CN105896561B - 利用电动汽车充电机对配电网进行实时无功补偿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用电动汽车充电机对配电网进行实时无功补偿的方法。该方法主要包括：读入当前时刻接入配电网区域内某地点的每台电动汽车的充电信息，读入当前时刻所述某地点的配电网信息，筛选出可调控电动汽车；根据每台可调控电动汽车的充电信息和所述配电网信息确定当前时刻充电机的容性运行模式或感性运行模式并计算出当前时刻每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，进而采用优化算法计算最优值。本发明以所述某地点电压安全稳定为优化目标，以当前时刻各台电动汽车充电需求为约束条件，成功解决了利用电动汽车充电机实时无功补偿问题。
Description
技术领域
本发明涉及配电网无功补偿技术领域，尤其涉及一种利用电动汽车充电机对配电网进行实时无功补偿的方法。
背景技术
近年来，随着能源日益枯竭和环境持续恶化，节能环保逐渐成为各国发展的重要立足点。传统汽车由于存在能源消耗大、尾气污染严重以及噪音污染等缺点，使得电动汽车成为研究的热点。在国际大环境推动下，我国电动汽车的使用日益普及，对电动汽车的研究也取得了一定成绩，我国的电动汽车产业正朝着大众化、实用化方向前进。
另一方面，随着电动汽车逐渐普及，具有随机性、分散性等特点的电动汽车充电负荷作为一种新型负荷出现在配电网中。大规模电动汽车的充电负荷接入配电网会加剧配电网的电压跌落，严重时会使得某些地点的电压跌落超出允许范围，对配电网的安全稳定运行造成威胁。
对于电压跌落，可以通过补偿无功功率来缓解，目前配电网中常用无功补偿柜等传统设备来实现无功补偿。传统无功补偿设备的容量是经过规划后固定的，如果大量电动汽车接入造成某些地点的电压跌落严重，就需要对无功补偿设备进行增容，这一方面会花费大量的额外费用，另一方面由于电动汽车充电负荷的随机性、分散性特点，并不能确定一天中电动汽车去何处充电、何时进行充电，故无法确定何时电压会跌落、何处电压会跌落、跌落是否严重，一年中电压跌落超出允许范围的次数有多少，而传统无功补偿设备又具有容量上限不可变、设备本身不可移动等缺点，这就会造成传统无功补偿设备容量的浪费，经济性较差。
发明内容
本发明的实施例提供了一种利用电动汽车充电机对配电网进行实时无功补偿的方法，以实现对配电网进行有效的无功补偿。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种利用电动汽车充电机对配电网进行实时无功补偿的方法，包括：
读入当前时刻接入配电网区域内某地点的每台电动汽车的充电信息，该充电信息包括当前时刻值、当前时刻SOC、充电目标SOC、预计离开时刻，电池容量和充电机容量；读入当前时刻所述某地点的配电网信息，该配电网信息包括配电网有功功率、无功功率、线路电阻值、线路电抗值；
根据每台电动汽车的充电信息计算出停车时长以及充电机运行功率因数假定为1进行充电时每台电动汽车需要的充电时间，将充电时间小于停车时长的电动汽车归纳为可调控电动汽车；
根据每台可调控电动汽车的充电信息和所述配电网信息确定当前时刻充电机的容性运行模式或感性运行模式，并计算出当前时刻每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，进而采用优化算法计算出充电机运行功率因数的最优值。
当前时刻操作完成后更新充电信息，进入下一时刻并重复上述过程。
进一步地，所述的根据每台电动汽车的充电信息计算出停车时长以及充电机运行功率因数假定为1进行充电时每台电动汽车需要的充电时间，将充电时间小于停车时长的电动汽车归纳为可调控电动汽车，包括：
根据电动汽车的预计离开时刻和当前时刻计算出该台电动汽车的停车时长；
根据所述电动汽车的当前时刻SOC、充电目标SOC、电池容量和充电机容量计算该台电动汽车的充电机运行功率因数假定为1时进行充电所需的充电时间Tneed；
式中：SOCend为充电目标SOC，SOCnow为当前时刻SOC，S为充电机容量，Qbattery为电池容量；
判断充电时间与停车时长的大小，若停车时长大于充电时间，则将该台电动汽车划入可调控电动汽车；若停车时长小于充电时间，则将该台电动汽车划入不可调控电动汽车，充电机运行功率因数设定为1并调整充电目标SOC，使停车时长等于充电时间。
进一步地，所述的根据每台可调控电动汽车的充电信息和所述配电网信息确定当前时刻充电机的容性运行模式或感性运行模式并计算出当前时刻每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，进而采用优化算法计算出充电机运行功率因数的最优值，包括：
