一种接入电网的电动汽车的有序充电方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及电力系统中电动汽车规划与控制领域，具体涉及一种接入电网的电动 汽车的有序充电方法。
【背景技术】
[0002] 随着世界范围内环境质量的不断下降，人们越来越提倡绿色环保的生活概念。电 动汽车因响应了我国的节能减排政策而发展迅速。另一方面，传统的化石燃料资源日益枯 竭，风能和太阳能作为较有前景的可再生能源被人们广泛研究和利用。
[0003] 针对电动汽车的有序充电以及新能源等相关领域，国内外已经开展了一定程度的 研究。方法一是从充电站运营效益的角度出发，通过动态响应电网分时电价，采用有序充电 控制方法提高电动汽车充电站的经济效益，但没有考虑电网的负荷波动可能导致另外一个 用电高峰在夜间出现。方法二是针对如何利用电动汽车有序充电对电网实现削峰填谷效果 的问题，提出了峰谷电价时段的优化模型与方法，但是未考虑峰谷电价和用户响应问题。方 法三是以减小电网峰谷差作为主要目标，结合电网分时电价时段划分与局域配电网负荷波 动情况，提出了电动汽车充电分时电价时段划分方法，但没有考虑区域风、光等新能源出力 对电网负荷特性的影响。方法四是建立了电动汽车与风电协同调度的数学模型，分析了调 度电动汽车充电以平滑电网负荷波动、消纳夜间过剩风电的可行性。但该文献侧重于通过 调度来控制电动汽车充电行为，未针对需求侧响应提出具体的有序充电方案。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供的一种接入电网的电动汽车的有序充电方法，该方法针对 如何利用电动汽车有序充电对电网进行削峰填谷以及消纳风能、太阳能等可再生能源问题 提出具体模型和方法，充分考虑到需求响应方案并针对其提出有效、可行的有序充电控制 策略;有效且可靠地提高了电动汽车充电站的经济效益;并为接入电网的电动汽车的有序 充电提供了可靠的数据依据，保证了电动汽车高效的有序充电；进而减少了电网的能量损 耗并保证了电网的稳定运行。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006] -种接入电网的电动汽车的有序充电方法，所述电网包括风力发电系统及光伏发 电系统;所述方法包括如下步骤：
[0007] 步骤1.建立发电区域中的区域风光出力概率模型；
[0008] 步骤2.建立两段式峰谷电价模型，根据所述两段式峰谷电价模型的求解结果对所 述电动汽车的有序充电进行引导；
[0009] 步骤3.针对所述两段式峰谷电价模型的谷电价时段起止时间以及峰谷电价建立 优化模型；
[0010] 步骤4.根据遗传算法求解所述优化模型，得到所述电动汽车的最佳有序充电方 案。
[0011] 优选的，所述步骤1，包括：
[0012] 1-1.获取所述发电区域内的风力发电场及光伏发电站的个数，并检测所述发电区 域的风速及光照强度；
[0013] 1-2.求解所述风力发电系统及光伏发电系统的总有功出力的半不变量γ :
[0014] (1)
[0015] 式（1)中，为由历史数据求得所述风电场i的有功出力随机变量的半不变量，i = 1，2，3，…，η; ε j为光伏电站j的有功出力随机变量的半不变量，j = 1，2，3，…，m;η为所述发 电区域内的风力发电场的个数;m为所述发电区域内的光伏发电站的个数；
[0016] 1-3.根据所述风力发电系统及光伏发电系统的总有功出力的半不变量，建立所述 发电区域中的区域风光出力概率模型：
[0017] 1-4.根据所述区域风光出力概率模型，得到各时刻点的负荷随机变量各自满足的 概率密度函数：
[0018]
(2)
[0019]式⑵中：Ct为t时刻的风光总有功出力随机变量，满足概率密度函数;μ*为t时刻的 风速的平均值;为t时刻的风速的标准差;Lt为负荷随机变量;a点对应t时刻的电网原始负 荷、记为Lta; b点对应风光出力最大时的负荷、记为Ltb; c点对应风光出力最小时的负荷、记 为 Ltc 〇
[0020]优选的，所述1-3,包括：
[0021 ] a.通过Gram-Charher展开级数求得第k个小时的所述风力发电系统及光伏发电系 统的总有功出力的随机变量的概率密度函数和累积分布函数；
[0022] b.根据所述概率密度函数和累积分布函数绘制叠加风光出力的网供负荷曲线;所 述网供负荷曲线上的每一个时刻，其负荷都是最大值点和最小值点间的一个随机值，且这 个随机值的概率密度由该时刻点的风光总有功出力概率密度函数决定。
[0023]优选的，所述步骤2，包括：
[0024] 2-1.建立所述电动汽车的两段式峰谷电价模型fP(t);
