一种基于需求响应的电动汽车经济调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说本发明设及一种基于需求 响应的电动汽车经济调度方法。
【背景技术】
[0002] 随着能源和环境危机的日益加剧，电动汽车W其节能环保的优势，成为我国战略 新兴产业之一。大规模电动汽车接入电网，其无序充放电行为将对电力系统的规划、运行产 生深刻影响，带来电压下降、网损增加、谐波污染等诸多问题。在智能电网发展的背景下， 恰当的充电控制不仅能够抑制、消除电动汽车对电网的不利影响，而且能够支撑电网运行， 达到削峰填谷、为系统提供辅助服务、降低系统运行成本等效果，使电动汽车与电网协调发 展。
[0003]目前相关研究大多W对电动汽车的直接调度为基本假设，事实上，调度机构并不 具备此权限，且随着电动汽车规模的扩大，对电动汽车进行充电策略优化时的计算复杂度 也会随之增加，调度机构直接对每台接入的电动汽车进行统一调度时可能会出现维数灾和 计算时间过长的问题。价格型需求响应是电动汽车有序充放电的重要控制策略，合理的电 价机制应能够激励电动汽车用户选择合理的时间充放电。
【发明内容】
[0004] 发明目的；为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于需求响应的电 动汽车经济调度方法，为未来电动汽车大规模接入电网提供经济调度方法，减少对电网的 不利影响，促进电动汽车产业的发展。
[0005] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] 一种基于需求响应的电动汽车经济调度方法，建立基于需求响应的电动汽车充电 策略，根据电网实时电价信息优化电动汽车用户充电电价触发值，降低用户充电成本。建立 基于需求响应的电动汽车经济调度模型，通过对电动汽车用户行为特性的预测，W电网公 司收益最大化为目标，优化制定电动汽车充电电价，转移电动汽车充电负荷。
[0007] 一种基于需求响应的电动汽车经济调度方法，包括如下步骤：
[000引 （1)对经济调度模型进行概述；价格型需求响应是利用电力消费者对价格的知 觉，通过制定随时间变动的动态电网电价政策引导电动汽车用户自觉地选择在电网电价较 低时段进行充电，从而起到削峰填谷等效果；在智能电网条件下，针对电动汽车的动态电网 电价政策可W达到实时电价的程度；对于一天内的某一电网电价曲线，为了降低电动汽车 充电成本，在满足充电需求的基础上，电动汽车用户将选择在电网电价较低的时间段进行 充电；
[0009] (2)提出基于需求响应的电动汽车充电策略；根据动态电网电价p(t)优化电动汽 车用户的充电电价触发值Pwt，降低电动汽车用户的充电成本；充电策略的目标函数为：
[0010] minP曰et
[0011] 做研究含大规模电动汽车的电力系统机组组合问题；机组组合问题的目标函数 为：
[0012]
[001引式中；T为优化的时段数；Ne为参与优化的火电机组数；Cw(Pw(t))为火电机组i的费用函数，P?(t)为火电机组i在t时段的出力；Iw(t)为火电机组i在t时段内开机、 停机状态的二元整型变量，lu(t) =1表示火电机组i在t时段为开机状态，Iw(t) =0表 示火电机组i在t时段为停机状态；Sw为火电机组i的开机费用；
[0014] (4)建立基于需求响应的电动汽车经济调度模型：对电动汽车用户行为特性进行 预测，W电网公司收益最大化为目标，优化制定电动汽车充电电价，同时转移电动汽车充电 负荷；经济调度的目标函数为：
[001引maxF=Si；-Ce
[0016] 式中；F为电网公司收益，Se为电动汽车的充电收入，CE为电动汽车的充电成本。
[0017] 具体的，所述步骤（2)中，基于需求响应的电动汽车充电策略包括如下内容；
[001引在满足电动汽车用户出行约束的基础上，为降低电动汽车用户的充电成本，根据 电网电价曲线，设定充电电价触发值Pwt;当电网电价大于充电电价触发值Pw拥，电动汽 车停止充电；当电网电价小于充电电价触发值Pwt时，电动汽车开始充电，充电策略的目标 函数为：
[0019] minP曰et
[0020] 充电策略的约束条件包括：
[0021] (2.1)充电状态约束
[0022]
