CN114301085A - 考虑紧急功率支撑的电动汽车集群参与下配电网优化调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑紧急功率支撑的电动汽车集群参与下配电网优化调度方法，其特点是，包括：电动汽车集群运营商与电动汽车车主的经济收益最大化优化调度、配电网调度成本最小化优化调度、调度周期内各时段紧急功率支撑能力分配比例差最小化。其功能是应用于考虑紧急功率支撑的电动汽车集群参与下配电网优化调度，使得配电网所有调度时段内，紧急功率支撑能力与配电网中需要紧急功率支撑负荷的比例按照设定要求实现均衡化。本发明能够使得电动汽车集群运营商与电动汽车车主的经济收益最大化、配电网调度成本最小化、调度周期内紧急功率支撑能力分布最优化，解决配电网优化调度过程同时实现经济性优化与供电可靠性优化问题。

Description

考虑紧急功率支撑的电动汽车集群参与下配电网优化调度 方法

技术领域

本发明涉及配电网优化调度领域，是一种考虑紧急功率支撑的电动汽车集群参与下配电网优化调度方法，应用于考虑紧急功率支撑的电动汽车集群参与下配电网优化调度。

背景技术

随着电力系统新技术的发展和电力系统高效、高可靠运行控制的要求不断提高，各种优化目标下的配电网优化调度技术越来越多地应用于电力系统中。虽然，直接采用储能系统可以有效改善配电网优化运行的经济性及供电可靠性，但是，储能系统的建设及维护成本明显占比偏大，从而限制了储能系统在电力系统经济优化运行及可靠供电应用中的推广；而电动汽车集群兼具储能与可平移负荷的调控特性，在配电网经济优化运行中逐步得到重视和发展。

针对配电网的优化调度，已有研究中主要考虑基于预测的电源出力、预测的负荷功率需求、可平移或可中断负荷的调控特性、储能系统或电动汽车集群的预测充放电功率及荷电状态，优化调度过程中参与主体的经济收益或优化调度成本。然而，随着电力系统中负荷对供电可靠性要求的不断提高，与配电网运行的经济性相比，在配电网突发故障后的紧急功率支撑能力更为重要。简单的经济优化运行已不能满足现有及未来电力系统长期运行的相关要求。由于可参与配电网优化调度的电动汽车集群同时兼具时间、空间上的可调控特性，简单的经济优化目标限制了电动汽车集群的灵活性和优势，更为重要的是，配电网运行过程中随时可能发生故障，不合理的紧急功率支撑能力分配无法保证电力系统中故障下需要紧急功率支撑单元的持续、可靠供电，甚至影响电力系统的稳定性。迄今为止，未见有关考虑紧急功率支撑的电动汽车集群参与下配电网优化调度方法的文献报道和实际应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对配电网故障后需要合理的紧急功率支撑能力问题，提供一种考虑紧急功率支撑的电动汽车集群参与下配电网优化调度方法，在实现配电网经济优化运行的同时，均衡优化配电网故障后调度周期内各时段的紧急功率支撑能力。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种考虑紧急功率支撑的电动汽车集群参与下配电网优化调度方法，其特征是，它包括的步骤有：

1)初始化优化调度时间长度T∈[15,1440]个时间段电动汽车集群充放电奖励系数k₁＝k₂＝…＝k_t＝…＝k_T＝1；

2)按照公式(1)、(2)，忽略配电网网络损耗和电动汽车参与紧急功率支撑过程中的功率损耗，实现电动汽车集群运营商与电动汽车车主的经济收益最大化优化调度；

公式(1)中，max{}表示求取最大值符号，ΔT∈[0.01,1]表示优化调度时间分辨率，M_EV集群表示所有电动汽车集群的经济收益，Σ表示求和计算符号，N∈[1,5000]表示配电网节点个数，F_sal,t表示电动汽车集群运营商向配电网售电的分时电价，F_pur,t表示电动汽车集群运营商向配电网购电的分时电价，P_EV放,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内电动汽车集群向配电网放电功率预测下限值，P_EV充,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内电动汽车集群从配电网充电功率预测上限值，P_rt放,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内可实时响应调度的电动汽车集群向配电网放电功率预测下限值，P_dl放,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内可延时响应调度的电动汽车集群向配电网放电功率预测下限值，P_rt充,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内可实时响应调度的电动汽车集群向配电网充电功率预测上限值，P_dl充,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内可延时响应调度的电动汽车集群向配电网充电功率预测上限值；同时，优化过程中，电动汽车集群充放电功率值及电动汽车集群接入节点功率值均需要满足相应的约束条件；

3)按照公式(3)至公式(8)，忽略配电网网络损耗和电动汽车参与紧急功率支撑过程中的功率损耗，实现配电网调度成本最小化优化调度、调度周期内各时段紧急功率支撑能力分配比例差最小化；

min{M_源增+M_荷移+M_EV集群} (3)