将可调控电动汽车中有充电需求的各台电动汽车的充电机运行功率因数假定为1进行充电的情况下，通过潮流计算得到所述某地点的电压，并判断所述某地点的电压是否小于额定电压，如果是，则当前时刻所有可调控电动汽车的充电机采用容性运行模式；否则，则当前时刻所有可调控电动汽车的充电机采用感性运行模式，计算充电机感性运行模式下最佳运行点；
计算出容性运行模式或感性运行模式下每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，采用优化算法计算出当前时刻每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的最优值，根据所述某地点的当前时刻有功功率值与无功功率值通过潮流计算得到当前时刻所述某地点的电压，所述优化算法的优化目标包括当前时刻所述某地点的电压与额定电压之差最小、当前时刻及之前所有时刻的电压值方差最小、当前时刻到下一时刻各台参与无功补偿且有充电需求的电动汽车充入的SOC量最大，并根据当前时刻所述某地点的电压偏离额定电压程度确定各个优化目标的权重。
进一步地，所述的更新充电信息，包括：
根据每台电动汽车的充电机实际运行功率因数计算不可调控电动汽车和可调控电动汽车的有充电需求的各个电动汽车当前时刻到下一时刻充入的SOC量，将所述充入的SOC量叠加到当前时刻SOC，作为下一时刻的SOC；
式中：SOCnext为下一时刻SOC，SOCnow为当前时刻SOC，Tnow为当前时刻，Tnext为下一时刻，S为充电机容量，Qbattery为电池容量，cosθoperate为实际运行功率因数。
进一步地，所述的计算充电机感性运行模式下最佳运行点，包括：
求所述某地点的线路电抗值除以线路电阻值所得值的反正切，得到角度值，再求所述角度值的余弦值作为所述某地点的充电机感性运行模式下最佳运行点：
感性运行模式下最佳运行点＝cos(arctan(X/R))
其中，X为线路电抗值，R为线路电阻值。
进一步地，所述的计算出容性运行模式下每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，包括：
步骤1：依次对可调控电动汽车中的每台电动汽车进行判断，确定该台电动汽车为有充电需求或无充电需求，若无充电需求则执行步骤2，若有充电需求则执行步骤3；
步骤2：根据当前时刻电压值确定该台电动汽车是否需要零功率因数运行，若需要，则将该台电动汽车的运行功率因数设置为零，若不需要，则该台电动汽车不参与无功补偿；执行步骤6；
步骤3：根据该台电动汽车的充电目标SOC、当前时刻值、下一时刻值、电池容量和充电机容量计算当前时刻到下一时刻至少需要充入的SOC量ΔSOCmust_now；
式中：S为充电机容量，Qbattery为电池容量，Tnext为下一时刻，Tend为预计离开时刻，SOCend为充电目标SOC，ΔSOCmust_now为当前时刻到下一时刻至少需要充入的SOC量；
若所述至少需要充入的SOC量小于零则执行步骤4，若所述至少需要充入的SOC量大于零则执行步骤5；
步骤4：该台电动汽车充电机运行功率因数的可调控范围设定为0到1(不含0)；执行步骤6；
步骤5：根据至少需要充入的SOC量、当前时刻值、下一时刻值、电池容量和充电机容量计算该台电动汽车当前时刻的最低运行功率因数cosθmin，充电机运行功率因数的可调控范围设定为最低运行功率因数到1；执行步骤6；
式中：Tnow为当前时刻，Tnext为下一时刻，S为充电机容量，Qbattery为电池容量，ΔSOCmust_now为当前时刻至少需要充入的SOC量，cosθmin为最低运行功率因数；
步骤6：该台电动汽车操作完成，按照上述步骤对下一台可调控电动汽车进行操作。
进一步地，所述的计算出感性运行模式下每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，包括：
步骤1：依次对可调控电动汽车每台电动汽车进行判断，确定该台电动汽车为有充电需求或无充电需求，若无充电需求则执行步骤2，若有充电需求则执行步骤3；
步骤2：根据当前时刻电压值确定该台电动汽车是否需要零功率因数运行，若需要则将该台电动汽车的充电机运行功率因数设置为零，若不需要则该台电动汽车不参与无功补偿；执行步骤8；
步骤3：根据该台电动汽车的充电目标SOC、当前时刻值、下一时刻值、电池容量和充电机容量计算当前时刻到下一时刻至少需要充入的SOC量ΔSOCmust_now；
