CN118153986A - 一种电动汽车评估调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车评估调控方法，包括以下步骤：首先选择电动汽车具体场景调控策略，然后确定电动汽车调控评价指标，最后建立电动汽车调控评价模型，其中选择电动汽车具体场景调控策略包括削峰填谷和新能源消纳场景。本发明建立了一种电动汽车调控评估指标体系，实现了对于电动汽车与聚合商的调控策略的评估。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车评估调控方法。
背景技术
电动汽车是一种利用电能驱动的汽车，具有清洁、高效、节能等优点，是未来交通运输的重要组成部分，随着电动汽车的大规模普及，电动汽车的充放电行为对电网的影响日益显著，如何有效地利用电动汽车的灵活性，实现电动汽车与电网的协同优化，是当前电动汽车调控的核心问题；
电动汽车调控是指通过对电动汽车的充放电功率进行控制，使其能够响应电网的需求，提供辅助服务，如削峰填谷、调频调压等，电动汽车调控的主要参与方有电网调控中心、负荷聚合商和电动汽车用户，电网调控中心是指负责电网的安全、稳定和经济运行的机构，它可以向负荷聚合商下发调控指令，要求其在一定时间内实现用电负荷的增减；
负荷聚合商是指将分散的电动汽车聚合为一个可控的负荷，与电网调控中心进行协商和交易的机构，它可以对下属的电动汽车进行调度和控制，以满足电网的调控指令，并从电网调控中心和电动汽车用户获得相应的收益，电动汽车用户是指拥有或使用电动汽车的个人或组织，它可以根据自身的充电需求和负荷聚合商的补偿方案，选择是否参与电动汽车调控，以及参与的程度和时间；
目前，电动汽车调控的研究主要集中在以下几个方面：
电动汽车调控的理论分析：主要是从电网和负荷聚合商的角度，分析电动汽车调控的可行性、必要性和效益，建立电动汽车调控的数学模型，探讨电动汽车调控的影响因素和优化目标，如电动汽车的数量、分布、类型、充放电特性、用户行为等；
电动汽车调控的控制策略：主要是从负荷聚合商和电动汽车用户的角度，设计电动汽车调控的控制算法，实现电动汽车的调控指令的生成、分解和分配，以及电动汽车的充放电功率的调节，使其能够准确地响应电网的调控指令，同时考虑电动汽车用户的充电需求和满意度；
电动汽车调控的评估方法：主要是从电网、负荷聚合商和电动汽车用户的角度，评估电动汽车调控的效果和性能，如电网的稳定性、经济性、环境性等，负荷聚合商的收益、成本、风险等，电动汽车用户的充电服务质量、参与意愿、满意度等；
现有的电动汽车调控技术虽然取得了一定的进展，但仍然存在以下几个方面的不足：
缺少电动汽车调控评估的具体方法，现有的电动汽车调控评估方法主要是基于理论分析或仿真实验，缺乏对实际场景下电动汽车调控的评估，无法全面、准确地反映电动汽车调控的实际效果和性能，也无法为电动汽车调控的优化提供有效的依据和指导；
缺少对于电动汽车具体场景下调控策略及评价，现有的电动汽车调控策略主要是基于一些简化的假设和模型，忽略了电动汽车的多样性、随机性、动态性等特点，以及电动汽车用户的个性化、多目标、非理性等行为，无法适应电动汽车的复杂和不确定的运行环境，也无法满足电动汽车用户的多样化和个性化的充电需求；
因此，有必要开发一种新的电动汽车评估调控系统，来解决上述提出的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车评估调控方法，建立了一种电动汽车调控评估指标体系，实现了对于电动汽车与聚合商的调控策略的评估。
本发明采取的技术方案具体如下：
一种电动汽车评估调控方法，包括以下步骤：
B1：选择电动汽车具体场景调控策略；
B2：确定电动汽车调控评价指标；
B3：建立电动汽车调控评价模型；
其中，所述步骤B1包括以下步骤：
A1：削峰填谷；
A2：新能源消纳场景；
所述步骤B3包括以下步骤：
S1：构建评价矩阵X；
S2：利用Sigmoid函数把电动汽车调控评价指标数据进行预处理，映射到评价矩阵X的不同区间；
S3：计算第j个指标下第i时刻的评价指标值的比重Zij，使数据标准化；
S4：根据所述评价指标值的比重，计算评价指标的熵值；
