方面，电动汽车具有时间和空间上的不确定性，大规模并网会加剧负荷的波动性；另一方面，作为给电动汽车提供能量补充的充电设施，充电桩中广泛使用具有开关特性的非线性元件，会威胁到电网电压的稳定性。但是，电动汽车在带来挑战的同时，其自身就是解决问题的方案：电动汽车具有可控负荷与储能单元的双重属性，给电网带来新的运营模式；利用充电桩中igbt能量的双向传输特性，给v2g(vehicle to grid,v2g)技术的发展带来契机。v2g技术自提出以来虽然备受学术界瞩目，但是由于基础充电装置技术不够成熟、标准不够完善，用户的响应度较低等问题，导致其落地实践受到很大阻力。
技术实现思路
1、本专利技术要克服现有技术的上述缺点，提出一种考虑充电桩无功容量参与配电网电压控制的光储充电站运行方法。
2、对此，本专利技术基于v2g技术双向能量传输的特点，提出一种新颖的“桩网”互动方法：在给电动汽车充电的同时，利用充电桩剩余容量给电网提供无功补偿，集群调度电动汽车有功资源和充电桩无功资源，减小配电网电压波动。所提方法无需额外增加设备，提高了系统运行的经济性。本专利技术从电动汽车充电机模型出发，剖析能量转换机理，
3、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
4、一种考虑充电桩无功容量参与配电网电压控制的光储充电站运行方法，包括以下步骤：
5、s1：建立电动汽车充电桩的数学模型，利用网侧双环控制策略，使电压快速、准确响应，分析充电桩在给电动汽车充电过程中提供无功补偿的可行性与合理性；
6、s2：搭建大规模光伏、储能接入的电动汽车充电站并网拓扑结构，分析分布式光伏电源和电动汽车并网对电网电压和电能损耗的影响；
7、s3：充分考虑充电桩无功补偿能力与电动汽车充电功率的耦合关系，基于蒙特卡洛预测电动汽车充电数据，建立电网节点电压偏差最小的目标函数，求解得到典型日不同时刻充电桩的最优无功补偿量；
8、s4：通过电动汽车充电功率和充电站无功容量联动控制，仿真分析不同场景下光储充电站证明充电站无功资源能够减小配电网节点电压偏差，降低网络损耗。
9、进一步，所述步骤s1中，充电桩数学模型包括以下构成：
10、s1：构建充电桩核心电能转换器件ad/dc变流器数学模型：
11、城市快充电站主要以快充为主，充电桩中广泛采用三相pwm变流器，采用“电压外环”来控制整流器直流侧输出电压的稳定，采用“电流内环”消除扰动对输出电压的影响。为了实现无静态误差控制，将网侧三相电压变换到d、q两相旋转坐标系，分别得到ed、ed。根据pwm电压定向矢量控制原理，电压合成矢量e与d轴重合，即ed＝e，ed＝0。考虑电网运行在稳态工况，可得流入充电桩的交流电在旋转坐标系下的kvl方程为：
12、
13、其中，id和iq分别表示变换器网侧输出电流的d轴分量和q轴分量。根据整流器spwm规律，要保证网侧电压不含有低次谐波，直流输出端电压必须大于网侧输入电压基波峰值的倍，即：
14、
15、用式(3)表示流入充电桩的有功功率和无功功率：
16、
17、根据能量守恒，电动汽车在充电的过程中，流入充电桩的平均功率和电动汽车的充电功率持平，即
18、pave＝pev (4)
19、结合式(1)、式(2)、式(3)、式(4)可得充电桩安全运行约束：
20、
21、其中vdc为充电桩直流侧输出电压。另一方面，由于感性、容性等非线性元件的存在，系统的功率并不能被完全利用，充电桩的有功功率和无功功率存在如下关系：
22、
23、其中，smax为充电桩容量，由生产规格决定。充电桩可工作在四种状态之下：有功充电容性运行、有功充电感性运行、有功放电容性运行和有功放电感性运行。可见，电动汽车充电的有功和充电桩发出的无功功率是一个动态耦合变化的过程：当需要抬升电压时，适当减小充电功率，其无功容量也会增大。由于无功功率的来源是充电桩本身，并不会损害电动汽车蓄电池的使用寿命，所以可以在给电动汽车充电的同时给电网提供无功功率，完成对电网的辅助服务。