式中：S为充电机容量，Qbattery为电池容量，Tnext为下一时刻，Tend为预计离开时刻，SOCend为充电目标SOC，ΔSOCmust_now为当前时刻到下一时刻至少需要充入的SOC量；
若所述至少需要充入的SOC量小于零则执行步骤4，若所述至少需要充入的SOC量大于零则执行步骤5；
步骤4：该台电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围设定为感性运行模式下最佳运行点到1，执行步骤8；
步骤5：根据至少需要充入的SOC量、当前时刻值、下一时刻值、电池容量和充电机容量计算该台电动汽车当前时刻最低运行功率因数cosθmin：
式中：Tnow为当前时刻，Tnext为下一时刻，S为充电机容量，Qbattery为电池容量，ΔSOCmust_now为当前时刻至少需要充入的SOC量，cosθmin为最低运行功率因数；
判断所述最低运行功率因数cosθmin与感性运行模式下最佳运行点的大小，若最低运行功率因数较小则执行步骤6，若最低运行功率因数较大则执行步骤7；
步骤6：该台电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围设定为感性运行模式下最佳运行点到1，执行步骤8；
步骤7：该台电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围设定为最低运行功率因数到1，执行步骤8；
步骤8：该台电动汽车操作完成，按照上述步骤对下一台可调控电动汽车进行操作。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过优化算法，以所述某地点电压安全稳定为优化目标，以当前时刻各台电动汽车充电需求为约束条件，成功解决了利用电动汽车充电机实时无功补偿问题，并展示了一天中无功补偿效果，通过与运行功率因数设定为1且无序充电相比，本发明中利用电动汽车充电机实时无功补偿方法有明显的优势，是一种行之有效的无功补偿方法。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明利用电动汽车充电机进行无功补偿原理示意图；
图2为本发明实施例中利用电动汽车充电机实时无功补偿方法的主流程；
图3为容性运行模式下的电压-运行功率因数特性；
图4为感性运行模式下的电压-运行功率因数特性；
图5为实施例中划分可调控电动汽车和不可调控电动汽车方案；
图6为实施例中容性运行模式下确定每台电动汽车充电机运行功率因数的可调控范围方案；
图7为实施例中感性运行模式下确定每台电动汽车充电机运行功率因数的可调控范围方案；
图8为实施例中配电网拓扑结构；
图9为实施例中使用本发明方法与未使用本发明方法的电压的效果对比图；
图10为实施例中使用本发明方法与未使用本发明方法的有功功率的效果对比图；
图11为实施例中使用本发明方法进行无功补偿一天中各时刻所有充电机对配电网贡献的无功功率效果图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
为了克服传统无功补偿设备的不足，就需要从电动汽车本身入手解决上述问题。电动汽车充电机的运行功率因数是指充电机内部交流侧的功率因数值，该值是可以改变的，当运行功率因数设定为1充电时充电机只从配电网吸收有功功率，当降低运行功率因数充电时充电机从配电网吸收有功功率的同时，还和配电网进行无功功率的交换。
图1为本发明利用电动汽车充电机进行无功补偿原理示意图，在不影响电动汽车用户充电需求的前提下，通过接入地点电压的情况确定各台电动汽车充电机的最优运行功率因数来实现无功补偿，既实现了避免电动汽车的充电负荷带来的电压跌落问题，又不会因为增加传统无功补偿设备容量而降低配电网运行的经济性。因此制定行之有效的方案实现利用充电机实时无功补偿是电动汽车发展长河中的一个新的里程碑。
该实施例提供了一种利用电动汽车充电机实时无功补偿方法的处理流程，如图2所示，包括如下的处理步骤：
步骤一：读入当前时刻接入配电网区域内某地点的每台电动汽车的充电信息，该充电信息包括当前时刻值、当前时刻SOC(State of Charge，荷电状态)，每位车主已经输入的充电目标SOC、预计离开时刻，电池容量和充电机容量；读入当前时刻该地点的配电网信息，该配电网信息包括配电网有功功率、无功功率、线路电阻值、线路电抗值。
步骤二：根据读入的充电信息将当前时刻该地点的所有电动汽车划分为可调控电动汽车和不可调控电动汽车；不可调控电动汽车的各台电动汽车的充电机运行功率因数设定为1进行充电，此时充电的有功功率大小即为充电机容量，并将充电的有功功率叠加到配电网的有功功率值中。
