[发明专利]计及电动汽车功率可调控域的最优潮流节点电价计算方法

说明书

技术领域

本发明属于智能电网领域，涉及一种计及电动汽车功率可调控域的最优潮流节点电价计算方法。

背景技术

目前，国内外已有很多针对电动汽车充放电的研究成果，例如LuoX等建立了单辆电动汽车充电迫切程度指标，进一步分析电动汽车充放电功率在虚拟公共电价条件下的自动响应策略，实现调频和平抑电网风电接入产生的功率波动；FlathCM等指出，时间上的实时电价和空间上的节点电价、区域电价能对电动汽车起到良好的引导作用，实现电压均衡、削峰填谷等等；潘樟惠等从电力市场角度出发，用户侧电动汽车代理商采用模拟发电侧发电厂竞价上网的方式，建立了基于需求侧放电竞价的优化调度模型，实现电网削峰填谷和降低用户侧充电成本的目标；麻秀范等在负荷聚合商研究基础上进行了进一步研究，空间上建立节点阻塞电价的双层优化调度模型，上层从供电侧出发，考虑发电成本最小化建立直流最优潮流模型得到节点阻塞电价；下层从需求侧出发，根据上层传递的节点阻塞电价，考虑充电费用、电池损耗及用户等待时间建立多目标优化模型，再将优化后充放电负荷反馈给上层，以实现用户和电网的经济效益最大化；常方宇等从用户侧出发，将消费者心理学原理应用于描述电网需求侧用户对分时电价价差的响应情况，研究如何有效制定分时电价价格和对应的充电峰平谷时段，引导用户用电，实现降低峰谷负荷差率及运营商、用户的经济效益共赢的目标。

上述方法主要通过电价引导电动汽车充放电，旨在满足电网削峰填谷和用户经济性，鲜有考虑电动汽车充放电的紧迫性及等效储能，且没有给出明确的指标区分充放电先后顺序；进一步分析，部分文献考虑充电迫切度，但没有进一步分析充放电迫切度的松弛性，即充放电存在时间区间，在保证电动汽车充放电完成的前提下，单位时间区间内电动汽车充放电功率存在上下限。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种计及电动汽车功率可调控域的最优潮流节点电价计算方法，在保证电动汽车出行需要和充放电迫切程度的情况下，以电网运行成本最小化为目标，建立计及空间特性的节点电价最优潮流模型，求解得到最优的空间节点电价，通过实时电价引导电动汽车用户改变充放电习惯，降低运行成本。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

计及电动汽车功率可调控域的最优潮流节点电价计算方法该方法包括以下步骤：

S1：采用极大似然估计法对电动汽车(Electric Vehicle,EV)出行参数进行估计，包括EV日行驶距离、起始充放电时间；

根据EV日行驶距离、起始充放电时间及电池荷电状态特性，通过卷积运算得到单个EV的充电负荷期望值，再应用中心极限定理得到EV集群总充电负荷P_EV的概率密度函数；

S2：将每一个时间截面EV行驶目的地定义为一个状态，根据马尔科夫理论，进一步将调度周期按照设定时间间隔离散化，即利用M×m×m三维矩阵表征EV目的地空间转移概率矩阵，得到对应任意时间间隔t的二维空间转移概率矩阵P_t；

其中，针对状态转移概率矩阵中的元素表征连续时间间隔内的状态转移，忽略时间间隔内以自身为目的地或者停靠时间较短的状态转移情况，得到状态转移概率矩阵的约束条件；

S3：由步骤S1和S2分别得到的P_EV、P_t及状态转移概率矩阵的约束条件，抽样得到N辆EV出行情况，从而得到EV规模化在时间序列对电网功率的初始需求；

S4：定义车辆n的充电迫切度Γ_ch,n、放电充裕度为Γ_dis,n，并根据定义确认调度顺序，进一步确定时间序列功率可调控域上下限；当EV充电在可调时间区间始端，确定当前时段功率可调控域上限；当EV充电不在可调时间区间始端但放电在可调时间区间始端，确定当前时段可调控域下限；

S5：以周期内全部常规发电机组的燃料费用、运行经济成本最小化为目标函数，建立多时段最优潮流的目标函数；考虑空间各节点电压约束、各节点潮流方程约束、EV功率可调控域约束、LA需求响应中断约束、EV入网功率约束、EV充放电时间约束，建立改进后的节点电价最优潮流模型，求解得到最优的空间节点电价。

进一步，步骤S1所述EV日行驶距离满足对数正态分布，其概率密度函数为

式中，μ_d为日行驶距离的期望值，拟合取值2.98；σ_d为日行驶距离的标准差，拟合取值1.14；d表示EV日行驶距离，取值范围0≤d≤200，单位为km；