24、再进一步，在所述步骤s2中，充电站并网拓扑结构以及光伏电源、电动汽车负荷对电网影响包括以下构成：
25、s2-1：充电站并网及充电桩无功调压机理表示如下：
26、s2-1：光伏电站和大型电动汽车充电站接入对电压的影响：
27、对于配电网来说，电压长期处于稳定的范围内至关重要，但是常常由于线路电抗或非线性元器件的使用，节点电压相较标称电压有所下降。当系统网络有n个节点，序号分别为1，2，…，n，假设公共耦合点m为参考节点，其电压值为1(p.u.)，公共耦合点n由于线路阻抗rline+jxline所产生的电压降为：
28、
29、式中，和为第i+1个节点固有的有功负荷和无功负荷，由此可以看出，在未接入分布式光伏时，电网两节点间电压差与末端节点负荷和线路阻抗有关。
30、光伏系统接入使电网从放射状结构变为多电源结构，改变电网潮流，引起节点电压波动，造成网损变化。当在节点m接入容量为ppv的光伏电站，此时系统注入节点m有功功率和无功功率流向系统。假设光伏运行在高功率因素，因此可以忽略无功功率带来的影响，此时，节点m和节点n之间的电压差变为：
31、
32、由此可以看出光伏电站接入电力系统，可以减小电压降落，有效抬升电压，防止节点电压落差过大使系统发生故障。
33、当在节点m接入充电站时，一方面，电动汽车作为有功负荷消耗电能，造成节点之间电压差加大，另一方面，由于配电网线路以及电力电子器件产生的无功功率大多为感性，充电桩提供的容性无功qch可与之相抵消，使节点压降减小，从而抬升电压。其调节电网电压的机理可表示如下：
34、
35、此时，电动汽车充电桩接入n节点，若其工作于有功充电、容性运行状态，在给电动汽车充电的同时给电网无功补偿。
36、s2-2：光伏电站大型电动汽车充电站接对节点网络损耗的影响：
37、电动汽车充电站接入电网后属于大功率负荷，因此可能造成电网负荷的重新分配，从而导致潮流的变化，电网损耗增大。电网网损可由下式表示：
38、
39、其中，nloss表示节点i接入充电站造成的网损，k表示接入充电站的节点个数，和分别表示电动汽车本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑充电桩无功容量参与配电网电压控制的光储充电站运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种考虑充电桩无功容量参与配电网电压控制的光储充电站运行方法，其特征在于，所述步骤S1中，充电桩数学模型包括以下构成：
3.如权利要求1所述的一种考虑充电桩无功容量参与配电网电压控制的光储充电站运行方法，其特征在于，所述步骤S2中，充电站并网拓扑结构以及光伏电源、电动汽车负荷对电网影响包括以下构成：
4.如权利要求3所述的一种考虑充电桩无功容量参与配电网电压控制的光储充电站运行方法，其特征在于，所述步骤S3中，充电站参与电网调压以及建立的节点电压最小的数学模型如下：
5.如权利要求5所述的一种考虑充电桩无功容量参与配电网电压控制的光储充电站运行方法，其特征在于，所述步骤S4中，充电功率和无功容量联动控制，通过算例仿真，验证了利用充电桩无功容量能够减小配电网节点电压偏差，降低网络损耗，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种考虑充电桩无功容量参与配电网电压控制的光储充电站运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种考虑充电桩无功容量参与配电网电压控制的光储充电站运行方法，其特征在于，所述步骤s1中，充电桩数学模型包括以下构成：
3.如权利要求1所述的一种考虑充电桩无功容量参与配电网电压控制的光储充电站运行方法，其特征在于，所述步骤s2中，充电站并网拓扑结构以及光伏电源、电动汽车负荷对电网影响包括以下构...
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