步骤三：统计可调控电动汽车的电动汽车台数，若台数等于零，则计算该地点电压并放弃当前时刻的无功补偿；若台数不为零，将可调控电动汽车的电动汽车划分为有充电需求部分和无充电需求部分；有充电需求部分电动汽车充电机运行功率因数全部假定为1进行充电的情况下通过潮流计算得到该地点电压，并判断该地点的电压是否小于额定电压，若小于，则当前时刻所有可调控部分充电机采用容性运行模式，执行步骤五；若大于，则当前时刻所有可调控部分充电机采用感性运行模式，执行步骤四。
步骤四：由于容性运行模式下的电压-运行功率因数特性是单调的，如图3所示，而感性运行模式下的电压-运行功率因数特性是非单调的具有拐点的类抛物线，此拐点称为感性运行模式下最佳运行点，如图4所示，计算感性运行模式下最佳运行点；执行步骤五。
步骤五：容性运行模式或感性运行模式下采取各自不同的方案，确定每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围；进而采用优化算法计算当前时刻每台电动汽车的充电机最优运行功率因数，根据所述某地点的当前时刻有功功率值与无功功率值通过潮流计算得到当前时刻所述某地点的电压。
优化目标为当前时刻该地点电压与额定电压之差最小、当前时刻及之前所有时刻的电压值方差最小、当前时刻到下一时刻各台参与无功补偿且有充电需求的电动汽车充入的SOC量最大，并根据当前时刻该地点电压偏离额定电压程度确定各个优化目标的权重；之后，计算可调控电动汽车的充电有功功率和贡献出的无功功率，计算该地点电压。
步骤六：根据每台电动汽车的充电机实际运行功率因数计算不可调控电动汽车和可调控电动汽车中有充电需求的各个电动汽车当前时刻到下一时刻充入的SOC量，将所述充入的SOC量叠加到当前时刻SOC，如式(1)，作为下一时刻SOC，准备进入下一时刻；
式中：SOCnext为下一时刻SOC，SOCnow为当前时刻SOC，Tnow为当前时刻，Tnext为下一时刻，S为充电机容量，Qbattery为电池容量，cosθoperate为实际运行功率因数。
步骤七：进入下一时刻后重复步骤一到步骤六。
如图5所示，步骤二所述划分为可调控电动汽车和不可调控电动汽车，包含如下步骤：
步骤1：依次对每台电动汽车进行操作，根据预计离开时刻和当前时刻计算出该台电动汽车的停车时长；
步骤2：根据当前时刻SOC、充电目标SOC、电池容量和充电机容量计算该台电动汽车的充电机运行功率因数假定为1进行充电所需的充电时间，如式(2)；
式中：SOCend为充电目标SOC，SOCnow为当前时刻SOC，S为充电机容量，Qbattery为电池容量；
步骤3：判断充电时间与停车时长的大小，若停车时长大于充电时间，则将该台电动汽车划入可调控电动汽车；若停车时长小于充电时间，则将该台电动汽车划入不可调控电动汽车，充电机运行功率因数设定为1并调整充电目标SOC，使停车时长等于充电时间；
步骤4：该台电动汽车操作完成，按照上述步骤对下一台电动汽车进行操作。
步骤四中所述充电机感性运行模式下最佳运行点计算方法为：求线路电抗值除以线路电阻值所得值的反正切，得到角度值，再求此角度值的余弦值作为该地点的充电机感性运行模式下最佳运行点，如式(3)，其中X为线路电抗值，R为线路电阻值。
感性运行模式下最佳运行点＝cos(arctan(X/R)) (3)
如图6所示，步骤五所述容性运行模式下确定每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围方案，包含如下步骤：
步骤1：依次对可调控电动汽车中的每台电动汽车进行判断，确定该台电动汽车为有充电需求或无充电需求，若无充电需求则执行步骤2，若有充电需求则执行步骤3；
步骤2：根据当前时刻电压值确定该台电动汽车是否需要零功率因数运行，若需要则该台电动汽车运行功率因数恒为零，若不需要则该台电动汽车不参与无功补偿；执行步骤6；
步骤3：根据充电目标SOC、当前时刻值、下一时刻值、电池容量和充电机容量计算当前时刻到下一时刻至少需要充入的SOC量，如式(4)，若其小于零则执行步骤4，若其大于零则执行步骤5；
式中：S为充电机容量，Qbattery为电池容量，Tnext为下一时刻，Tend为预计离开时刻，SOCend为充电目标SOC，ΔSOCmust_now为当前时刻到下一时刻至少需要充入的SOC量；
步骤4：该台电动汽车充电机运行功率因数的可调控范围设定为0到1(不含0)，执行步骤6；
步骤5：根据至少需要充入的SOC量、当前时刻值、下一时刻值、电池容量和充电机容量计算该台电动汽车当前时刻的最低运行功率因数，如式(5)，充电机运行功率因数的可调控范围设定为最低运行功率因数到1，执行步骤6；
