【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电动汽车领域，涉及电动汽车换电站的充电技术，具体涉及一种集中式电动汽车换电站与电网互动能力评估方法。
技术介绍
1、随着电动汽车行业的发展，电动汽车充电需求在不断增大，随机接入的电动汽车充电负荷给电网带来了巨大冲击，集中式电动汽车换电站提供了一种为电动汽车补充电能的有效途径。集中式电动汽车换电站为从各个电池配送站运输来的电动汽车电池进行维护和充电，并将满电电池运输到各个配送站供后续的电动汽车换电。若将运输来的电池立即进行充电，由于电网常规负荷在一天中具有用电高峰期和低谷期，电动汽车用户换电高峰期与电网负荷的用电高峰期在时间上存在重合，电池的充电需求会进一步增大电网的高峰期负荷，造成“峰上加峰”的结果，危害电网运行的稳定性和经济性。因此，利用电动汽车电池充电在时间上的可转移特性，制定充电策略合理安排电池的充电时间，使用电网谷时电力对电池进行充电，可以对电网负荷进行“削峰填谷”，使集中式电动汽车换电站与电网进行互动。在此背景下，需要对集中式电动汽车换电站与电网互动能力进行量化，获得换电站参与电网“削峰填谷”能力的大小。
2、在电动汽车换电站的电池充电调度中，需要着重考虑换电站的引入对电网削峰填谷的贡献度。以往的研究工作侧重于制定具体的充电调度方案，实现电网负荷波动的方差最小。在制定调度方案时，需要考虑换电站各个时段的换电需求总量，在保证换电站的电池能够满足换电需求总量的情况下，优化充电负荷方差，降低电网负荷波动。然而，上面的工作虽然能够给出具体的充电调度方案，却没有对换电站与电网互动能力进行量化，缺乏衡量换
技术实现思路
1、专利技术目的：为了克服现有技术中存在的换电站与电网互动能力难以实现精确量化评估的不足，提供一种集中式电动汽车换电站与电网互动能力评估方法，可以量化换电站与电网互动能力，获取换电站参与削峰填谷的潜力，指导换电站和配电网的规划建设。
2、技术方案：为实现上述目的，本专利技术提供一种集中式电动汽车换电站与电网互动能力评估方法，包括如下步骤：
3、s1：建立换电站电能消纳衡量指标；
4、s2：根据换电站电能消纳衡量指标，建立换电站与电网互动能力评估指标；
5、s3：设定模型假设条件；
6、s4：设定模型约束条件；
7、s5：根据换电站电能消纳衡量指标、换电站与电网互动能力评估指标、模型假设条件和模型约束条件，以换电站电能消纳衡量指标最大为目标，建立集中式换电站与电网互动能力评估模型；
8、s6：通过集中式换电站与电网互动能力评估模型，获得换电站与电网互动能力评估指标的数值，实现对于集中式电动汽车换电站与电网互动能力的评估。
9、进一步地，所述步骤s1中换电站电能消纳衡量指标的表达式为：
10、
11、式中，w为换电站电能消纳衡量指标，t为每天进行评估的时间总段数，ωt为第t个时间段内集中式换电站消纳充电需求的消纳系数，表示不使用换电模式时第t个时间段的充电需求，表示在第t个时间段内集中式换电站中充电的电池需求。
12、进一步地，所述步骤s1中消纳系数ωt的取值含义及方法如下：当处于用电高峰期时，ωt的值为正，表示换电站通过储备电池吸纳高峰充电负载带来正的收益；当处于用电低谷期时，ωt为负，表示换电站利用了谷时的电力缓解高峰的需求。
13、进一步地，所述步骤s1中消纳系数ωt的物理含义的制定方法为：
14、利用电力负荷来确定ωt的值，用et表示第t个时间段电网的总负载，为了使ωt具有明确物理含义，通过对et进行线性变换使其范围转换到区间[-0.5,0.5]中，得到ωt的表达式为：
15、
16、ωt的物理含义为：ωt在用电高峰时取值为0.5、用电低谷时取值为-0.5，其与的乘积表示将电力高峰时的充电负荷移动到了用电低谷；在用电最多和最少的时段之外，ωt的值处于-0.5和0.5之间，表示电网在这些时间段内的能量迁移需求相对较小。
17、进一步地，所述步骤s1中换电站电能消纳衡量指标w的物理意义为：若电网购入一批蓄电池，使其专门用于参与电网的峰谷调节，若要这些蓄电池取得与集中式换电站同等的调节效果，至少需要蓄电池具备的电量为w。
18、进一步地，所述步骤s2中换电站与电网互动能力评估指标的表达式为：
19、
20、式中，v为换电站与电网互动能力评估指标，nb表示换电站的电池数量，c为每个电池的电量，评估指标v表示换电站可以参与电网峰谷调节的电池电量与集中式换电站总电池电量的比值。
21、进一步地，由于集中式换电站规模较大，并且其换电服务对象主要是需求较为确定的电动公交和电动重卡，所述步骤s3中模型假设条件具体为：
22、(a)换电站内部电池电量一致，标准电量为c的电池需要经过te个时段才能充满，同时假定电池以恒定功率pe充电，即pe＝c/te；
23、(b)换电站内的电池一旦处于充电状态，只有当它充满电量后才能进行后续操作；
24、(c)集中式换电站内的换电需求可以根据计划提前获知，即不考虑充电需求的不确定性。
