一种用于负荷均衡的电动汽车充放电设施规划配置方法技术

本发明专利技术属于充电技术领域，具体涉及一种用于负荷均衡的电动汽车充放电设施规划配置方法，包括：S1：电动汽车信息及规划区配变负荷信息获取与电动汽车出行特征建模；S2：单向有序充电需求建模；S3：V2G可调度充放电电量计算建模；S4：充电桩优化配置模型构造与求解。本发明专利技术增强了规划区域配变的负荷容纳能力与均衡调控能力，兼顾了规划区域配电网可靠性、经济性和电动汽车充电需求，缓解了配变改造难题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于负荷均衡的电动汽车充放电设施规划配置方法
本专利技术属于充电
，具体涉及一种用于负荷均衡的电动汽车充放电设施规划配置方法。
技术介绍
近年来，我国的电力负荷不断增加。同时，随着电动汽车产业发展，电动汽车对区域配电变压器的影响度不断增加。一方面，日益增长的电动汽车充电需求与充电设施发展不平衡，已建配电站增容改造难度大，其下配置的充电桩难以兼顾电网可靠运行与电动汽车充电需求，充电负荷高峰常与基础负荷高峰重叠，峰上加峰的问题日益突出，严重影响配变的可靠性与经济性；另一方面，电动汽车有序充电技术与V2G充放电技术为提高变压器负荷转移和均衡能力提供了一种新手段。目前对于电动汽车充电设施的研究主要集中在充电站的选址与定容方面，且多以配电网可扩容改造为前提进行规划，而缺乏针对区域配电峰谷差加剧、负荷失衡、V2G负荷均衡等问题的研究，难以满足不断增长的电动汽车充电需求，也无法有效利用电动汽车充放电设施的负荷均衡能力。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种用于负荷均衡的电动汽车充放电设施规划配置方法，基于电动汽车有序充电及V2G充放电技术，根据配变负荷情况、电动汽车出行特征对电动汽车单向充电(桩)设施以及V2G双向充放电(桩)设施进行优化配置。一种用于负荷均衡的电动汽车充放电设施规划配置方法，包括：S1：获取电动汽车信息及规划区配变负荷信息，并建立电动汽车出行特征模型以估算到达时间tb、停留时长Tw、充电起始剩余电量百分比socb；S2：基于电动汽车信息、规划区配变负荷信息、到达时间tb、停留时长Tw、充电起始剩余电量百分比socb建立单向有序充电需求模型，以计算单向充电时长及单向充电起始时间；S3：以用户取车时满足电动汽车期望剩余电量百分比为前提，建立V2G可调度充放电电量计算模型以计算得到电动汽车集群V2G可调度充放电电量；S4：以电动汽车充电需求满足率最大为第一目标函数，以充电设施投资成本最小为第二目标函数，以配电网运行约束、充电桩充电能力约束、V2G充放电桩放电容量约束、充电需求满足率约束、充电桩数量约束为约束条件建立充电桩优化配置模型，计算得到规划区的单向充电设施与V2G充放电设施的配置数量方案。优选的，所述电动汽车出行特征模型包括：电动汽车到达时间概率密度模型：其中，μb表示电动汽车到达时间的均值，σb表示电动汽车到达时间的标准差。优选的，所述电动汽车出行特征模型包括：电动汽车停留时长概率密度模型：其中，μw表示电动汽车停留时长的均值，σw表示电动汽车停留时长的标准差。优选的，所述电动汽车出行特征模型包括：充电起始剩余电量百分比概率密度模型：其中，μsoc表示充电起始剩余电量百分比的均值，σsoc表示充电起始剩余电量百分比的标准差。