式中：Tnow为当前时刻，Tnext为下一时刻，S为充电机容量，Qbattery为电池容量，ΔSOCmust_now为当前时刻至少需要充入的SOC量，cosθmin为最低运行功率因数；
步骤6：该台电动汽车操作完成，按照上述步骤对下一台可调控电动汽车进行操作。
如图7所示，步骤五所述感性运行模式下确定每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围方案，包含如下步骤：
步骤1：依次对可调控电动汽车每台电动汽车进行判断，确定该台电动汽车为有充电需求或无充电需求，若无充电需求则执行步骤2，若有充电需求则执行步骤3；
步骤2：根据当前时刻电压值确定该台电动汽车是否需要零功率因数运行，若需要则该台电动汽车运行功率因数恒为零，若不需要则该台电动汽车不参与无功补偿；执行步骤8；
步骤3：根据充电目标SOC、当前时刻值、下一时刻值、电池容量和充电机容量计算当前时刻到下一时刻至少需要充入的SOC量，如式(4)，若其小于零则执行步骤4，若其大于零则执行步骤5；
步骤4：该台电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围设定为感性运行模式下最佳运行点到1，执行步骤8；
步骤5：根据至少需要充入的SOC量、当前时刻值、下一时刻值、电池容量和充电机容量计算该台电动汽车当前时刻最低运行功率因数，如式(5)，判断最低运行功率因数与感性运行模式下最佳运行点的大小，若最低运行功率因数较小则执行步骤6，若最低运行功率因数较大则执行步骤7；
步骤6：该台电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围设定为感性运行模式下最佳运行点到1，执行步骤8；
步骤7：该台电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围设定为最低运行功率因数到1，执行步骤8；
步骤8：该台电动汽车操作完成，按照上述步骤对下一台可调控电动汽车进行操作。
根据上述实施方式，以北京市某含电动汽车的配电网为实施例，根据此配电网区域中某地点的有功功率、无功功率以及接入此地点的电动汽车出行规律和SOC情况，使用本发明中利用电动汽车充电机实时无功补偿方法对接入电动汽车的地点进行无功补偿，图8为配电网拓扑结构、表1为配电网拓扑参数，其中地点7处接有电动汽车。
表1配电网拓扑参数
实施例中采用免疫优化算法对充电机最优运行功率因数进行求解。图9、图10、图11为效果展示，其中图9为该地点无电动汽车充电、功率因数设定为1且无序充电以及使用本发明方法进行无功补偿后的电压效果图，从图中可以看出，使用本发明方法进行无功补偿后电压偏离额定电压程度明显减小，且波动更加平缓；图10为没有电动汽车充电、功率因数设定为1且无序充电以及使用本发明方法后的有功功率曲线对比；图11为使用本发明方法进行无功补偿各时刻所有充电机对配电网贡献的无功功率。从例子中可以看出本发明可以大幅减小电动汽车充电对配电网安全稳定运行造成的威胁，且具有很强的可操作性。
综上所述，本发明实施例通过免疫优化算法，以所述某地点电压安全稳定为优化目标，以当前时刻各台电动汽车充电需求为约束条件，成功解决了利用电动汽车充电机实时无功补偿问题，并展示了一天中无功补偿效果，通过与功率因数设定为1且无序充电相比，本发明中利用电动汽车充电机实时无功补偿方法有明显的优势，是一种行之有效的无功补偿方法。
本发明所提出的一种利用电动汽车充电机实时无功补偿方法能够在满足电动汽车用户充电需求的前提下，通过调节充电机的运行功率因数对配电网中接入电动汽车的地点进行无功补偿，对调节电压效果显著：相比较功率因数设定为1且无序充电而言，使用发明中的无功补偿方法实现了电动汽车充电的同时保证电压偏离额定电压程度尽可能低，且电压更加平缓，对配电网造成的威胁更小，具有很大优势和很强的可操作性。
此外本发明利用电动汽车本身器件来解决大规模充电负荷对配电网安全运行的影响，未增加传统无功补偿设备的容量，有效降低了配电网运行的成本，并避免了资源的浪费，真正实现了配电网安全经济运行。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种利用电动汽车充电机对配电网进行实时无功补偿的方法，其特征在于，包括：
读入当前时刻接入配电网区域内某地点的每台电动汽车的充电信息，该充电信息包括当前时刻值、当前时刻SOC、充电目标SOC、预计离开时刻，电池容量和充电机容量；读入当前时刻所述某地点的配电网信息，该配电网信息包括配电网有功功率、无功功率、线路电阻值、线路电抗值；