S5：计算第j个评价指标的偏差度；
S6：根据所述S3、所述S4和所述S5，得到熵值权重系数；
S7：运用TOPSIS法得到所述S6中的熵值权重与理想方案的关联度；
S8：对电动汽车调控评价指标附熵值权重得到总体评分。
本发明取得的技术效果为：
本发明以电网安全可靠运行为目标，研究电动汽车充电负荷参与电网调峰、消纳新能源的能力评估方法，研究需求响应对配电网可靠性的影响，建立配电网运行调控的评价指标，研究配电网运行调控的系统，进而建立了一种电动汽车调控评估指标体系，实现了对于电动汽车与聚合商的调控策略的评估。
附图说明
图1是本发明电动汽车的调控系统；
图2是本发明电动汽车具体场景调控策略；
图3是削峰填谷调控调度策略；
图4是新能源消纳调控调度策略；
图5是电动汽车调控指标。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
如图1-5所示，一种电动汽车评估调控方法，该方法包括以下内容：
一：电动汽车具体场景调控策略：
多类型电动汽车充电调度方法存在一定的差异性，所以导致调度的方法不同，但一般的调度步骤如下：需求用户通过移动终端向电网中心发送电价查询请求，电网中心响应电价查询请求将当前电价发送至移动终端；
当新能源电动汽车需要调度或充电时，需求用户通过移动终端向电网中心发送充电或者调度指令以及汽车的电量信息；
接下来电网中心接收充电或调度的指令和汽车的电量信息后发送到充电站，充电站执行充电，电网中心根据汽车的剩余电量信息计算电池充满所需充电时间，并发送到移动终端；根据不同的使用场景具体策略调控如下：
A1：削峰填谷：
削峰填谷是电动汽车参与电网调节互动的重要场景，大量电动汽车通过可变功率充电桩与电网进行能量交互，考虑电动汽车不同特性以及车主需求，在电网电负荷高峰时段减少电动汽车充电负荷，在电网负荷低谷时段，提高电动汽车充电负荷，实现降低电网负荷峰谷差，缓解电网运行压力，其具体调度策略如图3所示；
其削峰填谷目标f1和如下：
其中，N0为急需充电的电动汽车集体，此类电动汽车无充电空闲时间接入充电桩后直接进行充电行为，N1为可等待充电的电动汽车集体，此类电动汽车具有充电空闲时间，聚合商可依据当前电网运行状态对该类电动汽车进行有序充电规划，P_loadavg为电网各时段负荷均值，P_load(t)为时段t时电网负荷；
其优化调度模型相关约束如下：
A11：电动汽车荷电状态值约束；
通过电池的SOC值可以直观的判断电池的剩余电量，因此有必要通过计算获得电池的实时SOC值，在暂不考虑电动汽车馈电行为情况下电动汽车的荷电状态计算公式为：
其中，Bi是电动汽车i的电池容量，P_EV(t)是电动汽车在t时刻充电的功率，为电动汽车的充电效率；
电动汽车荷电状态需满足的约束为：
在首先保证行驶需求的前提下，根据用户平时对电动汽车的使用习惯，设定一个电池荷电状态的上下限，其中，为上限，/>为下限；
电动汽车充电功率约束：
其中，分别为电动汽车充电功率的最大值和最小值。
A12：电网负荷功率平衡约束：
其中，P_Grid(t)为电网交互功率。
A13：电网交互功率约束，其计算公式为：
其中，和/>为电网交互功率的上下限。
A2：新能源消纳场景；
由于光伏、风电等新能源出力的随机性和波动性接入电网会对电网的安全稳定运行带来极大的挑战，考虑到当前上海市的充电桩普及情况，通过对大规模电动汽车进行有序充电调度可减少弃风、弃光率，提高新能源就地消纳能力，其具体调度策略如图4所示；
消纳新能源目标f2为：
其中，N0为急需充电的电动汽车集体，此类电动汽车无充电空闲时间接入充电桩后直接进行充电行为，N1为可等待充电的电动汽车集体，此类电动汽车具有充电空闲时间，聚合商可依据当前电网运行状态对该类电动汽车进行有序充电规划，P_PV(t)和P_WT(t)为t时段内光伏出力和风机出力功率；
该优化模型相关约束条件如下：
A21：电动汽车荷电状态值约束；
通过电池的SOC值可以直观的判断电池的剩余电量，因此有必要通过计算获得电池的实时SOC值，在暂不考虑电动汽车馈电行为情况下电动汽车的荷电状态计算公式为：
其中，Bi是电动汽车i的电池容量，P_EV(t)是电动汽车在t时刻充电的功率，为电动汽车的充电效率；