P_急支,i,t＝P_荷移,i,t+P_源增,i,t+P_EV放,i,t-P_EV充,i,t (8)

公式(3)中，min{}表示求取最小值符号，M_源增表示配电网向上级电网和配电网内电源购电的调度成本，M_荷移表示所有平移负荷的调度成本，F_源增,t表示配电网向上级电网和配电网内电源购电的分时单价成本，F_荷移,t表示负荷平移的分时单价成本，P_源增,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内配电网向上级电网和配电网内电源购电功率预测下限值，P_荷移,i,t表示配电网中第t调度时间段内负荷平移出第i个节点的功率预测下限值，P_{需急支荷,i,t}表示配电网中第i个节点第t调度时间段内需要紧急支撑的负荷功率预测上限值，P_急支,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内可提供紧急功率支撑的功率预测下限值，k_av表示电动汽车集群充放电平均奖励系数；同时，优化过程中，配电网各条线路的传输功率值、配电网向上级购电功率值、可平移负荷功率值及配电网功率平衡均需要满足相应的约束条件；

4)按照公式(9)，计算并更新所有调度时段的电动汽车集群充放电奖励系数k₁,k₂,…,k_t,…,k_T，并判断k_av是否小于等于设定的阈值ξ∈[0.5,，若k_av＞ξ，则返回执行2)；若k_av≤ξ，则完成优化调度，以最近一次优化结果为调度指令；

本发明的明显效果是：发明的考虑紧急功率支撑的电动汽车集群参与下配电网优化调度方法科学合理，适用性强，效果佳，能够使电动汽车集群参与的配电网优化运行过程中，不仅满足电动汽车集群运营商和电动汽车车主的经济收益最大化需求，而且保证配电网优化调度成本最小化，同时，保证各时段紧急功率支撑能力分布比例差最小化，解决了配电网运行过程中经济性与供电可靠性同时合理优化的问题。

附图说明

图1为本发明实施例的考虑紧急功率支撑的电动汽车集群参与下配电网优化调度方法框图；

图2为本发明实施例的考虑紧急功率支撑的电动汽车集群参与下配电网优化调度方法优化效果示意图。

具体实施方式

如图1所示，实施例给出的本发明考虑紧急功率支撑的电动汽车集群参与下配电网优化调度方法，包括的步骤有：

1)初始化优化调度时间长度T∈[15,1440]个时间段电动汽车集群充放电奖励系数k₁＝k₂＝…＝k_t＝…＝k_T＝1；

2)按照公式(1)、(2)，忽略配电网网络损耗和电动汽车参与紧急功率支撑过程中的功率损耗，实现电动汽车集群运营商与电动汽车车主的经济收益最大化优化调度；

公式(1)中，max{}表示求取最大值符号，ΔT∈[0.01,1]表示优化调度时间分辨率，M_EV集群表示所有电动汽车集群的经济收益，Σ表示求和计算符号，N∈[1,5000]表示配电网节点个数，F_sal,t表示电动汽车集群运营商向配电网售电的分时电价，F_pur,t表示电动汽车集群运营商向配电网购电的分时电价，P_EV放,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内电动汽车集群向配电网放电功率预测下限值，P_EV充,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内电动汽车集群从配电网充电功率预测上限值，P_rt放,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内可实时响应调度的电动汽车集群向配电网放电功率预测下限值，P_dl放,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内可延时响应调度的电动汽车集群向配电网放电功率预测下限值，P_rt充,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内可实时响应调度的电动汽车集群向配电网充电功率预测上限值，P_dl充,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内可延时响应调度的电动汽车集群向配电网充电功率预测上限值；同时，优化过程中，电动汽车集群充放电功率值及电动汽车集群接入节点功率值均需要满足相应的约束条件；

3)按照公式(3)至公式(8)，忽略配电网网络损耗和电动汽车参与紧急功率支撑过程中的功率损耗，实现配电网调度成本最小化优化调度、调度周期内各时段紧急功率支撑能力分配比例差最小化；

min{M_源增+M_荷移+M_EV集群} (3)

P_急支,i,t＝P_荷移,i,t+P_源增,i,t+P_EV放,i,t-P_EV充,i,t (8)

公式(3)中，min{}表示求取最小值符号，M_源增表示配电网向上级电网和配电网内电源购电的调度成本，M_荷移表示所有平移负荷的调度成本，F_源增,t表示配电网向上级电网和配电网内电源购电的分时单价成本，F_荷移,t表示负荷平移的分时单价成本，P_源增,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内配电网向上级电网和配电网内电源购电功率预测下限值，P_荷移,i,t表示配电网中第t调度时间段内负荷平移出第i个节点的功率预测下限值，P_{需急支荷,i,t}表示配电网中第i个节点第t调度时间段内需要紧急支撑的负荷功率预测上限值，P_急支,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内可提供紧急功率支撑的功率预测下限值，k_av表示电动汽车集群充放电平均奖励系数；同时，优化过程中，配电网各条线路的传输功率值、配电网向上级购电功率值、可平移负荷功率值及配电网功率平衡均需要满足相应的约束条件；