根据每台电动汽车的充电信息计算出停车时长以及充电机运行功率因数假定为1进行充电时每台电动汽车需要的充电时间，将充电时间小于停车时长的电动汽车归纳为可调控电动汽车；
根据每台可调控电动汽车的充电信息和所述配电网信息确定当前时刻充电机的容性运行模式或感性运行模式，并计算出当前时刻每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，进而采用优化算法计算出充电机运行功率因数的最优值；
当前时刻操作完成后更新充电信息，进入下一时刻并重复上述过程。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据每台电动汽车的充电信息计算出停车时长以及充电机运行功率因数假定为1进行充电时每台电动汽车需要的充电时间，将充电时间小于停车时长的电动汽车归纳为可调控电动汽车，包括：
根据电动汽车的预计离开时刻和当前时刻计算出该台电动汽车的停车时长；
根据所述电动汽车的当前时刻SOC、充电目标SOC、电池容量和充电机容量计算该台电动汽车的充电机运行功率因数假定为1时进行充电所需的充电时间Tneed；
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式中：SOCend为充电目标SOC，SOCnow为当前时刻SOC，S为充电机容量，Qbattery为电池容量；
判断充电时间与停车时长的大小，若停车时长大于充电时间，则将该台电动汽车划入可调控电动汽车；若停车时长小于充电时间，则将该台电动汽车划入不可调控电动汽车，充电机运行功率因数设定为1并调整充电目标SOC，使停车时长等于充电时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据每台可调控电动汽车的充电信息和所述配电网信息确定当前时刻充电机的容性运行模式或感性运行模式，并计算出当前时刻每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，进而采用优化算法计算出充电机运行功率因数的最优值，包括：
将可调控电动汽车中有充电需求的各台电动汽车的充电机运行功率因数假定为1进行充电的情况下，通过潮流计算得到所述某地点的电压，并判断所述某地点的电压是否小于额定电压，如果是，则当前时刻所有可调控电动汽车的充电机采用容性运行模式；否则，则当前时刻所有可调控电动汽车的充电机采用感性运行模式，计算充电机感性运行模式下最佳运行点；
计算出容性运行模式或感性运行模式下每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，采用优化算法计算出当前时刻每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的最优值，根据所述某地点的当前时刻有功功率值与无功功率值通过潮流计算得到当前时刻所述某地点的电压，所述优化算法的优化目标包括当前时刻所述某地点的电压与额定电压之差最小、当前时刻及之前所有时刻的电压值方差最小、当前时刻到下一时刻各台参与无功补偿且有充电需求的电动汽车充入的SOC量最大，并根据当前时刻所述某地点的电压偏离额定电压程度确定各个优化目标的权重。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的更新充电信息，包括：
根据每台电动汽车的充电机实际运行功率因数计算不可调控电动汽车和可调控电动汽车的有充电需求的各个电动汽车当前时刻到下一时刻充入的SOC量，将所述充入的SOC量叠加到当前时刻SOC，作为下一时刻的SOC；
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式中：SOCnext为下一时刻SOC，SOCnow为当前时刻SOC，Tnow为当前时刻，Tnext为下一时刻，S为充电机容量，Qbattery为电池容量，cosθoperate为实际运行功率因数。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的计算充电机感性运行模式下最佳运行点，包括：
求所述某地点的线路电抗值除以线路电阻值所得值的反正切，得到角度值，再求所述角度值的余弦值作为所述某地点的充电机感性运行模式下最佳运行点：
感性运行模式下最佳运行点＝cos(arctan(X/R))
其中，X为线路电抗值，R为线路电阻值。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的计算出容性运行模式下每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，包括：