电动汽车荷电状态需满足的约束为：
在首先保证行驶需求的前提下，根据用户平时对电动汽车的使用习惯，设定一个电池荷电状态的上下限，为上限，/>为下限；
电动汽车充电功率约束，其计算公式为：
其中，分别为电动汽车充电功率的最大值和最小值；
A22：电网负荷功率平衡约束；
其中，P_Grid(t)为电网交互功率；
A23：电网交互功率约束的计算公式为：
其中，和/>为电网交互功率的上下限。
二：电动汽车调控评价指标；
以调峰、消纳新能源为调控的主要需求，考虑到充电聚合商的总调节能力以及调节置信度，在充电聚合商的内部则采用的是调控优先权的策略，策略以成本最小为目标，对各充电站分配响应指令并评估执行；
基于上述的调控策略本发明选择的调控评价主要分为两大类，分别为客户服务指标与充电聚合商充电站指标，具体如图5所示；
三：电动汽车调控评价模型；
其利用熵权法进行电动汽车调控策略评价，具体方法如下：
S1：构建评价矩阵X，设由第m个评价方案n项电动汽车调控策略，评价指标构成的评价矩阵，则评价矩阵X的计算公式为：
X＝(xij)m*n
其中，i＝1,2……,m；
j＝1,2……,n；
S2：利用Sigmoid函数把电动汽车调控评价指标数据进行预处理，映射到评价矩阵X的不同区间；
S3：计算第j个指标下第i时刻的评价指标值的比重Zij，使数据标准化；
评价指标值的比重Zij的计算公式为：
其中，Zij为第j个指标下第i时刻的评价指标值的比重，xij为第j个指标在第i时刻的数据值；
S4：根据所述评价指标值的比重，计算评价指标的熵值；
评价指标熵值的计算公式为：
其中，cj为第j个评价指标的熵值，且k为常数，Zij为第j个指标下第i时刻的评价指标值的比重；
S5：计算第j个评价指标的偏差度；
所述偏差度的计算公式为：
Sj＝1-cj (16)
其中，Sj为第j个评价指标的偏差度，cj为第j个评价指标的熵值；
S6：根据所述S3、所述S4和所述S5，得到熵值权重系数；
熵值权重系数的计算公式为：
其中，Wj为第j个指标的熵值权重系数，Sj为第j个评价指标的偏差度；
S7：运用TOPSIS法得到所述S6中的熵值权重与理想方案的关联度；
S8：对电动汽车调控评价指标附熵值权重得到总体评分；
总体评分的计算公式为：
通过上述的描述，使得该申请形成一个系统，第一计算单元，用于通过电动汽车调控评价指标对应的计算公式对各个关键性评价指标进行计算，并得出评价指标的计算结果；
第二计算单元，根据特定的计算方式对所述评价指标的计算结果进行计算，以得到电动汽车调控评价结果。
充电聚合商收集到来自电动汽车各类信息后加以汇总，完成对参与调控的电动汽车总功率和总容量的计算，结合分时电价/实时电价和需求响应要求(调峰、新能源消纳等)信息确定参与电网辅助服务的基本控制参数，从而进行对于调控策略的评价，进一步发出指令使功率控制器对电动汽车进行充放电控制，最后聚合商根据需求响应要求(调峰、新能源消纳等)完成调控策略更改。
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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。
Claims (10)
1.一种电动汽车评估调控方法，其特征在于：包括以下步骤：
B1：选择电动汽车具体场景调控策略；
B2：确定电动汽车调控评价指标；
B3：建立电动汽车调控评价模型；
其中，所述步骤B1包括以下步骤：
A1：削峰填谷；
A2：新能源消纳场景；
所述步骤B3包括以下步骤：
S1：构建评价矩阵X；
S2：利用Sigmoid函数把电动汽车调控评价指标数据进行预处理，映射到评价矩阵X的不同区间；
S3：计算第j个指标下第i时刻的评价指标值的比重Zij，使数据标准化；
S4：根据所述评价指标值的比重，计算评价指标的熵值；
S5：计算第j个评价指标的偏差度；
S6：根据所述S3、所述S4和所述S5，得到熵值权重系数；
S7：运用TOPSIS法得到所述S6中的熵值权重与理想方案的关联度；
S8：对电动汽车调控评价指标附熵值权重得到总体评分。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车评估调控方法，其特征在于：所述A1中，所述削峰填谷目标f1和如下：