4)按照公式(9)，计算并更新所有调度时段的电动汽车集群充放电奖励系数k₁,k₂,…,k_t,…,k_T，并判断k_av是否小于等于设定的阈值ξ∈[0.5,，若k_av＞ξ，则返回执行2)；若k_av≤ξ，则完成优化调度，以最近一次优化结果为调度指令；

如图2所示，本发明的一种考虑紧急功率支撑的电动汽车集群参与下配电网优化调度方法优化效果，按照本发明方法的优化效果，既可保证经济优化下的负荷合理平移，还可保证优化后的紧急功率支撑能力相对于各优化时段对应的需紧急支撑功率实现分布比例基本相等，相比于不考虑紧急功率支撑能力合理分布比例的传统方法，发明方法能够有效保证调度周期内各时段突发故障下的紧急功率支撑能力分布更为合理。

本发明的实施例并非穷举，本领域技术人员不经过创造性劳动的简单复制和改进，仍属于本发明权利保护的范围。

Claims (1)

1.一种考虑紧急功率支撑的电动汽车集群参与下配电网优化调度方法，其特征是，它包括的步骤有：

1)初始化优化调度时间长度T∈[15,1440]个时间段电动汽车集群充放电奖励系数k₁＝k₂＝…＝k_t＝…＝k_T＝1；

2)按照公式(1)、(2)，忽略配电网网络损耗和电动汽车参与紧急功率支撑过程中的功率损耗，实现电动汽车集群运营商与电动汽车车主的经济收益最大化优化调度；

公式(1)中，max{}表示求取最大值符号，ΔT∈[0.01,1]表示优化调度时间分辨率，M_EV集群表示所有电动汽车集群的经济收益，Σ表示求和计算符号，N∈[1,5000]表示配电网节点个数，F_sal,t表示电动汽车集群运营商向配电网售电的分时电价，F_pur,t表示电动汽车集群运营商向配电网购电的分时电价，P_EV放,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内电动汽车集群向配电网放电功率预测下限值，P_EV充,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内电动汽车集群从配电网充电功率预测上限值，P_rt放,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内可实时响应调度的电动汽车集群向配电网放电功率预测下限值，P_dl放,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内可延时响应调度的电动汽车集群向配电网放电功率预测下限值，P_rt充,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内可实时响应调度的电动汽车集群向配电网充电功率预测上限值，P_dl充,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内可延时响应调度的电动汽车集群向配电网充电功率预测上限值；同时，优化过程中，电动汽车集群充放电功率值及电动汽车集群接入节点功率值均需要满足相应的约束条件；

3)按照公式(3)至公式(8)，忽略配电网网络损耗和电动汽车参与紧急功率支撑过程中的功率损耗，实现配电网调度成本最小化优化调度、调度周期内各时段紧急功率支撑能力分配比例差最小化；

min{M_源增+M_荷移+M_EV集群} (3)

P_急支,i,t＝P_荷移,i,t+P_源增,i,t+P_EV放,i,t-P_EV充,i,t (8)

公式(3)中，min{}表示求取最小值符号，M_源增表示配电网向上级电网和配电网内电源购电的调度成本，M_荷移表示所有平移负荷的调度成本，F_源增,t表示配电网向上级电网和配电网内电源购电的分时单价成本，F_荷移,t表示负荷平移的分时单价成本，P_源增,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内配电网向上级电网和配电网内电源购电功率预测下限值，P_荷移,i,t表示配电网中第t调度时间段内负荷平移出第i个节点的功率预测下限值，P_{需急支荷,i,t}表示配电网中第i个节点第t调度时间段内需要紧急支撑的负荷功率预测上限值，P_急支,i,t表示配电网中第i个节点第t调度时间段内可提供紧急功率支撑的功率预测下限值，k_av表示电动汽车集群充放电平均奖励系数；同时，优化过程中，配电网各条线路的传输功率值、配电网向上级购电功率值、可平移负荷功率值及配电网功率平衡均需要满足相应的约束条件；

4)按照公式(9)，计算并更新所有调度时段的电动汽车集群充放电奖励系数k₁,k₂,…,k_t,…,k_T，并判断k_av是否小于等于设定的阈值ξ∈[0.5,5]，若k_av＞ξ，则返回执行2)；若k_av≤ξ，则完成优化调度，以最近一次优化结果为调度指令；

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