步骤1：依次对可调控电动汽车中的每台电动汽车进行判断，确定该台电动汽车为有充电需求或无充电需求，若无充电需求则执行步骤2，若有充电需求则执行步骤3；
步骤2：根据当前时刻电压值确定该台电动汽车是否需要零功率因数运行，若需要，则将该台电动汽车的运行功率因数设置为零，若不需要，则该台电动汽车不参与无功补偿；执行步骤6；
步骤3：根据该台电动汽车的充电目标SOC、当前时刻值、下一时刻值、电池容量和充电机容量计算当前时刻到下一时刻至少需要充入的SOC量ΔSOCmust_now；
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式中：S为充电机容量，Qbattery为电池容量，Tnext为下一时刻，Tend为预计离开时刻，SOCend为充电目标SOC，ΔSOCmust_now为当前时刻到下一时刻至少需要充入的SOC量；
若所述至少需要充入的SOC量小于零则执行步骤4，若所述至少需要充入的SOC量大于零则执行步骤5；
步骤4：该台电动汽车充电机运行功率因数的可调控范围设定为0到1，其中不含0；执行步骤6；
步骤5：根据至少需要充入的SOC量、当前时刻值、下一时刻值、电池容量和充电机容量计算该台电动汽车当前时刻的最低运行功率因数cosθmin，充电机运行功率因数的可调控范围设定为最低运行功率因数到1；执行步骤6；
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式中：Tnow为当前时刻，Tnext为下一时刻，S为充电机容量，Qbattery为电池容量，ΔSOCmust_now为当前时刻至少需要充入的SOC量，cosθmin为最低运行功率因数；
步骤6：该台电动汽车操作完成，按照上述步骤对下一台可调控电动汽车进行操作。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的计算出感性运行模式下每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，包括：
步骤1：依次对可调控电动汽车每台电动汽车进行判断，确定该台电动汽车为有充电需求或无充电需求，若无充电需求则执行步骤2，若有充电需求则执行步骤3；
步骤2：根据当前时刻电压值确定该台电动汽车是否需要零功率因数运行，若需要则将该台电动汽车的充电机运行功率因数设置为零，若不需要则该台电动汽车不参与无功补偿；执行步骤8；
步骤3：根据该台电动汽车的充电目标SOC、当前时刻值、下一时刻值、电池容量和充电机容量计算当前时刻到下一时刻至少需要充入的SOC量ΔSOCmust_now；
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式中：S为充电机容量，Qbattery为电池容量，Tnext为下一时刻，Tend为预计离开时刻，SOCend为充电目标SOC，ΔSOCmust_now为当前时刻到下一时刻至少需要充入的SOC量；
若所述至少需要充入的SOC量小于零则执行步骤4，若所述至少需要充入的SOC量大于零则执行步骤5；
步骤4：该台电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围设定为感性运行模式下最佳运行点到1，执行步骤8；
步骤5：根据至少需要充入的SOC量、当前时刻值、下一时刻值、电池容量和充电机容量计算该台电动汽车当前时刻最低运行功率因数cosθmin：
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式中：Tnow为当前时刻，Tnext为下一时刻，S为充电机容量，Qbattery为电池容量，ΔSOCmust_now为当前时刻至少需要充入的SOC量，cosθmin为最低运行功率因数；
判断所述最低运行功率因数cosθmin与感性运行模式下最佳运行点的大小，若最低运行功率因数较小则执行步骤6，若最低运行功率因数较大则执行步骤7；
步骤6：该台电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围设定为感性运行模式下最佳运行点到1，执行步骤8；
步骤7：该台电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围设定为最低运行功率因数到1，执行步骤8；
步骤8：该台电动汽车操作完成，按照上述步骤对下一台可调控电动汽车进行操作。
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