其中，N0为急需充电的电动汽车集体，N1为可等待充电的电动汽车集体，P_loadavg为电网各时段负荷均值，P_load(t)为时段t时电网负荷；
其优化调度模型相关约束为：
A11：电动汽车荷电状态值约束；
不考虑电动汽车馈电行为情况下电动汽车的荷电状态计算公式为：
其中，Bi是电动汽车i的电池容量，P_EV(t)是电动汽车在t时刻充电的功率，为电动汽车的充电效率；
电动汽车荷电状态需满足的约束为：
保证行驶需求的前提下，设定一个电池荷电状态的上下限，其中，为上限，为下限；
该电动汽车充电功率约束为：
其中，分别为电动汽车充电功率的最大值和最小值；
A12：电网负荷功率平衡约束：
其中，P_Grid(t)为电网交互功率；
A13：电网交互功率约束，其计算公式为：
其中，和/>为电网交互功率的上下限。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车评估调控方法，其特征在于：所述A2中，所述消纳新能源目标f2为：
其中，N0为急需充电的电动汽车集体，N1为可等待充电的电动汽车集体，P_PV(t)和P_WT(t)为t时段内光伏出力和风机出力功率；
该所述优化模型相关约束条件为：
A21：电动汽车荷电状态值约束；
暂不考虑电动汽车馈电行为情况下电动汽车的荷电状态计算公式为：
其中，Bi是电动汽车i的电池容量，P_EV(t)是电动汽车在t时刻充电的功率，为电动汽车的充电效率；
电动汽车荷电状态需满足的约束为：
保证行驶需求的前提下，设定一个电池荷电状态的上下限，为上限，/>为下限；
电动汽车充电功率约束，其计算公式为：
其中，分别为电动汽车充电功率的最大值和最小值；
A22：电网负荷功率平衡约束为：
其中，P_Grid(t)为电网交互功率；
A23：电网交互功率约束的计算公式为：
其中，和/>为电网交互功率的上下限。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车评估调控方法，其特征在于：所述S1中，设由第m个评价方案n项电动汽车调控策略，评价指标构成的评价矩阵，则评价矩阵X的计算公式为：
X＝(xij)m*n
其中，i＝1,2……,m；
j＝1,2……,n。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车评估调控方法，其特征在于：所述S3中，评价指标值的比重Zij的计算公式为：
其中，Zij为第j个指标下第i时刻的评价指标值的比重，xij为第j个指标在第i时刻的数据值。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车评估调控方法，其特征在于：所述S4中，评价指标熵值的计算公式为：
其中，cj为第j个评价指标的熵值，且k为常数，Zij为第j个指标下第i时刻的评价指标值的比重。
7.根据权利要求1所述的一种电动汽车评估调控方法，其特征在于：所述S5中，所述偏差度的计算公式为：
Sj＝1-cj (16)
其中，Sj为第j个评价指标的偏差度，cj为第j个评价指标的熵值。
8.根据权利要求1所述的一种电动汽车评估调控方法，其特征在于：所述S6中，熵值权重系数的计算公式为：
其中，Wj为第j个指标的熵值权重系数，Sj为第j个评价指标的偏差度。
9.根据权利要求1所述的一种电动汽车评估调控方法，其特征在于：所述S8中，总体评分的计算公式为：
10.根据权利要求1所述的一种电动汽车评估调控方法，其特征在于：该所述电动汽车评估调控系统利用熵权法进行电动汽车调控策略评价。
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| CN (1) | CN118153986A (zh) |
-
2024
- 2024-03-11 CN CN202410269976.2A patent/CN118153986A/zh active Pending
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