25、进一步地，所述步骤s4中模型约束条件包括换电站内电池数量约束、充电格位数量约束、新加入充电电池数量约束、电池总数量约束和周期性约束。
26、进一步地，所述型约束条件具体如下：
27、换电站内电池数量约束：
28、
29、
30、
31、式中，表示第t个时间段处于充电第n个阶段的电池数量，te表示充电所需要的总的时间段数，当电池充满电后，才可以参与到换电中；
32、充电格位数量约束：
33、
34、新加入充电电池数量约束：
35、
36、式中，表示在t时间段集中式换电站需要充电的电池数量，其满足如下约束：
37、
38、电池总数量约束：
39、
40、周期性约束：
41、
42、进一步地，所述步骤s5的集中式换电站与电网互动能力评估模型中，换电站电能消纳衡量指标最大为目标的优化模型问题的建立方法为：
43、本专利技术认为每天的充换电负载不随时间变化，通过周期性约束，只需要优化每天内的t个时间段的充换电方案。由于周期性约束的存在，可以知道每天的换电量总和与电池的充电量总和为0，即：
44、
45、在换电模式中，和的表达式分别如下：
46、
47、
48、式中，δt表示每个时间段的长度；
49、得到以下的优化模型问题：
50、
51、s.t.(4)-(11)。
52、结合上述内容，本专利技术方法的创新思路包括如下两点：
53、1、针对现有的大本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种集中式电动汽车换电站与电网互动能力评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种集中式电动汽车换电站与电网互动能力评估方法，其特征在于，所述步骤S1中换电站电能消纳衡量指标的表达式为：
3.根据权利要求2所述的一种集中式电动汽车换电站与电网互动能力评估方法，其特征在于，所述步骤S1中消纳系数ωt的取值含义及方法如下：当处于用电高峰期时，ωt的值为正，表示换电站通过储备电池吸纳高峰充电负载带来正的收益；当处于用电低谷期时，ωt为负，表示换电站利用了谷时的电力缓解高峰的需求。
4.根据权利要求3所述的一种集中式电动汽车换电站与电网互动能力评估方法，其特征在于，所述步骤S1中消纳系数ωt的物理含义的制定方法为：
5.根据权利要求4所述的一种集中式电动汽车换电站与电网互动能力评估方法，其特征在于，所述步骤S1中换电站电能消纳衡量指标W的物理意义为：若电网购入一批蓄电池，使其专门用于参与电网的峰谷调节，若要这些蓄电池取得与集中式换电站同等的调节效果，至少需要蓄电池具备的电量为W。
6.根据权利要求1所述
7.根据权利要求1所述的一种集中式电动汽车换电站与电网互动能力评估方法，其特征在于，所述步骤S3中模型假设条件具体为：
8.根据权利要求1所述的一种集中式电动汽车换电站与电网互动能力评估方法，其特征在于，所述步骤S4中模型约束条件包括换电站内电池数量约束、充电格位数量约束、新加入充电电池数量约束、电池总数量约束和周期性约束。
9.根据权利要求8所述的一种集中式电动汽车换电站与电网互动能力评估方法，其特征在于，所述型约束条件具体如下：
10.根据权利要求9所述的一种集中式电动汽车换电站与电网互动能力评估方法，其特征在于，所述步骤S5的集中式换电站与电网互动能力评估模型中，换电站电能消纳衡量指标最大为目标的优化模型问题的建立方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种集中式电动汽车换电站与电网互动能力评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种集中式电动汽车换电站与电网互动能力评估方法，其特征在于，所述步骤s1中换电站电能消纳衡量指标的表达式为：
3.根据权利要求2所述的一种集中式电动汽车换电站与电网互动能力评估方法，其特征在于，所述步骤s1中消纳系数ωt的取值含义及方法如下：当处于用电高峰期时，ωt的值为正，表示换电站通过储备电池吸纳高峰充电负载带来正的收益；当处于用电低谷期时，ωt为负，表示换电站利用了谷时的电力缓解高峰的需求。
4.根据权利要求3所述的一种集中式电动汽车换电站与电网互动能力评估方法，其特征在于，所述步骤s1中消纳系数ωt的物理含义的制定方法为：
5.根据权利要求4所述的一种集中式电动汽车换电站与电网互动能力评估方法，其特征在于，所述步骤s1中换电站电能消纳衡量指标w的物理意义为：若电网购入一批蓄电池，使其专门用于参与电网的峰谷调节，若要这些蓄电池取得...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁晓冬，潘益，王明深，李群，曾飞，缪惠宇，韩华春，吕舒康，
申请(专利权)人：江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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