[0025]
(3)
[0026] 式(3)中：Pv为谷时段电价;PP为峰时段电价为谷时段开始时刻；t2为谷时段结 束时刻;在(，t 2)时段内，电价按照Pv计算，其他时段按Pp计算；
[0027] 2-2.根据所述电动汽车的两段式峰谷电价模型fP(t)，建立峰谷电价比β的计算函 数：
[0028] β=(ΡΡ-Ρν)/Ρο (4)
[0029 ]式(4)中，Ρο为未实施峰谷分时电价政策时的电网原始电价；
[0030] 2-3.根据所述峰谷电价比，构建出电动汽车响应曲面;得到所述电动汽车响应峰 谷分时电价政策的用户比例λ是以t、Δ t、i3为自变量的函数：
[0031] A = f(ti, Δ ?,β) (5)
[0032]式(5)中：ti是谷电价时段开始时刻；Δ t为谷电价的持续时间，Δ t = t2_ti，其中t2 是谷电价时段结束时刻；
[0033] 2-4.根据峰谷电价对所述电动汽车的有序充电进行引导。
[0034]优选的，所述步骤3，包括：
[0035] 针对所述两段式峰谷电价模型的谷电价时段起止时间以及峰谷电价建立优化模 型：
[0036]
(6)
[0037] 式(6)中:Ρθ为对于电网负荷峰谷差率不大于某个特定指标Θ的概率。
[0038]优选的，所述步骤4,包括：
[0039] 4-1. 最大为目标，根据遗传算法求解所述优化模型；即对谷时段开始时刻t、 谷时段持续时间t以及峰谷电价比β进行寻优;计算使电网负荷曲线峰谷差率最小的一组变 量值；
[0040] 4-2.根据使电网负荷曲线峰谷差率最小的一组变量值，得到所述电动汽车的最佳 有序充电方案。
[0041 ]从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种接入电网的电动汽车的有序充电 方法，通过建立发电区域中的区域风光出力概率模型;建立两段式峰谷电价模型，根据两段 式峰谷电价模型的求解结果对电动汽车的有序充电进行引导;针对两段式峰谷电价模型的 谷电价时段起止时间以及峰谷电价建立优化模型;根据遗传算法求解优化模型，得到电动 汽车的最佳有序充电方案。本发明提出的方法充分考虑到需求响应方案并针对其提出有 效、可行的有序充电控制策略;有效且可靠地提高了电动汽车充电站的经济效益;并为接入 电网的电动汽车的有序充电提供了可靠的数据依据，保证了电动汽车高效的有序充电；进 而减少了电网的能量损耗并保证了电网的稳定运行。
[0042]与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：
[0043] 1、本发明所提供的技术方案中，针对计及区域风光出力时，如何利用电动汽车有 序充电对负荷曲线的峰谷差进行优化的问题，提出了优化模型与方法。有效且可靠地提高 了电动汽车充电站的经济效益;并为接入电网的电动汽车的有序充电提供了可靠的数据依 据。
[0044] 2、本发明所提供的技术方案，首先，利用概率规律建立了区域风光出力的概率模 型，该模型可以描述区域负荷曲线叠加风光出力后的变化和描述方法，并针对其提出了不 确定性负荷曲线峰谷差的评估方法;其次，建立了两段式峰谷电价模型，并构建出电动汽车 响应曲面。通过该模型可以利用峰谷电价对电动汽车的有序充电进行引导；
[0045] 再次，对两段式峰谷电价模型的谷电价时段起止时间以及峰谷电价建立了优化模 型，该模型可以实际计算出使电网峰谷差最小的谷电价时段起止时间以及峰谷电价，并通 过遗传算法对此优化问题进行了求解。
[0046] 本发明充分考虑到需求响应方案并针对其提出有效、可行的有序充电控制策略； 保证了电动汽车高效的有序充电。
[0047] 3、本发明所提供的技术方案，有效且可靠地提高了电动汽车充电站的经济效益； 并为接入电网的电动汽车的有序充电提供了可靠的数据依据，保证了电动汽车高效的有序 充电;进而减少了电网的能量损耗并保证了电网的稳定运行。
[0048] 4、本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。
【附图说明】
[0049] 图1是本发明的一种接入电网的电动汽车的有序充电方法的流程图；
[0050] 图2是本发明的有序充电方法中步骤1的流程示意图；
[0051 ]图3是本发明的有序充电方法中步骤2的流程示意图；
[0052]图4是本发明的有序充电方法中步骤4的流程示意图；
[0053 ]图5是本发明的一种接入电网的电动汽车的有序充电方法的具体应用例中的区域 典型日负荷曲线图；
[0054]图6本发明的具体应用例中的区域负荷曲线变化图；
[0055] 图7本发明的具体应用例中的区域负荷曲