[发明专利]含电动汽车换电站的配电网的可靠性评估方法及计算设备

说明书

本发明公开了一种配电网可靠性评估方法，配电网包括电动汽车换电站、外部电网、降压变压器、传输线和负荷节点，该方法在计算设备中执行，包括以下步骤：获取电动汽车用户的行为模式和配电网元件的故障状态序列；根据行为模式和故障状态序列来确定配电网在各时刻的总可用发电容量和总负荷；根据总可用发电容量和总负荷，判断配电网在各时刻是否存在故障，当存在故障时，以失负荷最小为目标求解最优潮流，以决定每个负荷节点的缺供电量；以及根据各时刻的缺供电量来计算配电网的可靠性指标。本发明一并公开了相应的计算设备。

技术领域

本发明涉及电力系统规划技术领域，尤其涉及一种含电动汽车换电站的配电网的可靠性评估方法及计算设备。

背景技术

随着社会经济的飞速发展以及能源环境的压力，电动汽车作为使用清洁能源的一种交通工具，在近年来受到了广泛的关注。对于电力系统而言，电动汽车具有可控负载和电源的双重身份。电动汽车在充电过程中可以看作是用电设备，在放电过程中可以看作是一个负荷侧的储能资源。因此，随着电动汽车数量的不断增长和对充电的需求的增加，电动汽车与电力系统之间的依赖程度逐渐增加。

电动汽车管理和利用方式的不同，使电动汽车既可能给电力系统的运行带来益处，也可能给电力系统带来巨大的挑战。一方面，通过与电网的有效互动，电动汽车电池可以起到削峰填谷的作用，并对配电网络的可靠性产生有益的影响。另一方面，电动汽车的大规模无序充电行为也可能引起“峰上加峰”的现象，增加电网的峰谷差，并影响电网的可靠性。

电动汽车的能源需求可以通过如换电站等不同类型的充电基础设施来满足。与传统的快速充电站不同的是，换电站通过快速换电装置替换汽车原电池，并立即更换另一个满电量的新电池。用户可以在短时间内完成换电过程，并且将已更换的电池留在换电站中以完成充电过程。因此，在换电站模式下，用户可以通过快速更换电池获得所需的电量，而无需长时间停留，更为方便。同时，与传统的充电站模式相比，换电站运营商可以灵活地安排电池充放电计划，深度参与电力市场，实现盈利。对于电网而言，科学地管理换电站负载有利于电网的削峰填谷，减少电动汽车用户随机充电行为对电网有效运行的不利影响，并改善供电可靠性，提高配电系统的经济性。

具有双向充电功能的换电站可以用作备用电源，在紧急情况下通过电动汽车电池提取能量，为电网提供容量支持。这可以降低系统切负荷的可能性，并显著提高配电网的可靠性。为了充分利用电动汽车换电站资源的益处，必须进行定量评估，以计算电动汽车换电站到底能在多大程度上影响未来电力系统的运行，从而有效地评估其对电力系统可靠性的贡献程度。

发明内容

为此，本发明提供一种含电动汽车换电站的配电网的可靠性评估方法及计算设备，以力图解决或至少缓解上面存在的问题。

根据本发明的第一个方面，提供一种配电网可靠性评估方法，配电网包括电动汽车换电站、外部电网、降压变压器、传输线和负荷节点，该方法包括：获取电动汽车用户的行为模式和配电网元件的故障状态序列；根据所述行为模式和所述故障状态序列来确定所述配电网在各时刻的总可用发电容量和总负荷；根据所述总可用发电容量和总负荷，判断所述配电网在各时刻是否存在故障，当存在故障时，以失负荷最小为目标求解最优潮流，以决定每个负荷节点的缺供电量；以及根据各时刻的缺供电量来计算所述配电网的可靠性指标。

可选地，在根据本发明的配电网可靠性评估方法中，行为模式包括访问所述换电站进行电池更换的电动汽车数量的时间序列和每个被更换的空电池的荷电状态；故障状态序列包括外部电网、降压变压器和负荷母线的故障状态的时间序列。

可选地，在根据本发明的配电网可靠性评估方法中，配电网的总可用发电容量为外部电网可用发电容量与换电站的可用发电容量之和；配电网的总负荷为各负荷节点的负荷与换电站的实时充电负荷之和。

可选地，在根据本发明的配电网可靠性评估方法中，换电站的可用发电容量按照以下公式计算：