[发明专利]一种基于区域充电调度的虚拟储能系统

说明书

本发明涉及一种基于区域充电调度的虚拟储能系统，其特征在于，包括数据采集层；优化控制层；调度交易层。本发明提供的基于区域充电调度的虚拟储能系统充分利用了电动汽车的分布式储能特性，通过外层优化提升系统的整体经济性，通过内层优化降低充电负荷的时空不均衡度，在构建负备用容量、提升电网稳定性的同时，也将有效降低充电成本、提高终端能源利用效率，具有较大的应用价值。

技术领域

本发明涉及能源优化与调度领域，具体涉及一种以电动汽车及充电设施网络为主体的虚拟储能系统及其能源优化与管理调度的系统。

背景技术

作为典型的超大城市电网，上海电网最高负荷日负荷曲线呈现典型的“两峰一谷形态。上海电网在白天和夜间的用电负荷峰谷差较大的特点，是影响其安全稳定运行主要难点。近年来，上海市的夏季电力高峰不断刷新、电力峰谷差不断加大，加之外来清洁水电比例不断加大，电网的柔性负荷调节不足对电网安全运行带来了很大挑战。当前，上海电动汽车的保有量已突破30万辆，通过优化充电策略，电动汽车的普及不仅不会对电网运行带来明显冲击，反而可以成为高质量的系统调节资源。

虚拟储能系统是一种利用其他装置或者调度策略来平衡电力系统能量的思想。通过对各类电源发出的电能进行转移或者变换能量形式等方法调节系统能量，达到提高系统运行可靠性和供电质量以及改善经济效益的目的。虚拟储能系统通过对能源需求的管理和引导干预来抵消能量储存的不足，实现降低储能容量、减少储能成本的功效。在不新增储能设施的情况下，可利用区域内的电动汽车的分布式储能特性，基于区域充电调度，减少峰时段的用电负荷并提升谷时段的用电负荷，结合对可调负荷的控制以及与电价的实时互动，利用虚拟储能技术实现不同时段的能量优化，降低系统对负备用的容量要求，可在提升电网安全性的同时提升终端能源利用率、降低充电成本。

发明内容

本发明的目的是：以电动汽车及充电设施网络为主体形成一种虚拟储能系统，并解决虚拟储能系统的定容问题及其能源优化的系统。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于区域充电调度的虚拟储能系统，其特征在于，包括：

数据采集层，用于采集目标区域内的充电负荷信息及除充电负荷信息外的其他负荷信息；

优化控制层，通过优化控制方法获得虚拟储能系统的容量与功率优化值，其中，优化控制方法包括以下步骤：

步骤1、利用数据采集层上传的充电负荷信息以及其他负荷信息获得区域分布的初始充电负荷；

步骤2、计算可减少的充电负荷，作为初始值输入虚拟储能系统，初始化虚拟储能系统的额定功率与容量；

步骤3、以充电负荷的时空不均衡性最小化为内层优化模型目标函数开始内层优化，内层优化模型目标函数如下式所示：

式中，minf为内层优化模型目标函数；F_{time_uti}为目标区域内充电站点的时间利用率；F_{spa_uti}为目标区域内充电站点的空间利用率；M为目标区域内需要充电的车辆总数；N为目标区域内的充电站点数量；C_n为目标区域内第n个充电站点的充电桩的数量；P_m为目标区域内第m辆需要充电的车辆的充电功率；x_mni为三维决策矩阵，表示i时刻第m辆需要充电的车辆在第n个充电站点的充电决策变量，x_mni∈{0,1}；

步骤4、以虚拟储能系统的收益最大化为外层优化模型目标函数开始外层优化，外层优化模型目标函数如下式所示：

i.e.l_IC(i)≤l_IC