[002引式中：5W为t时刻电动汽车充电状态，5W=1表示电动汽车在t时刻为充 电状态，5 (t) = 0表示电动汽车在t时刻为非充电状态；p(t)为t时刻电网电价；SOC(t) 为t时刻电动汽车荷电状态；SOCwt为电动汽车离开电网时要求达到的荷电状态；为电 动汽车接入电网时间；为电动汽车离开电网时间；
[0024] (2. 2)充电功率约束
[0025] 设定充电粧W额定功率Pe给电动汽车进行充电，充电效率为n，则t时刻电动汽 车的充电功率P(t)为；
[0026] P(t) = 5 (t)nPc，tstart《t《tend
[0027] (2. 3)荷电状态约束
[002引 t时刻电动汽车的荷电状态为；
[0029]
[0030] 式中；为电动汽车电池容量，At为最小优化时间间隔；
[0031] (2. 4)用户出行约束
[003引 SOC(tend) = SOC曰et
[0033] (2. 5)所需充电时间约束
[0034] 为了使电动汽车的荷电状态达到SOC,W所需要的充电时间为T"wd;
[0035]
[0036] 式中；为电动汽车接入电网时的初始荷电状态；
[0037] 由于让电动汽车用户自己去优化充电电价触发值Pwt不太现实，因此将优化充电 电价触发值Pwt权利交由充电粧；每当有新的电动汽车接入充电粧时，充电粧的充电控制 系统按照如下3个步骤实现电动汽车的有序充电：
[003引①获取电动汽车的充电需求
[0039] 当电动汽车接入充电粧时，充电粧的充电控制系统通过电动汽车上的电池能量管 理系统获取电动汽车的状态参数，包括状态量W。和soc,t"t，W及设定量SOCwt和t
[0040] ②计算能否满足充电需求
[0041] 充电粧的充电控制系统根据获取信息计算满足充电需求所需的T。。。。;若 则判断不能满足充电需求，充电粧应发出警告i上电动汽车用户更改或SOCwt，直至能够满足充电需求；
[0042] ⑨优化充电电价触发值Pset
[0043] 充电粧的充电控制系统读取实时电网电价信息，结合根据电动汽车的状态参数优 化充电电价触发值Pwt并进行充电。
[0044] 具体的，所述步骤（3)中，研究含大规模电动汽车的电力系统机组组合问题包括 如下内容：
[0045] 机组组合问题是确定未来一定时间内各火电机组开停时间W及出力安排，W使得 总发电成本最小，在设计含大规模电动汽车的电力系统机组组合问题时，采用与传统机组 组合问题相同的目标函数（即火电机组运行费用与火电机组开机费用之和最小为目标函 数），但对约束条件进行扩展；机组组合问题的目标函数为：
[0046]
[0047] 式中；火电机组1的费用函数(-;,(尸。,.(0) = ",.+/)儿(0 + ^',./^,;(〇，其中，31、13郝(3为 火电机组i的的燃料成本系数；
[0048] 机组组合问题的约束条件包括：
[0049] (3. 1)负荷平衡约束
[0化0] 所有开机状态的火电机组的总出力应等于总的负荷需求：
[0化1]
[0化引式中；Pc(t)为t时段电动汽车的负荷需求，町(t)为t时段其它的负荷需求； [0化3] (3. 2)系统备用约束
[0054]
[005引式中：巧r价为火电机组i在t时段的最大出力，R(t)为系统在t时段的备用需 求；
[0056] (3.3)火电机组出力上下限约束
[0057]
[0058] 式中：Pcf的为火电机组i在t时段的最小出力；
[0059] (3. 4)火电机组开停机时间约束
[0060]
[0061] 式中：Xf"(〇和义严(0分别为火电机组i在t时段内的累计开机时间和累计停机 时间，和分别表示火电机组i允许的最短连续开机时间和最短连续停机时间；
[0062] (3.5)火电机组爬坡约束
[0063] 火电机组在相邻两个时段的出力应满足火电机组爬坡约束的限制，即；
[0066] 式中；《和巧分别为火电机组i的上坡速率限值和下坡速率限值。
[0067] 具体的，所述步骤（4)中，建立基于需求响应的电动汽车经济调度模型包括如下 内容：
[0068] 设不含电动汽车的电力系统机组组合成本为F'为应对电动汽车的充电需求， 整个电力系统机组组合成本由F'e增至F。，其增加额即为电动汽车的充电成本Q，即；
[0069] Q=F,-F；
[0070] 通过优化电动汽车的充电价格曲线，引导电动汽车用户选择在电网电价较低的时 间段进行充电，达到电动汽车充电负荷的转移；在某一电网价格曲线下，电动汽车的充电收 入Se为：
[0071]
[007引