CN116131295A - 一种基于电网未来状态评估的并网选相方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及配电网不平衡治理领域，具体是一种基于电网未来状态评估的并网选相方法。本发明解决了传统不平衡治理通过人为调整各相之间负荷平均分布的方法无法解决大规模不确定扰动造成的不平衡的问题，考虑了未来一段时间内电动汽车的充电需求，可以有效提高配电网三相不平衡治理的效果。该方法根据收集到充电站的当前各相充电负荷以及预测到的各相充电负荷，结合当前将入网的期望的充电负荷，建立一个考虑电动汽车充电预测的实时选相模型，根据目标函数计算各相不平衡度UD，取不平衡度最小的那一相确定为电动汽车选相方案，该方案能够尽量减小配电网三相不平衡，从而实现配电网不平衡治理。本发明适用于配电网不平衡治理，具有良好的实用性。

Description

一种基于电网未来状态评估的并网选相方法
技术领域
本发明涉及配电网不平衡治理领域，具体是一种基于电网未来状态评估的并网选相方法。
背景技术
随着传统资源的不断枯竭和环境问题的日益突出，替代传统燃油车的电动汽车近年来受到广泛关注。由于电动汽车在配电网终端通常采用单相电源接入，当充电高峰出现时，若电动汽车随意接入电网，可能会出现电网三相负荷不相等，并导致电网出现严重的三相电压不平衡，从而使得配电网供电质量下降、网损增加，甚至出现节点电压崩溃，影响到电网的安全运行。因此，需要在电动汽车并网充电时进行选相，从而使配电网三相负荷尽可能相等。
目前国内外配网三相不平衡治理一般采取的措施是换相投切负荷和附加补偿装置，其中，换相投切负荷的方法主要为人工换相。人工换相需要大量的工作人员，工作量较大，并且依靠人工换相不能进行实时在线调节，效果较差。有研究采用补偿装置实现补偿功能，但这类方法会产生额外的功率损耗。有文献尝试通过分析当前配电网三相不平衡的功率差值，通过控制开关管的通断满足电动汽车在各相的接入功率，进而抵消三相不平衡量，但这种方法只考虑了并网时刻三相不平衡功率差值，而电动汽车并网充电时长通常为1-3小时，忽略了未来电动汽车充电的影响，使得该选相策略存在一定的局限性。
随着电网负荷预测技术的不断发展，对于三相负荷预测已经有较好的处理方法，但对于单相充电的电动汽车来说，需要考虑单相负荷的预测方法，该预测方法需要考虑电动汽车未来充电行为，以及其他电动汽车的选相策略。有研究表明电动汽车的充电行为预测可行，且具有较好的预测精度。因此，在现有的研究基础上考虑电网各单相负荷的预测及持续时长，研究考虑单相波动趋势的电动汽车智能选相方法和控制装置，通过考虑未来一段时间内的负荷波动趋势，研究电动汽车智能选相来实现电网不平衡治理，不产生额外的损耗，对于有效提高配电网三相不平衡治理的效果具有非常重要的意义和推广应用价值。
发明内容
本发明针对大规模电动汽车充电负荷并网的冲击，且由于其随机性和波动性，采用单相并网方式时，会进一步加剧配电网的不平衡程度的问题，提供了一种基于电网未来状态评估的并网选相方法。
本发明是采用如下的技术方案实现的：一种基于电网未来状态评估的并网选相方法，包括如下步骤：
（1）电动汽车用户在手机APP中的电动汽车管理系统向某个充电站预约充电并上传自己期望的充电负荷，各个充电站将电动汽车用户的期望的充电负荷上报给电力系统控制中心；
（2）各个充电站的充电站管理系统收集并整理当前各相充电负荷，结合历史数据，预测未来一段时间内的各相充电负荷，最后将当前各相充电负荷和未来一段时间内的各相充电负荷上报给电力系统控制中心；
（3）电力系统控制中心根据收集到充电站的当前各相充电负荷以及预测到的各相充电负荷，结合当前将入网的期望的充电负荷，建立一个考虑电动汽车充电预测的实时选相模型，实时选相模型以不平衡度最小为目标函数；
其中，tmax为预测时段总数，Py,n,t为第n 个充电站在t时段的当前y相充电负荷叠加预测到的y相充电负荷和期望的充电负荷后的充电负荷，P y,1 ,n,t 为第n 个充电站在t时段的当前y相充电负荷，P2, n, t 为第n 个充电站在t时段的期望的充电负荷，P y,3, n, t 为第n 个充电站在t时段预测到的y相充电负荷，P avg, n, t 为第n 个充电站在t时段的三相充电负荷总和的平均数，y=a、b、c；
根据目标函数计算各相不平衡度 UD，取不平衡度最小的那一相分配期望的充电负荷，即确定了电动汽车选相方案，电力系统控制中心将电动汽车选相方案下发给各充电站；
（4）各充电站根据电力系统控制中心下发的选相方案进行期望的充电负荷的分配。
上述的一种基于电网未来状态评估的并网选相方法，步骤（2）中，结合历史数据，建立了基于蒙特卡洛法的电动汽车充电负荷预测计算方法，从而预测了未来一段时间内的各相充电负荷。
本发明提供了一种基于电网未来状态评估的并网选相方法，与现有技术相比，所具有的优点与积极效果在于：（1）现有的控制方法，需要人为调整各相之间负荷平均分布，或者通过补偿等方式，需要额外产生附加功率损耗，对于提升整个系统的能效、降低碳排放水平等，具有不利的影响。使用本发明的方法可以不再需要通过传统的负荷投切或是附加补偿装置，仅需改变电动汽车并网控制机制便可实现系统的三相不平衡治理。（2）考虑了未来一段时间内电动汽车的充电需求，可以有效提高配电网三相不平衡治理的效果。（3）可以解决传统不平衡治理方法效果不理想的缺点，提高了配电网的可靠性，可以对配电网不平衡进行实时的动态的调整，提高了配电网三相不平衡治理的效率。
附图说明
图1是本发明所提出的基于电网未来状态评估的并网选相方法流程图。
具体实施方式
本发明是一种基于电网未来状态评估的并网选相方法，其所述方法具体展开如下：
（1）电动汽车用户在手机APP中的电动汽车管理系统向某个充电站预约充电并上传自己期望的充电负荷，各个充电站将电动汽车用户的期望的充电负荷上报给电力系统控制中心；
（2）各个充电站的充电站管理系统收集并整理当前各相充电负荷，结合历史数据，建立基于蒙特卡洛法的电动汽车充电负荷预测计算方法，预测未来一段时间内的各相充电负荷，最后将当前各相充电负荷和未来一段时间内的各相充电负荷上报给电力系统控制中心；
（3）电力系统控制中心根据收集到充电站的当前各相充电负荷以及预测到的各相充电负荷，结合当前将入网的期望的充电负荷，建立一个考虑电动汽车充电预测的实时选相模型，实时选相模型以不平衡度最小为目标函数；
其中，tmax为预测时段总数，Py,n,t为第n 个充电站在t时段的当前y相充电负荷叠加预测到的y相充电负荷和期望的充电负荷后的充电负荷，P y,1 ,n,t 为第n 个充电站在t时段的当前y相充电负荷，P2, n, t 为第n 个充电站在t时段的期望的充电负荷，P y,3, n, t 为第n 个充电站在t时段预测到的y相充电负荷，P avg, n, t 为第n 个充电站在t时段的三相充电负荷总和的平均数，y=a、b、c；
根据目标函数计算各相不平衡度 UD，取不平衡度最小的那一相分配期望的充电负荷，即确定了电动汽车选相方案，电力系统控制中心将电动汽车选相方案下发给各充电站；
（4）各充电站根据电力系统控制中心下发的选相方案进行期望的充电负荷的分配。