优选的，所述计算单向充电时长包括：假设电动汽车充电起始SOC为电动汽车到达时的SOC，到达时即依据当前电池SOC值进行充电行为判断，设第i辆汽车到达规划区时单向充电选择标志位为pc，i，则：其中：SOCls为剩余电量百分比阈值，socb，i为汽车i到达时SOC，电动汽车i到达规划区选择充电时所需单向充电时长：其中：socexp，i为汽车i取车时期望剩余电量百分比，Ci为汽车i电池额定容量，Ps为单向充电桩充电功率，μs单向充电桩充电效率。优选的，所述计算单向充电起始时间包括：设电动汽车i单向充电起始时间为tc，i，配变选择标志位φs，i；对于选择进行单向充电的单辆电动汽车i，设其时刻t单向充电标志位为：其中，表示电动汽车i时刻t处于单向充电状态，表示电动汽车i时刻t处于停止充电状态；则有电动汽车i单向充电状态其中，表示电动汽车i选择配变j进行充电且时刻t处于单向充电状态，表示电动汽车i时刻t处于停止充电状态；叠加规划区所有电动汽车单向充电状态即可得到每一台配变t时刻电动汽车单向充电电量需求，作为单向充电桩的规划基础：其中，Q1，j，t第j台配变t时刻电动汽车单向充电需求，n为电动汽车总数量。优选的，所述计算得到电动汽车集群V2G可调度充放电电量包括：对于配变的选择以电动汽车i到达时选择基础负荷最大的配变j所配置的V2G充放电桩下进行V2G为原则：其中，为汽车i变压器V2G选择标志位；对于选择进行V2G充放电的单辆电动汽车i，设其t时刻V2G状态标志位χs，i，t为：其中，χs，i，t＝-1表示汽车i时刻t处于放电状态，χs，i，t＝1表示汽车i时刻t处于补电状态，χs，i，t＝0表示汽车i时刻t处于等待或离开状态；则有第i辆汽车V2G状态其中，表示汽车i选择配变j进行V2G且时刻t处于放电状态，表示汽车i选择配变j进行V2G且时刻t处于补电状态，表示汽车i时刻t处于等待或离开状态；叠加所有参与V2G的电动汽车可得到电动汽车集群可调度充电电量及放电电量：其中，Q2，j，t为第j台配变t时刻V2G可调度充电电量，Q3，j，t为第j台配变t时刻V2G可调度放电电量。优选的，所述第一目标函数包括：其中：γk，j为第j台配变下第k种类型充电桩充电需求满足率，Pk为第k种类型充电桩额定充电功率，μk为第k种类型充电桩充电效率，nkj分别为第j台配变下第k种类型充电桩数量，Dk，j为第j台配变下第k种类型充电桩对应的充电需求量最大值。优选的，所述第二目标函数包括：其中：Cb为建设成本，Co为运维成本，σ为折算系数，r为贴现率，yk为第k种类型充电桩额定运行年限，bk为第k种类型充电桩单桩建设成本。优选的，所述配电网运行约束包括：规划区内每台配变实时负荷均要在配变额定容量之下：lj，t＝P1μ1n1j+l′j，t+P2μ2wn2j≤Lj，lim其中，lj，t为t时刻第j台配变总负荷，l′j，t为t时刻第j台配变基础负荷，w＝{-1，0，1}为V2G充放电桩充电状态变量，-1表示充电桩在放电状态，0表示充电桩在等待状态，1表示充电桩在充电状态；所述充电桩充电能力约束包括：充电桩的充电能力需要满足用户充电需求：Pkμknkj≥Qk，j其中：Qk，j为第j台配变下第k种类型充电桩下电动汽车充电需求；所述V2G充放电桩放电容量约束包括：V2G充放电桩的放电量受限于电动汽车集群可供调度的总放电量：P2μ2n2j≥Q3，j其中：Q3，j为第j台配变下电动汽车集群可供调度放电电量；所述充电需求满足率约束包括：用户的最大充电需求满足率需要在合理范围之内：0≤γk，j≤1所述充电桩数量约束包括：0≤nkj≤nkj，max其中，nkj，max为第j台配变下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于负荷均衡的电动汽车充放电设施规划配置方法，其特征在于，包括：/nS1：获取电动汽车信息及规划区配变负荷信息，并建立电动汽车出行特征模型以估算到达时间t

