CN109767064B - 一种配电网电动汽车接纳能力定量评估的概率方法 - Google Patents
一种配电网电动汽车接纳能力定量评估的概率方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109767064B CN109767064B CN201811523563.3A CN201811523563A CN109767064B CN 109767064 B CN109767064 B CN 109767064B CN 201811523563 A CN201811523563 A CN 201811523563A CN 109767064 B CN109767064 B CN 109767064B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- charging
- electric automobile
- distribution network
- power distribution
- node
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 12
- 238000000342 Monte Carlo simulation Methods 0.000 claims description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 7
- 101150073669 NCAN gene Proteins 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012614 Monte-Carlo sampling Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011158 quantitative evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
- Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明公开了一种配电网电动汽车接纳能力定量评估的概率方法,该方法是通过中值拉丁超立方采样,建立配电网节点负荷半不变量、电动汽车充电需求半不变量,利用概率潮流方法来分析配电网在给定的置信水平下的接纳能力。具有计算效率高、仿真精度高、实用性强的优点,适用于大规模电动汽车接入情况下的配电网接纳能力分析。
Description
技术领域
本发明涉及一种配电网电动汽车接纳能力定量评估的概率方法,属于配电网接纳电动汽车技术领域。
背景技术
目前,电动汽车以其节能、环保、低噪声的优势成为了汽车产业发展的新方向,大多数电动汽车将会直接接入配电网进行充电,由于电动汽车充电负荷的不确定性,大量电动汽车接入电网将会给电网的安全稳定运行带来新的影响,这些影响包括:配电网节点电压越限、支路电流越限、变压器过载等。其中,电压越限是电动汽车充电负荷对配电网最严重的影响,因此,基于节点电压约束,定量评估配电网对电动汽车的接纳能力对配电网运行人员监控系统运行状态,指导电动汽车发展具有重要意义。
在对配电网接纳电动汽车能力的分析中,基于半不变量法的概率潮流应用并不广泛,概率潮流可用于分析配电网接纳电动汽车能力,且具有计算速度快、精确度高的优点。现有的方法大多数采用蒙特卡洛模拟的方法来产生电动汽车的不确定性充电需求,这种方法在产生随机样本时容易缺乏全局代表性,且无法计及充电延时等对电动汽车充电需求不确定性的影响;当电动汽车规模较大时,这种基于蒙特卡洛抽样的确定性潮流算法计算速度会受到限制。另外,有些现有的方法利用小概率事件思想,认为约束条件满足正态分布的‘3σ’原则即可,这种方法只适用于电网负荷波动不大的情况,且无法准确分析电网负荷波动对接纳能力的影响。
发明内容
针对传统配电网接纳电动汽车能力评估方法的不足和缺陷,本发明专利目的是提供一种考虑电动汽车充电负荷不确定性和节点负荷不确定性,基于中值拉丁超立方采样,利用半不变量法概率潮流,在给定置信水平下,分析配电网接纳电动汽车能力的方法。该方法具有计算效率高、仿真精度高、实用性强的优点,适用于大规模电动汽车接入情况下的配电网接纳能力分析。
技术方案:为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种配电网电动汽车接纳能力定量评估的概率方法,包括步骤如下:
步骤1:读入配电网节点负荷参数、支路参数、电动汽车充电起始时刻荷电状态参数、充电结束时刻荷电状态参数、日行驶里程参数、充电时间概率分布参数,给定置信水平;