Claims (2)

1.一种基于电网未来状态评估的并网选相方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）电动汽车用户在手机APP中的电动汽车管理系统向某个充电站预约充电并上传自己期望的充电负荷，各个充电站将电动汽车用户的期望的充电负荷上报给电力系统控制中心；
（2）各个充电站的充电站管理系统收集并整理当前各相充电负荷，结合历史数据，预测未来一段时间内的各相充电负荷，最后将当前各相充电负荷和未来一段时间内的各相充电负荷上报给电力系统控制中心；
（3）电力系统控制中心根据收集到充电站的当前各相充电负荷以及预测到的各相充电负荷，结合当前将入网的期望的充电负荷，建立一个考虑电动汽车充电预测的实时选相模型，实时选相模型以不平衡度最小为目标函数；，其中，tmax为预测时段总数，Py,n,t为第n 个充电站在t时段的当前y相充电负荷叠加预测到的y相充电负荷和期望的充电负荷后的充电负荷，P y,1,n,t 为第n 个充电站在t时段的当前y相充电负荷，P2,n,t 为第n 个充电站在t时段的期望的充电负荷，P y,3,n,t 为第n 个充电站在t时段预测到的y相充电负荷，P avg,n,t 为第n 个充电站在t时段的三相充电负荷总和的平均数，y=a、b、c；
根据目标函数计算各相不平衡度UD，取不平衡度最小的那一相分配期望的充电负荷，即确定了电动汽车选相方案，电力系统控制中心将电动汽车选相方案下发给各充电站；
（4）各充电站根据电力系统控制中心下发的选相方案进行期望的充电负荷的分配。
2.根据权利要求1所述的一种基于电网未来状态评估的并网选相方法，其特征在于：步骤（2）中，结合历史数据，建立了基于蒙特卡洛法的电动汽车充电负荷预测计算方法，从而预测了未来一段时间内的各相充电负荷。
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