一种考虑多种柔性负荷和电动汽车的微电网能量调度方法技术

本发明专利技术是一种考虑多种柔性负荷和电动汽车的微电网能量调度方法，其特点是，首先提出考虑电动汽车和各种柔性负荷的“源

【技术实现步骤摘要】
一种考虑多种柔性负荷和电动汽车的微电网能量调度方法


[0001]本专利技术属于微电网优化调度领域，具体涉及一种考虑多种柔性负荷和电动汽车的微电网能量调度方法
。

技术介绍

[0002]近年来，新能源发电的快速发展使得电网的调峰压力不断增加，而电动汽车数量的迅速增加也使得电网调峰压力进一步加大
。
此外，随着需求响应技术的发展，电力系统中柔性负荷的占比也大大提高，因此，如何整合柔性负荷和电动汽车等可调节资源实现微网系统的整体优化成为了目前研究的重要内容
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是，克服现有技术的不足，提供一种考虑多种柔性负荷和电动汽车的微电网能量调度方法，有效缓解电动汽车在用电高峰时段进行集中充电对外部电网造成的较大冲击，降低微电网的运行成本，同时保持较高的用户满意度
。
[0004]实现本专利技术目的采用的技术方案是，一种考虑多种柔性负荷和电动汽车的微电网能量调度方法，其特征在于，综合考虑了电力系统中日益增长的电动汽车和柔性负荷
、
储能
、
并考虑到峰谷电价的划分对用户响应的影响，提出了“源
‑
网
‑
荷
‑
储”微网协同优化调度模型，同时，目标函数中把经济性和联络线功率的稳定性结合在一起，包括以下步骤：
[0005]步骤1：建立包含柔性负荷和电动汽车的“源
‑
网
‑
荷
‑
储”微电网拓扑结构；所述微电网拓扑结构包括光伏发电系统
、
储能系统
、
一定数量的电动汽车
、
微网内部负荷
(
包括柔性负荷和刚性负荷
)
，所述“源
‑
网
‑
荷
‑
储”微电网需要保证电能量的供需平衡；当系统电能过剩时，微电网可以调用系统中的储能资源对多余电能进行消纳或向外输送到外部电网中，当系统电能不足时，微电网可以通过储能资源放电或向外部电网购电进行支撑，所述电动汽车可以看作是一种移动的储能装置，通过微电网的统一调度，可以辅助储能完成削峰填谷以及降低微网运行成本，所述柔性负荷在满足一定约束条件下可以根据微电网的调度指令参与微网调度，同时微网也需按约定的激励费用进行补偿；
[0006]步骤2：建立“源
‑
网
‑
荷
‑
储”微电网各单元数学模型，包括电动汽车用户充放电行为模型
、
各类柔性负荷调度模型
、
储能损耗模型；
[0007]步骤3：以系统综合运行成本最低为目标，综合考虑微电网联络线功率波动
、
储能充放电和系统安全等约束条件，建立微电网能量调度模型；
[0008]步骤4：对微电网能量调度模型进行求解，得到“源
‑
网
‑
荷
‑
储”微网优化运行策略
。
[0009]进一步地，所述步骤2的具体步骤为，分别建立电动汽车充放电模型
、
储能损耗模型
、
各类柔性负荷模型：
[0010]1)
构建电动汽车充放电模型
[0011]电动汽车用户开始充电时刻的概率密度函数服从正态分布，具体为如下公式：
[0012][0013]式中，
μ
s
、
σ
s
分别为正态分布的均值和标准差；
[0014]电动汽车用户停止充电时刻和电动汽车用户期望电量的概率密度函数服从对数分布，具体为如下公式：
[0015][0016]式中，
μ1，
σ1分别为对数正态分布的均值和标准差；
[0017]在电动汽车开始充电时刻至停止充电时刻，微网可以调用电动汽车储能电池并支付相应补贴，同时在停止充电时刻电动汽车电量要达到用户期望电量，每辆电动汽车的充放电功率在一定范围内可调，采用蒙特卡洛抽样方法建立电动汽车的充放电模型；
[0018]2)
构建储能损耗模型
[0019][0020]式中，
N
life
为储能循环寿命；
D
OD
为放电深度；
μ1，
μ2为拟合函数对应的系数；
E
rated
为储能额定容量；
Loss(t)
为储能电量由
S(t
‑
1)
变至
S(t)
所产生的寿命损耗，
F(S)
为储能寿命损耗系数的原函数；
[0021]3)
构建各类柔性负荷模型
[0022](a)
可平移负荷
[0023]可平移负荷是指负荷曲线可以进行整体平移的负荷，可平移负荷通常包括生产流程受约束
、
生产班次能调整的工业负荷或户用的洗衣机
、
消毒柜
、
洗碗机等负荷，电力调度部门可以与此类用户签订合同或达成约定，完成需求响应，可平移负荷数学模型可表示为：
[0024][0025]式中，
Δ
P
shift
(t)
是
t
时段平移功率；
Δδ
shift
(t)
是
t
时段相关经济性指标变化量；
Δ
t
是负荷平移时段；
f
shift
(t)
是初始负荷曲线；
[0026](b)
可转移负荷
[0027]可转移负荷是指在用电总量保持不变的情况下，可以灵活调节用电功率和用电时段的负荷，一般采用分时电价对可转移负荷进行激励，促使用户参与调度，可转移负荷数学模型可表示为：
[0028][0029]式中，
Δ
P
trans
(t)
是
t
时段转移功率；
Δδ
trans(t)
是
t
时段相关经济性指标变化量；
e
trans
(t)
是自转移弹性系数，取值0～1；
f
trans
(t)
是可转移负荷初始负荷曲线；
[0030](c)
可削减负荷
[0031]可削减负荷是指在一定时间范围内可以对用电功率进行一定范围调节的负荷，可削减负荷的用电功率通常可调，比如空调和数量可以灵活调整的照明等负荷，可削减负荷数学模型可表示为：
[0032]Δ
P