步骤2:初始化电动汽车规模N,建立节点负荷半不变量模型、电动汽车规模为N时的充电需求半不变量模型,建立配电网节点注入随机功率的各阶半不变量式中表示节点j的注入随机功率的ν阶半不变量,表示节点j的常规负荷的ν阶半不变量,表示节点j接入的电动汽车充电需求的ν阶半不变量;
步骤3:调用概率潮流计算程序,判断配电网运行约束条件是否成立,若成立,转至步骤4;否则转至步骤5。
步骤4:判断是否达到最大置信水平,若达到给定的最大置信水平,转至步骤7;如果大于最大置信水平转至步骤5,如果小于最大置信水平转至步骤6。
步骤7:输出该置信水平下配电网接入电动汽车的规模。
作为优选方案,所述建立节点负荷半不变量模型,在给定的负荷水平下,配电网节点负荷的半不变量模型建立过程如下:
2.1计算节点负荷有功、无功功率概率密度函数:
系统节点负荷有功功率服从正态分布,其概率密度函数为:
系统节点负荷无功功率服从正态分布,其概率密度函数为:
式中μp(t)和μq(t)分别表示有功功率和无功功率的期望,σp(t)和σq(t)分别表示有功功率和无功功率的标准差,p(t)和q(t)分别表示时刻t的有功功率和无功功率;
2.2采用中值拉丁超立方采样的方法,产生节点负荷的NS个随机样本,每个样本xc出现的概率为1/NS;计算节点负荷随机变量的各阶原点矩αν,公式为:
作为优选方案,所述电动汽车规模为N时的充电需求半不变量模型建立过程如下:
3.1计算电动汽车的日行驶里程:
式中D表示日行驶里程;μD、σD分别表示日行驶里程的均值和标准差;
3.2计算电动汽车到家时刻ta即电动汽车开始充电的时刻:
式中μa、σa分别表示到家时刻的均值、标准差;
3.3计算电动汽车离家时刻td即电动汽车结束充电的时刻:
式中μd、σd分别表示离家时刻的均值、标准差、
3.4计算到家时刻的荷电状态SOCa即电动汽车充电开始时的荷电状态:
3.5计算离家时刻的荷电状态SOCd即电动汽车充电结束时的荷电状态:
3.6利用蒙特卡洛仿真的方法产生充电起始时刻、充电结束时刻、起始荷电状态、结束荷电状态,则NEV辆电动汽车的充电需求为:
式中η表示充电装置的充电效率,pch表示充电功率;
3.7基于中值拉丁超立方采样,利用蒙特卡洛模拟,抽样NS次作为电动汽车充电需求的一个样本,每个样本xs出现的概率为1/NS,计算电动汽车充电负荷的各阶原点矩αν,公式如下:
作为优选方案,所述配电网运行约束条件如下:
式中U分别表示节点电压的上限、下限;α表示给定的置信水平;Pj、Qj分别表示配电网节点负荷;yj取值为1表示接入电动汽车,否则表示未接入电动汽车;Ui、Uj分别为节点i、j的节点电压,Gji、Bji分别为节点i与j之间的电导和电纳;θij为节点i与j之间的相角差。
作为优选方案,所述配电系统为IEEE33节点配电系统。
作为优选方案,所述配电系统为IEEE69节点配电系统。
有益效果:本发明提供的一种配电网电动汽车接纳能力定量评估的概率方法,该方法是通过中值拉丁超立方采样,建立配电网节点负荷半不变量、电动汽车充电需求半不变量,利用概率潮流方法来分析配电网在给定的置信水平下的接纳能力。此外,利用基于半不变量法的概率潮流能显著提高接纳能力分析的计算效率。达到以下有益效果:
(1)通过中值拉丁超立方采样的方法,建立电动汽车充电需求各阶半不变量和节点负荷的各阶半不变量,利用matlab编程,可建立不同规模电动汽车的各阶半不变量、不同负荷水平的节点负荷的各阶半不变量,模型建立过程快速方便、精确度高;
(2)基于所建立的半不变量模型,利用概率潮流方法求解,计算效率高,适用于分析大规模电动汽车接入下配电网接纳电动汽车能力;
(3)工程实用性强,分析所得出的结论可为电动汽车的规模发展提供指导。
附图说明
图1是配电网接纳电动汽车能力定量评估方法流程图;
图2是IEEE33节点测试系统接线图;
图3是配电网负荷曲线;
图4是电动汽车充电需求的概率密度曲线;
图5是电动汽车充电需求的累计分布曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示,一种配电网电动汽车接纳能力定量评估的概率方法,充分考虑配电网节点负荷的不确定性和电动汽车充电需求的不确定性、配电网运行条件约束等,通过中值拉丁超立方采样,建立节点随机注入功率的半不变量,利用基于半不变量的概率潮流方法计算给定置信水平下的接纳能力,其步骤如下所示:
步骤1:读入配电网节点负荷参数、支路参数、电动汽车充电起始时刻荷电状态参数、充电结束时刻荷电状态参数、日行驶里程参数、充电时间概率分布参数,给定置信水平。
步骤2:初始化电动汽车规模N,建立节点负荷半不变量模型、电动汽车规模为N时的充电需求半不变量模型,建立配电网节点注入随机功率的各阶半不变量式中表示节点j的注入随机功率的ν阶半不变量,表示节点j的常规负荷的ν阶半不变量,表示节点j接入的电动汽车充电需求的ν阶半不变量。
所述建立节点负荷半不变量模型,在给定的负荷水平下,配电网节点负荷的半不变量模型建立过程如下:
2.1计算节点负荷有功、无功功率概率密度函数:
系统节点负荷有功功率服从正态分布,其概率密度函数为:
系统节点负荷无功功率服从正态分布,其概率密度函数为:
式中μp(t)和μq(t)分别表示有功功率和无功功率的期望,σp(t)和σq(t)分别表示有功功率和无功功率的标准差,p(t)和q(t)分别表示时刻t的有功功率和无功功率。
2.2采用中值拉丁超立方采样的方法,产生节点负荷的NS个随机样本,每个样本xc出现的概率为1/NS;计算节点负荷随机变量的各阶原点矩αν,公式为:
所述电动汽车规模为N时的充电需求半不变量模型建立过程如下:
3.1计算电动汽车的日行驶里程:
式中D表示日行驶里程;μD、σD分别表示日行驶里程的均值和标准差。
3.2计算电动汽车到家时刻ta即电动汽车开始充电的时刻:
式中μa、σa分别表示到家时刻的均值、标准差。
3.3计算电动汽车离家时刻td即电动汽车结束充电的时刻:
式中μd、σd分别表示离家时刻的均值、标准差、
3.4计算到家时刻的荷电状态SOCa即电动汽车充电开始时的荷电状态:
3.5离家时刻的荷电状态SOCd即电动汽车充电结束时的荷电状态:
3.6利用蒙特卡洛仿真的方法产生充电起始时刻、充电结束时刻、起始荷电状态、结束荷电状态,则NEV辆电动汽车的充电需求为:
式中η表示充电装置的充电效率,pch表示充电功率。
3.7基于中值拉丁超立方采样,利用蒙特卡洛模拟,抽样NS次作为电动汽车充电需求的一个样本,每个样本xs出现的概率为1/NS,计算电动汽车充电负荷的各阶原点矩αν,公式如下:
步骤3:调用概率潮流计算程序,判断配电网运行约束条件是否成立,若成立,转至步骤4;否则转至步骤5。
所述配电网运行约束条件如下:
式中U分别表示节点电压的上限、下限;α表示给定的置信水平;Pj、Qj分别表示配电网节点负荷;yj取值为1表示接入电动汽车,否则表示未接入电动汽车;Ui、Uj分别为节点i、j的节点电压,Gji、Bji分别为节点i与j之间的电导和电纳;θij为节点i与j之间的相角差;
步骤4:判断是否达到最大置信水平,若达到给定的最大置信水平,转至步骤7;如果大于最大置信水平转至步骤5,如果小于最大置信水平转至步骤6。
步骤7:输出该置信水平下配电网接入电动汽车的规模。
实施例:
某33节点配电系统如图2所示,系统负荷曲线如图3-5所示。系统线电压基准值为12.66kV,节点电压约束的下限取0.90UN,节点电压上限取1.10UN,UN表示节点电压额定值,该系统在节点17和节点27接入电动汽车,电动汽车参数如表1所示。
表1电动汽车参数
算例给定变电站电压分别为:1.00UN、1.025UN、1.05UN,置信水平分别取0.10、0.15,按照本发明所述分别分析配电网在t=17、t=18时的接纳能力。
经过计算,得到配电网接纳电动汽车能力如表2所示,比较不同变电站电压、不同置信水平、不同时刻、不同节点的接纳能力,可知配电网接纳电动汽车能力与变电站电压、置信水平及电动汽车充电需求接入位置有关,计算过程高效精确。
表2实施例的配电网接纳电动汽车能力定量分析结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种配电网电动汽车接纳能力定量评估的概率方法,其特征在于:包括步骤如下:
步骤1:读入配电网节点负荷参数、支路参数、电动汽车充电起始时刻荷电状态参数、充电结束时刻荷电状态参数、日行驶里程参数、充电时间概率分布参数,给定置信水平;
步骤2:初始化电动汽车规模N,建立节点负荷半不变量模型、电动汽车规模为N时的充电需求半不变量模型,建立配电网节点注入随机功率的各阶半不变量式中表示节点j的注入随机功率的ν阶半不变量,表示节点j的常规负荷的ν阶半不变量,表示节点j接入的电动汽车充电需求的ν阶半不变量;
步骤3:调用概率潮流计算程序,判断配电网运行约束条件是否成立,若成立,转至步骤4;否则转至步骤5;
步骤4:判断是否达到最大置信水平,若达到给定的最大置信水平,转至步骤7;如果大于最大置信水平转至步骤5,如果小于最大置信水平转至步骤6;
步骤7:输出该置信水平下配电网接入电动汽车的规模;
所述建立节点负荷半不变量模型,在给定的负荷水平下,配电网节点负荷的半不变量模型建立过程如下:
2.1计算节点负荷有功、无功功率概率密度函数:
系统节点负荷有功功率服从正态分布,其概率密度函数为:
系统节点负荷无功功率服从正态分布,其概率密度函数为:
式中μp(t)和μq(t)分别表示有功功率和无功功率的期望,σp(t)和σq(t)分别表示有功功率和无功功率的标准差,p(t)和q(t)分别表示时刻t的有功功率和无功功率;
2.2采用中值拉丁超立方采样的方法,产生节点负荷的NS个随机样本,每个样本xc出现的概率为1/NS;计算节点负荷随机变量的各阶原点矩αν,公式为:
所述电动汽车规模为N时的充电需求半不变量模型建立过程如下:
3.1计算电动汽车的日行驶里程:
式中D表示日行驶里程;μD、σD分别表示日行驶里程的均值和标准差;
3.2计算电动汽车到家时刻ta即电动汽车开始充电的时刻:
式中μa、σa分别表示到家时刻的均值、标准差;
3.3计算电动汽车离家时刻td即电动汽车结束充电的时刻:
式中μd、σd分别表示离家时刻的均值、标准差、
3.4计算到家时刻的荷电状态SOCa即电动汽车充电开始时的荷电状态:
3.5计算离家时刻的荷电状态SOCd即电动汽车充电结束时的荷电状态:
3.6利用蒙特卡洛仿真的方法产生充电起始时刻、充电结束时刻、起始荷电状态、结束荷电状态,则NEV辆电动汽车的充电需求为:
式中η表示充电装置的充电效率,pch表示充电功率;
3.7基于中值拉丁超立方采样,利用蒙特卡洛模拟,抽样NS次作为电动汽车充电需求的一个样本,每个样本xs出现的概率为1/NS,计算电动汽车充电负荷的各阶原点矩αν,公式如下:
所述配电网运行约束条件如下:
2.根据权利要求1所述的一种配电网电动汽车接纳能力定量评估的概率方法,其特征在于:所述配电网为IEEE33节点配电系统。
3.根据权利要求1所述的一种配电网电动汽车接纳能力定量评估的概率方法,其特征在于:所述配电网为IEEE69节点配电系统。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811523563.3A CN109767064B (zh) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | 一种配电网电动汽车接纳能力定量评估的概率方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811523563.3A CN109767064B (zh) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | 一种配电网电动汽车接纳能力定量评估的概率方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109767064A CN109767064A (zh) | 2019-05-17 |
CN109767064B true CN109767064B (zh) | 2022-08-12 |
Family
ID=66450594
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811523563.3A Active CN109767064B (zh) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | 一种配电网电动汽车接纳能力定量评估的概率方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109767064B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112508450B (zh) * | 2020-12-22 | 2023-06-20 | 国网上海市电力公司 | 一种城市配电网对电动汽车的接纳能力评估方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103840457A (zh) * | 2014-03-20 | 2014-06-04 | 上海电力学院 | 考虑电动汽车充放电影响的配电网内dg优化配置方法 |
CN104682397A (zh) * | 2015-03-24 | 2015-06-03 | 西南交通大学 | 含电动汽车的城市电网超负荷量的计算及切除方法 |
CN106786595A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-05-31 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 一种考虑静态频率特性不确定性的概率潮流计算方法 |
-
2018
- 2018-12-12 CN CN201811523563.3A patent/CN109767064B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103840457A (zh) * | 2014-03-20 | 2014-06-04 | 上海电力学院 | 考虑电动汽车充放电影响的配电网内dg优化配置方法 |
CN104682397A (zh) * | 2015-03-24 | 2015-06-03 | 西南交通大学 | 含电动汽车的城市电网超负荷量的计算及切除方法 |