【技术特征摘要】
1.一种用于负荷均衡的电动汽车充放电设施规划配置方法，其特征在于，包括：
S1：获取电动汽车信息及规划区配变负荷信息，并建立电动汽车出行特征模型以估算到达时间tb、停留时长Tw、充电起始剩余电量百分比socb；
S2：基于电动汽车信息、规划区配变负荷信息、到达时间tb、停留时长Tw、充电起始剩余电量百分比socb建立单向有序充电需求模型，以计算单向充电时长及单向充电起始时间；
S3：以用户取车时满足电动汽车期望剩余电量百分比为前提，建立V2G可调度充放电电量计算模型以计算得到电动汽车集群V2G可调度充放电电量；
S4：以电动汽车充电需求满足率最大为第一目标函数，以充电设施投资成本最小为第二目标函数，以配电网运行约束、充电桩充电能力约束、V2G充放电桩放电容量约束、充电需求满足率约束、充电桩数量约束为约束条件建立充电桩优化配置模型，计算得到规划区的单向充电设施与V2G充放电设施的配置数量方案。


2.根据权利要求1所述的一种用于负荷均衡的电动汽车充放电设施规划配置方法，其特征在于，所述电动汽车出行特征模型包括：
电动汽车到达时间概率密度模型：



其中，μb表示电动汽车到达时间的均值，σb表示电动汽车到达时间的标准差。


3.根据权利要求1所述的一种用于负荷均衡的电动汽车充放电设施规划配置方法，其特征在于，所述电动汽车出行特征模型包括：
电动汽车停留时长概率密度模型：



其中，μw表示电动汽车停留时长的均值，σw表示电动汽车停留时长的标准差。


4.根据权利要求1所述的一种用于负荷均衡的电动汽车充放电设施规划配置方法，其特征在于，所述电动汽车出行特征模型包括：
充电起始剩余电量百分比概率密度模型：



其中，μsoc表示充电起始剩余电量百分比的均值，σsoc表示充电起始剩余电量百分比的标准差。


5.根据权利要求1所述的一种用于负荷均衡的电动汽车充放电设施规划配置方法，其特征在于，所述计算单向充电时长包括：
假设电动汽车充电起始SOC为电动汽车到达时的SOC，到达时即依据当前电池SOC值进行充电行为判断，设第i辆汽车到达规划区时单向充电选择标志位为pc，i，则：



其中：SOCls为剩余电量百分比阈值，socb，i为汽车i到达时SOC，
电动汽车i到达规划区选择充电时所需单向充电时长：



其中：socexp，i为汽车i取车时期望剩余电量百分比，Ci为汽车i电池额定容量，Ps为单向充电桩充电功率，μs单向充电桩充电效率。


6.根据权利要求1所述的一种用于负荷均衡的电动汽车充放电设施规划配置方法，其特征在于，所述计算单向充电起始时间包括：
设电动汽车i单向充电起始时间为tc，i，配变选择标志位φs，i；
对于选择进行单向充电的单辆电动汽车i，设其时刻t单向充电标志位为：



其中，表示电动汽车i时刻t处于单向充电状态，表示电动汽车i时刻t处于停止充电状态；
则有电动汽车i单向充电状态



其中，表示电动汽车i选择配变j进行充电且时刻t处于单向充电状态，表示电动汽车i时刻t处于停止充电状态；
叠加规划区所有电动汽车单向充电状态即可得到每一台配变t时刻电动汽车单向充电电量需求，作为单向充电桩的规划基础：

【专利技术属性】
技术研发人员：吴靖，司为国，郑伟彦，朱超越，蒋燕萍，金明，
申请(专利权)人：浙江大有实业有限公司杭州科技发展分公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33