cut
(t)
＝
f
cut
(P
cut
(t),
Δδ
cut
(t),e
cut
(t))
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种考虑多种柔性负荷和电动汽车的微电网能量调度方法，其特征在于，综合考虑了电力系统中日益增长的电动汽车和柔性负荷
、
储能
、
并考虑到峰谷电价的划分对用户响应的影响，提出了“源
‑
网
‑
荷
‑
储”微网协同优化调度模型，同时，目标函数中把经济性和联络线功率的稳定性结合在一起，包括以下步骤：步骤1：建立包含柔性负荷和电动汽车的“源
‑
网
‑
荷
‑
储”微电网拓扑结构；所述微电网拓扑结构包括光伏发电系统
、
储能系统
、
一定数量的电动汽车
、
微网内部负荷
(
包括柔性负荷和刚性负荷
)
，所述“源
‑
网
‑
荷
‑
储”微电网需要保证电能量的供需平衡；当系统电能过剩时，微电网可以调用系统中的储能资源对多余电能进行消纳或向外输送到外部电网中，当系统电能不足时，微电网可以通过储能资源放电或向外部电网购电进行支撑，所述电动汽车可以看作是一种移动的储能装置，通过微电网的统一调度，可以辅助储能完成削峰填谷以及降低微网运行成本，所述柔性负荷在满足一定约束条件下可以根据微电网的调度指令参与微网调度，同时微网也需按约定的激励费用进行补偿；步骤2：建立“源
‑
网
‑
荷
‑
储”微电网各单元数学模型，包括电动汽车用户充放电行为模型
、
各类柔性负荷调度模型
、
储能损耗模型；步骤3：以系统综合运行成本最低为目标，综合考虑微电网联络线功率波动
、
储能充放电和系统安全等约束条件，建立微电网能量调度模型；步骤4：对微电网能量调度模型进行求解，得到“源
‑
网
‑
荷
‑
储”微网优化运行策略
。2.
根据权利要求1所述的微电网能量调度方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤为，分别建立电动汽车充放电模型
、
储能损耗模型
、
各类柔性负荷模型：
1)
构建电动汽车充放电模型电动汽车用户开始充电时刻的概率密度函数服从正态分布，具体为如下公式：式中，
μ
s
、
σ
s
分别为正态分布的均值和标准差；电动汽车用户停止充电时刻和电动汽车用户期望电量的概率密度函数服从对数分布，具体为如下公式：式中，
μ1，
σ1分别为对数正态分布的均值和标准差；在电动汽车开始充电时刻至停止充电时刻，微网可以调用电动汽车储能电池并支付相应补贴，同时在停止充电时刻电动汽车电量要达到用户期望电量，每辆电动汽车的充放电功率在一定范围内可调，采用蒙特卡洛抽样方法建立电动汽车的充放电模型；
2)
构建储能损耗模型
式中，
N
life
为储能循环寿命；
D
OD
为放电深度；
μ1，
μ2为拟合函数对应的系数；
E
rated
为储能额定容量；
Loss(t)
为储能电量由
S(t
‑
1)
变至
S(t)
所产生的寿命损耗，
F(S)
为储能寿命损耗系数的原函数；
3)
构建各类柔性负荷模型
(a)
可平移负荷可平移负荷是指负荷曲线可以进行整体平移的负荷，可平移负荷通常包括生产流程受约束
、
生产班次能调整的工业负荷或户用的洗衣机
、
消毒柜
、
洗碗机等负荷，电力调度部门可以与此类用户签订合同或达成约定，完成需求响应，可平移负荷数学模型可表示为：式中，
Δ
P
shift
(t)
是
t
时段平移功率；
Δδ
shift
(t)
是
t
时段相关经济性指标变化量；
Δ
t
是负荷平移时段；
f
shift
(t)
是初始负荷曲线；
(b)
可转移负荷可转移负荷是指在用电总量保持不变的情况下，可以灵活调节用电功率和用电时段的负荷，一般采用分时电价对可转移负荷进行激励，促使用户参与调度，可转移负荷数学模型可表示为：式中，
Δ
P
trans
(t)
是
t
时段转移功率；
Δδ
trans(t)
是
t
时段相关经济性指标变化量；
e
trans
(t)
是自转移弹性系数，取值0～1；
f
trans
(t)
是可转移负荷初始负荷曲线；
(c)
可削减负荷可削减负荷是指在一定时间范围内可以对用电功率进行一定范围调节的负荷，可削减负荷的用电功率通常可调，比如空调和数量可以灵活调整的照明等负荷，可削减负荷数学模型可表示为：
Δ
P
cut
(t)
＝
f
cut
(P
cut
(t),
Δδ
cut
(t),e
cut
(t))
‑
f
cut
(t)
式中，
Δ
P
cut
(t)
是
t
时段削减功率；
Δδ
cut
(t)
是
t
时段相关经济性指标变化量；
e
cut
(t)
是
t
时段自削减弹性系数，取值范围0～1；
f
cut
(t)
是可削减负荷初始负荷曲线
。3.
根据权利要求1所述的微电网能量调度方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤为：
1)
模型目标函数综合考虑微电网与外部电网交易成本
、
储能损耗成本
、
对柔性负荷及电动汽车用户的
补偿成本等运行成本，以系统总运行成本费用最小为目标，建立优化调度数学模型如下：式中，
P
g
‑
m,t
、P
m
‑
g,t
为
t
时段微电网和外部电网的传输功率，其中，
P
g
‑
m,t
取...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜湘武，卜劲勇，张仁博，王庆澳，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：