CN114204582B - 基于电动汽车出行特征的充电桩集群应急调度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电动汽车出行特征的充电桩集群应急调度控制方法，应用于电网运行控制系统、电网运行管理平台和V2G充电桩，所述方法包括：电网运行管理平台时刻获取接入电网的V2G充电桩的运行信息，并将全量信息存入历史数据库，将充电桩实时功率信息、SOC状态、充电功率上下限等实时信息发送至电网运行控制系统；建立车辆出行特征指标，电网运行管理平台定期根据历史数据库的车辆出行数据更新车辆出行特征指标；建立充电桩集群应急调控策略模型；电网发生故障时，电网运行控制系统输出根据系统故障情况，确定充电桩集群的紧急功率调控目标值，调用充电桩集群应急调控策略模型，计算充电车辆的充放电功率指令值，并下发给充电桩执行。

Description

基于电动汽车出行特征的充电桩集群应急调度控制方法
技术领域
本发明涉及电网运行技术领域，尤其涉及一种基于电动汽车出行特征的充电桩集群应急调度控制方法。
背景技术
电动汽车的大量接入电网充电及充电功率越来越大，给电网带来了严峻的挑战。大规模、大充电功率的电动汽车接入电网，会对电力系统造成尖峰负荷、能量传输损耗、电压下降、配网潮流具备移动性、配网调度控制困难等负面影响。在明确电动汽车对电力系统的影响后，学术界开始了一系列的电动汽车有序充放电策略研究、电动汽车参与电网需求侧响应的方法策略研究等，业界也研发了电动汽车有序用电控制器、电动汽车V2G充电桩等。然而，目前学术界和工业界电动汽车与电网互动的公开方法和产品，都尚处于起步研究阶段，存在着一些不足。例如，公开的基于负荷预测的有序充电方法，没有考虑到分时电价对于用户充电行为的影响；公开的电动汽车参与负荷平抑策略，没有考虑车辆的行驶行为特性；大部分车网互动的方法和产品，没有详细频繁充放电会损害电池寿命等。
另外，从电力系统调度运行需求的角度看，目前车网互动的场景大多局限在有序充电、需求侧响应等。
因此，亟待研究电网故障情况下，海量电动汽车集群参与电力系统的应急调度控制方法，在兼顾满足电动汽车行驶需求、减少充放电控制对电池寿命损害的条件下，最大限度得挖掘电动汽车的调控能力，为电网提供应急功率支撑和频率支撑，保障电力系统的安全稳定运行。
发明内容
本发明目的在于，提供一种基于电动汽车出行特征的充电桩集群应急调度控制方法，在兼顾满足电动汽车行驶需求、减少充放电控制对电池寿命损害的条件下，最大限度得挖掘电动汽车的调控能力，为电网提供故障情况下的应急功率支撑和频率支撑，保障电力系统的安全稳定运行。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种基于电动汽车出行特征的充电桩集群应急调度控制方法，应用于电网运行控制系统、电网运行管理平台和V2G充电桩，所述方法包括：
电网运行管理平台时刻获取接入电网的V2G充电桩的运行信息，并将全量信息存入历史数据库，将充电桩实时功率信息、SOC状态、充电功率上下限等实时信息发送至电网运行控制系统。
建立车辆出行特征指标，电网运行管理平台定期(例如一个月)根据历史数据库的车辆出行数据更新车辆出行特征指标。
建立电网故障情况下的充电桩集群应急调控策略模型。
电网发生故障时，电网运行控制系统输出根据系统故障情况，确定充电桩集群的紧急功率调控目标值，调用充电桩集群应急调控策略模型，计算充电车辆的充放电功率指令值，并下发给充电桩执行。
优选地，所述车辆出行特征指标集，特征指标集主要是描述车辆一天24小时内日常行驶特性的关键要素，主要包括：车辆行驶状态集Srun、车辆SOC状态集Ssoc、车辆行驶时长集Stime、车辆行驶里程集Sdis，计算公式为：
Figure GDA0003511106330000021
式中，N是一天24小时的采样点，以5分钟一个点，则N＝288，srun,N是第N个时刻车辆处于行驶状态的概率；ssoc,N是第N个时刻车辆SOC状态预测值；stime,N是第N个时刻车辆出行时长的预测值；sdis,N是第N个时刻车辆出行里程的预测值；
优选地，所述充电桩集群应急调控策略模型，调控目标是集群总充电功率尽可能地接近调度中心下发的调控指令值，即调控指令值与总充放电功率之差的平方值最小，约束条件是满足车辆t+△t时刻后的行驶需求，应急调控策略模型的计算公式为：
Figure GDA0003511106330000022
Figure GDA0003511106330000023
式中，M是充电桩集群内正在充电的电动汽车数量。Ps,t是t时刻电网发生了故障，在应急情况下的，调控中心下发的功率指令，Pi,t是t时刻第i台电动车的充放电功率，Δt是调控持续时长，σi,soc是第i台电动汽车当前的SOC状态值，Si是第i台电动汽车的电池容量，si,soc,t+Δt是第i台电动汽车在t+Δt时刻的期望SOC状态值，该值可在车辆出行特征指标集中查询得到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明某一实施例提供的一种基于电动汽车出行特征的充电桩集群应急调度控制方法的流程示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1，本发明提供的一种基于电动汽车出行特征的充电桩集群应急调度控制方法，应用于电网运行控制系统、电网运行管理平台和V2G充电桩，所述方法包括：