CN106786595A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-05-31 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 一种考虑静态频率特性不确定性的概率潮流计算方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109767064A (zh) | 2019-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Duan et al. | Evaluation of battery inconsistency based on information entropy | |
CN112034356B (zh) | 基于gp-ukf的电动汽车动力电池在线soh估算方法 | |
CN105277895B (zh) | 一种串联电池组功率状态sop的在线估计方法及其应用 | |
CN112415414A (zh) | 一种锂离子电池剩余使用寿命预测方法 | |
CN109613440B (zh) | 电池的分级方法、装置、设备和存储介质 | |
CN111948546A (zh) | 一种锂电池健康度评估方法及系统 | |
CN111381180B (zh) | 一种电池容量的确定方法和装置 | |
Sun et al. | Study of parameters identification method of Li-ion battery model for EV power profile based on transient characteristics data | |
CN113030758B (zh) | 基于锂离子电池容量跳水点的老化预警方法、系统、汽车及计算机存储介质 | |
CN107067130A (zh) | 一种基于电动汽车马尔可夫充电需求分析模型的快速充电站容量规划方法 | |
Deng et al. | Maximum available capacity and energy estimation based on support vector machine regression for lithium-ion battery | |
Panday et al. | Hybrid electric vehicle performance analysis under various temperature conditions | |
CN109767064B (zh) | 一种配电网电动汽车接纳能力定量评估的概率方法 | |
CN110969214A (zh) | 一种基于支持向量机综合模型的暂态安全域在线构建方法 | |
Li et al. | An improved battery on-line parameter identification and state-of-charge determining method | |
CN113406555A (zh) | 一种交流充电站的电量计量误差监测方法及充电站 | |
Li et al. | Impact of PHEV in active distribution network under gas station network attack | |
CN112946480A (zh) | 一种提高soc估计实时性的锂电池电路模型简化方法 | |
Tang et al. | A static voltage stability assessment scheme of power systems considering charging state of electric vehicles and load fluctuation limits | |
CN116609669A (zh) | 一种基于大数据的动力电池充电工况提取方法及装置 | |
CN111190112B (zh) | 一种基于大数据分析的电池充放电预测方法及系统 | |
CN115356557A (zh) | 一种电动汽车充电机充放电损耗的评估方法及系统 | |
Liu et al. | Fast screening of capacity and internal resistance for cascade utilization of the retired power lithium-ion batteries | |
CN114879052A (zh) | 一种振动工况下的锂离子电池热失控安全评估方法 | |
CN114757548A (zh) | 一种采用场景构建的风电储能设备调节性能评估方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |