利用电动汽车充电机对配电网进行实时无功补偿的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用电动汽车充电机对配电网进行实时无功补偿的方法。该方法主要包括：读入当前时刻接入配电网区域内某地点的每台电动汽车的充电信息，读入当前时刻所述某地点的配电网信息，筛选出可调控电动汽车；根据每台可调控电动汽车的充电信息和所述配点网信息确定当前时刻充电机的容性运行模式或感性运行模式并计算出当前时刻每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，进而采用优化算法计算最优值。本发明专利技术以所述某地点电压安全稳定为优化目标，以当前时刻各台电动汽车充电需求为约束条件，成功解决了利用电动汽车充电机实时无功补偿问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及配电网无功补偿
，尤其涉及一种利用电动汽车充电机对配电网进行实时无功补偿的方法。
技术介绍
近年来，随着能源日益枯竭和环境持续恶化，节能环保逐渐成为各国发展的重要立足点。传统汽车由于存在能源消耗大、尾气污染严重以及噪音污染等缺点，使得电动汽车成为研究的热点。在国际大环境推动下，我国电动汽车的使用日益普及，对电动汽车的研究也取得了一定成绩，我国的电动汽车产业正朝着大众化、实用化方向前进。另一方面，随着电动汽车逐渐普及，具有随机性、分散性等特点的电动汽车充电负荷作为一种新型负荷出现在配电网中。大规模电动汽车的充电负荷接入配电网会加剧配电网的电压跌落，严重时会使得某些地点的电压跌落超出允许范围，对配电网的安全稳定运行造成威胁。对于电压跌落，可以通过补偿无功功率来缓解，目前配电网中常用无功补偿柜等传统设备来实现无功补偿。传统无功补偿设备的容量是经过规划后固定的，如果大量电动汽车接入造成某些地点的电压跌落严重，就需要对无功补偿设备进行增容，这一方面会花费大量的额外费用，另一方面由于电动汽车充电负荷的随机性、分散性特点，并不能确定一天中电动汽车去何处充电、何时进行充电，故无法确定何时电压会跌落、何处电压会跌落、跌落是否严重，一年中电压跌落超出允许范围的次数有多少，而传统无功补偿设备又具有容量上限不可变、设备本身不可移动等缺点，这就会造成传统无功补偿设备容量的浪费，经济性较差。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种利用电动汽车充电机对配电网进行实时无功补偿的方法，以实现对配电网进行有效的无功补偿。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一种利用电动汽车充电机对配电网进行实时无功补偿的方法，包括：读入当前时刻接入配电网区域内某地点的每台电动汽车的充电信息，该充电信息包括当前时刻值、当前时刻SOC、充电目标SOC、预计离开时刻，电池容量和充电机容量；读入当前时刻所述某地点的配电网信息，该配电网信息包括配电网有功功率、无功功率、线路电阻值、线路电抗值；根据每台电动汽车的充电信息计算出停车时长以及充电机运行功率因数假定为1进行充电时每台电动汽车需要的充电时间，将充电时间小于停车时长的电动汽车归纳为可调控电动汽车；根据每台可调控电动汽车的充电信息和所述配点网信息确定当前时刻充电机的容性运行模式或感性运行模式，并计算出当前时刻每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，进而采用优化算法计算出充电机运行功率因数的最优值。当前时刻操作完成后更新充电信息，进入下一时刻并重复上述过程。进一步地，所述的根据每台电动汽车的充电信息计算出停车时长以及充电机运行功率因数假定为1进行充电时每台电动汽车需要的充电时间，将充电时间小于停车时长的电动汽车归纳为可调控电动汽车，包括：根据电动汽车的预计离开时刻和当前时刻计算出该台电动汽车的停车时长；根据所述电动汽车的当前时刻SOC、充电目标SOC、电池容量和充电机容量计算该台电动汽车的充电机运行功率因数假定为1时进行充电所需的充电时间Tneed；Tneed=Qbattery×(SOCend-SOCnow)S]]>式中：SOCend为充电目标SOC，SOCnow为当前时刻SOC，S为充电机容量，Qbattery为电池容量；判断充电时间与停车时长的大小，若停车时长大于充电时间，则将该台电动汽车划入可调控电动汽车；若停车时长小于充电时间，则将该台电动汽车划入不可调控电动汽车，充电机运行功率因数设定为1并调整充电目标SOC，使停车时长等于充电时间。进一步地，所述的根据每台可调控电动汽车的充电信息和所述配点网信息确定当前时刻充电机的容性运行模式或感性运行模式并计算出当前时刻每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，进而采用优化算法计算出充电机运行功率因数的最优值，包括：将可调控电动汽车中有充电需求的各台电动汽车的充电机运行功率因数假定为1进行充电的情况下，通过潮流计算得到所述某地点的电压，并判断所述某地点的电压是否小于额定电压，如果是，则当前时刻所有可调控电动汽车的充电机采用容性运行模式；否则，则当前时刻所有可调控电动汽车的充电机采用感性运行模式，计算充电机感性运行模式下最佳运行点；计算出容性运行模式或感性运行模式下每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，采用优化算法计算出当前时刻每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的最优值，根据所述某地点的当前时刻有功功率值与无功功率值通过潮流计算得到当前时刻所述某地点的电压，所述优化算法的优化目标包括当前时刻所述某地点的电压与额定电压之差最小、当前时刻及之前所有时刻的电压值方差最小、当前时刻到下一时刻各台参与无功补偿且有充电需求的电动汽车充入的SOC量最大，并根据当前时刻所述某地点的电压偏离额定电压程度确定各个优化目标的权重。进一步地，所述的更新充电信息，包括：根据每台电动汽车的充电机实际运行功率因数计算不可调控电动汽车和可调控电动汽车的有充电需求的各个电动汽车当前时刻到下一时刻充入的SOC量，将所述充入的SOC量叠加到当前时刻SOC，作为下一时刻的SOC；SOCnext=SOCnow+(Tnext-Tnow)×S×cosθoperateQbattery]]>式中：SOCnext为下一时刻SOC，SOCnow为当前时刻SOC，Tnow为当前时刻，Tnext为下一时刻，S为充电机容量，Qbattery为电池容量，cosθoperate为实际运行功率因数。进一步地，所述的计算充电机感性运行模式下最佳运行点，包括：求所述某地点的线路电抗值除以线路电阻值所得值的反正切，得到角度值，再求所述角度值的余弦值作为所述某地点的充电机感性运行模式下最佳运行点：感性运行模式下最佳运行点＝cos(arctan(X/R))其中，X为线路电抗值，R为线路电阻值。进一步地，所述的计算出容性运行模式下每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，包括：步骤1：依次对可调控电动汽车中的每台电动汽车进行判断，确定该台电动汽车为有充电需求或无充电需求，若无充电需求则执行步骤2，若有充电需求则执行步骤3；步骤2：根据当前时刻电压值确定该台电动汽车是否需要零功率因数运行，若需要，则将该台电动汽车的运行功率因数设置为零，若不需要，则该台电动汽车不参与无功补偿；执行步骤6；步骤3：根据该台电动汽车的充电目标SOC、当前时刻值、下一时刻值、电池容量和充电机容量计算当前时刻到下一时刻至少需要充入的SOC量ΔSOCmust_now；ΔSOCmust_now=SOCend-(Tend-Tnext)×SQbattery]]>式中：S为充电机容量，Qbattery为电池容量，Tnext为下一时刻，Tend为预计离开时刻，SOCend为充电目标SOC，ΔSOCmust_now为当前时刻到下一时刻至少需要充入的SOC量；若所述至少需要充入的SOC量小于零则执行步骤4，若所述至少需要充入的SOC量大于零则执行步骤5；步骤4：该台电动汽车充电机运行功率因数的可调控范围设定为0到1(不含0)；执行步骤6；步骤5：根据至少需要充入的SOC量、当前时刻值、下一时刻值、电池容量和充电机容量计算该台电动汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用电动汽车充电机对配电网进行实时无功补偿的方法，其特征在于，包括：读入当前时刻接入配电网区域内某地点的每台电动汽车的充电信息，该充电信息包括当前时刻值、当前时刻SOC、充电目标SOC、预计离开时刻，电池容量和充电机容量；读入当前时刻所述某地点的配电网信息，该配电网信息包括配电网有功功率、无功功率、线路电阻值、线路电抗值；根据每台电动汽车的充电信息计算出停车时长以及充电机运行功率因数假定为1进行充电时每台电动汽车需要的充电时间，将充电时间小于停车时长的电动汽车归纳为可调控电动汽车；根据每台可调控电动汽车的充电信息和所述配点网信息确定当前时刻充电机的容性运行模式或感性运行模式，并计算出当前时刻每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，进而采用优化算法计算出充电机运行功率因数的最优值。当前时刻操作完成后更新充电信息，进入下一时刻并重复上述过程。

【技术特征摘要】
1.一种利用电动汽车充电机对配电网进行实时无功补偿的方法，其特征在于，包括：读入当前时刻接入配电网区域内某地点的每台电动汽车的充电信息，该充电信息包括当前时刻值、当前时刻SOC、充电目标SOC、预计离开时刻，电池容量和充电机容量；读入当前时刻所述某地点的配电网信息，该配电网信息包括配电网有功功率、无功功率、线路电阻值、线路电抗值；根据每台电动汽车的充电信息计算出停车时长以及充电机运行功率因数假定为1进行充电时每台电动汽车需要的充电时间，将充电时间小于停车时长的电动汽车归纳为可调控电动汽车；根据每台可调控电动汽车的充电信息和所述配点网信息确定当前时刻充电机的容性运行模式或感性运行模式，并计算出当前时刻每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，进而采用优化算法计算出充电机运行功率因数的最优值。当前时刻操作完成后更新充电信息，进入下一时刻并重复上述过程。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据每台电动汽车的充电信息计算出停车时长以及充电机运行功率因数假定为1进行充电时每台电动汽车需要的充电时间，将充电时间小于停车时长的电动汽车归纳为可调控电动汽车，包括：根据电动汽车的预计离开时刻和当前时刻计算出该台电动汽车的停车时长；根据所述电动汽车的当前时刻SOC、充电目标SOC、电池容量和充电机容量计算该台电动汽车的充电机运行功率因数假定为1时进行充电所需的充电时间Tneed；Tneed=Qbattery×(SOCend-SOCnow)S]]>式中：SOCend为充电目标SOC，SOCnow为当前时刻SOC，S为充电机容量，Qbattery为电池容量；判断充电时间与停车时长的大小，若停车时长大于充电时间，则将该台电动汽车划入可调控电动汽车；若停车时长小于充电时间，则将该台电动汽车划入不可调控电动汽车，充电机运行功率因数设定为1并调整充电目标SOC，使停车时长等于充电时间。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据每台可调控电动汽车的充电信息和所述配点网信息确定当前时刻充电机的容性运行模式或感性运行模式，并计算出当前时刻每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，进而采用优化算法计算出充电机运行功率因数的最优值，包括：将可调控电动汽车中有充电需求的各台电动汽车的充电机运行功率因数假定为1进行充电的情况下，通过潮流计算得到所述某地点的电压，并判断所述某地点的电压是否小于额定电压，如果是，则当前时刻所有可调控电动汽车的充电机采用容性运行模式；否则，则当前时刻所有可调控电动汽车的充电机采用感性运行模式，计算充电机感性运行模式下最佳运行点；计算出容性运行模式或感性运行模式下每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的可调控范围，采用优化算法计算出当前时刻每台可调控电动汽车的充电机运行功率因数的最优值，根据所述某地点的当前时刻有功功率值与无功功率值通过潮流计算得到当前时刻所述某地点的电压，所述优化算法的优化目标包括当前时刻所述某地点的电压与额定电压之差最小、当前时刻及之前所有时刻的电压值方差最小、当前时刻到下一时刻各台参与无功补偿且有充电需求的电动汽车充入的SOC量最大，并根据当前时刻所述某地点的电压偏离额定电压程度确定各个优化目标的权重。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的更新充电信息，包括：根据每台电动汽车的充电机实际运行功率因数计算不可调控电动汽车和可调控电动汽车的有充电需求的各个电动汽车当前时刻到下一时刻充入的SOC量，将所述充入的SOC量叠加到当前时刻SOC，作为下一时刻的SOC；SOCnext=SOCnow+(Tnext-Tnow)×S×cosθoperateQbattery]]>式中：SOCnext为下一时刻SOC，SOCnow为当前时刻SOC，Tnow为当前时刻，Tnext为下一时刻，S为充电机容量，Qbattery为电池容量，cosθoperate为实际运行功率因数。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的计算充电机感性运行模式下最佳运行点，包括：求所述某地点的线路电抗值除以线路电阻值所得值的反正切，得到角度值，再求所述角度值的余弦值作为所述某地点的充电机感性运行模式下最佳运行点：感性运行模式下最佳运行点＝cos(arctan(X/R))其中，X为线路电抗值，R为线路电阻值。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏粟，胡勇，王玮，姜久春，吴学智，李梦娟，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11