步骤S10：电网运行管理平台时刻获取接入电网的V2G充电桩的运行信息，并将全量信息存入历史数据库，将充电桩实时功率信息、SOC状态、充电功率上下限等实时信息发送至电网运行控制系统；
步骤S20：建立车辆出行特征指标并定期更新，详见步骤S21-22；
步骤S21：建立车辆出行特征指标集，该指标集主要是描述车辆一天24小时内日常行驶特性的关键要素，主要包括：车辆行驶状态集Srun、车辆SOC状态集Ssoc、车辆行驶时长集Stime、车辆行驶里程集Sdis，计算公式为：
Figure GDA0003511106330000041
式中，N是一天24小时的采样点，以5分钟一个点，则N＝288，srun,N是第N个时刻车辆处于行驶状态的概率；ssoc,N是第N个时刻车辆SOC状态预测值；stime,N是第N个时刻车辆出行时长的预测值；sdis,N是第N个时刻车辆出行里程的预测值；
步骤S22：电网运行管理平台每个月定期启动平台更新任务，根据历史数据库的车辆出行数据更新车辆出行特征指标；
步骤S30：建立电网故障情况下的充电桩集群应急调控策略模型；，调控目标是集群总充电功率尽可能地接近调度中心下发的调控指令值，即调控指令值与总充放电功率之差的平方值最小，应急调控策略模型的计算公式为：
Figure GDA0003511106330000042
Figure GDA0003511106330000043
式中，M是充电桩集群内正在充电的电动汽车数量。Ps,t是t时刻电网发生了故障，在应急情况下的，调控中心下发的功率指令，Pi,t是t时刻第i台电动车的充放电功率，Δt是调控持续时长，σi,soc是第i台电动汽车当前的SOC状态值，Si是第i台电动汽车的电池容量，si,soc,t+Δt是第i台电动汽车在t+Δt时刻的期望SOC状态值，该值可在车辆出行特征指标集中查询得到。
步骤S40：电网发生故障时，电网运行控制系统输出根据系统故障情况，确定充电桩集群的紧急功率调控目标值及调控时长，调用充电桩集群应急调控策略模型，计算充电车辆的充放电功率指令值，并下发给充电桩执行。
以上所述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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于电动汽车出行特征的充电桩集群应急调度控制方法，应用于电网运行控制系统、电力市场交易系统、需求侧管理系统的需求侧可调节资源分层分级的调度运行管理，其特征在于，所述方法包括：
电网运行管理平台时刻获取接入电网的V2G充电桩的运行信息，并将全量信息存入历史数据库，将充电桩实时功率信息、SOC状态和充电功率上下限的实时信息发送至电网运行控制系统；
建立车辆出行特征指标集，电网运行管理平台定期根据历史数据库的车辆出行数据更新车辆出行特征指标；
建立电网故障情况下的充电桩集群应急调控策略模型，所述充电桩集群应急调控策略模型中，调控策略目标是集群总充电功率接近调度中心下发的调控指令值，约束条件是满足车辆t+△t时刻后的行驶需求；模型考虑了电动车的未来行驶需求，在兼顾满足电动汽车行驶需求、减少充放电控制对电池寿命损害的条件下，最大限度得挖掘电动汽车的调控能力，为电网提供应急功率支撑和频率支撑，保障电力系统的安全稳定运行；所述充电桩集群应急调控策略模型的目标函数和约束条件中，目标函数可等价转换为调控指令值与总充放电功率之差的平方值最小，约束条件可转换为t+△t时刻后车辆的SOC状态值不低于车辆出行特征指标集的预测值，模型的计算公式为：
Figure FDA0004203333150000011
Figure FDA0004203333150000012
式中，M是充电桩集群内正在充电的电动汽车数量；Ps,t是t时刻电网发生了故障，在应急情况下的，调控中心下发的功率指令，Pi,t是t时刻第i台电动车的充放电功率，Δt是调控持续时长，σi,soc是第i台电动汽车当前的SOC状态值，Si是第i台电动汽车的电池容量，si,soc,t+Δt是第i台电动汽车在t+Δt时刻的期望SOC状态值，所述期望SOC状态值在车辆出行特征指标集中查询得到；
电网发生故障时，电网运行控制系统输出根据系统故障情况，确定充电桩集群的紧急功率调控目标值，调用充电桩集群应急调控策略模型，计算充电车辆的充放电功率指令值，并下发给充电桩执行。
2.根据权利要求1所述的基于电动汽车出行特征的充电桩集群应急调度控制方法，其特征在于，所述车辆出行特征指标集，包括描述车辆一天24小时内日常行驶特性的关键要素，主要包括：车辆行驶状态集Srun、车辆SOC状态集Ssoc、车辆行驶时长集Stime、车辆行驶里程集Sdis，计算公式为：
Figure FDA0004203333150000021
式中，N是一天24小时的采样点，以5分钟一个点，则N＝288，srun,N是第N个时刻车辆处于行驶状态的概率；ssoc,N是第N个时刻车辆SOC状态预测值；stime,N是第N个时刻车辆出行时长的预测值；sdis,N是第N个时刻车辆出行里程的预测值。
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