一种用于调控电能质量的电动汽车充电站动态定价方法与流程

本发明涉及一种用于调控电能质量的电动汽车充电站动态定价方法，用于多个电动汽车充电站的服务费价格制定，以影响电动汽车用户对充电站的选择，即电动汽车负载接入配电网的不同状态，达到调控电动汽车负载造成的电网电能质量。
背景技术：
：电动汽车数量增长迅速，充电需求也大量增加，充电功率提高迅速。而电动汽车作为大负载若在同一时间段大规模接入电网，将会影响电网的安全稳定运行。因此需要引导电动汽车进行有序充电，通过调节充电站价格，可以引导用户进行不同时间段，不同站点进行充电，通过改变负载状态改变电网潮流，减小电动汽车负载对电网造成的影响。针对电动汽车与电网交互及其价格设定策略，主要利用凸优化理论、数据负荷预测等方式实现，通过用户的需求响应，制定合理的价格。但目前研究未关注到在同一运营商多个充电站的场景下，如何调整服务费价格来对电动汽车用户对充电站的选择进行干预，从而使电动汽车接入电网造成的电能质量影响最小。技术实现要素：本发明主要针对区域内存在多个国家电网电动汽车充电站的情况，以充电站历史运营数据为基础，根据电动汽车用户去往不同充电站充电的综合成本模拟用户的需求响应，通过制定合理的服务费价格，达到调控电能质量的效果，使得电动汽车负载接入电网造成的网损和电压偏移影响最小。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种用于调控电能质量的电动汽车充电站动态定价方法，包括以下步骤：步骤1、根据充电站历史运营数据，获得具有充电需求的电动汽车在区域中的概率分布，随机生成符合该特定概率分布的电动汽车充电功率。步骤2、根据电动汽车距离充电站距离、待充电量以及充电站的服务费定价构成电动汽车用户对于充电站选择的综合成本。步骤3、根据步骤2中电动汽车用户对于充电站的综合成本，选择该电动汽车用户的最优充电站；电动汽车将去到综合成本最小的充电站充电，即综合成本最小的充电站为其对应的最优充电站：其中，n表示电动汽车集合，m表示充电站集合，si表示电动汽车i选择的充电站编号，sij为由si转化而来的二进制矩阵形式，ti表示电动汽车去到充电站si充电时的综合成本；对于任意电动汽车i，都选择最小综合成本时的充电站j进行充电。步骤4、根据步骤3中获得的每个电动汽车用户对应的最优充电站，确定各个充电站的电动汽车负载，即配电网中接入的电动汽车负载；根据配电网潮流模型，得到配电网此时的网损以及各节点电压偏移。具体为：根据各个充电站服务的电动汽车的待充电电量，可确定充电站的电动汽车负载；由于电动汽车接入电网的实际功率与电动汽车电池容量、待充电电量以及充电桩类型(交流、直流等)相关，此处将待充电电量近似为该电动汽车功率；根据配电网潮流模型，得到此时配电网的网损ploss以及各节点电压偏移vd：其中，nd表示配电网节点集合，psub表示配电网注入功率，pdk、qdk表示配电网节点k基础有功和无功负载，pi、qi表示电动汽车i充电有功和无功功率，vk表示配电网节点k的电压，v0表示配电网节点k的标准电压，gkh和bkh表示配电网节点k与节点h之间的电导和电纳，θkh表示配电网节点k与节点h之间的电压相角偏差。步骤5、以各节点功率负载上限、配电网潮流平衡、电动汽车用户需求响应规律(即用户针对步骤1-3得到最优充电站的策略)、服务费设定价格区间为约束条件，以各充电站服务费价格为优化变量，配电网网损和电压平均偏移为目标函数，搭建最小化电能质量影响模型，根据实际情况选择参数，进行区域内各个充电站的服务费最优定价；其中最小化电能质量影响优化模型为：minimizeploss+αvd其中，α为多目标优化中的权重系数，表示充电站j在单位时间段内能够服务的电动汽车上限，表示配电网节点k在单位时间段内能够承受的有功功率上限；此处目标函数意义为最小化配电网网损以及电压偏移，其中的优化变量为price，优化模型还需满足步骤2、3、4中的相关计算约束。进一步地，所述步骤1中，利用分布拟合、svr或神经网络等方法获得具有充电需求的电动汽车在区域中的概率分布。进一步地，所述步骤1中充电站历史运营数据包括电动汽车充电电量需求、充电站点、充电时间、充电站收取费用；拟合的概率分布应为在定义域上的分布。进一步地，所述步骤2中电动汽车用户对于充电站选择的综合成本由该电动汽车到达充电站距离成本以及支付服务费构成：wij＝α*dij+socneedi*pricej其中，wij表示电动汽车i到充电站j充电的综合成本，dij表示电动汽车i到充电站j的距离，socneedi表示电动汽车i待充电量，pricej表示充电站j每度电收取的服务费价格，α为距离的权重系数，其取值使得α*dij与socneedi*pricej在同一个量级。本发明的有益效果是：利用最小化电能质量影响优化模型求解的充电站服务费价格指定策略，可以保证区域内存在同一运营商的多个充电站时，在自身营收不变的前提下，最小化对电网造成的电能质量影响。引入各个充电扎不同的服务费定价，对于电网而言，减小了电动汽车作为随机大负载造成的影响，对用户整体而言，降低了充电成本。附图内容图1是本发明用于调控电能质量的电动汽车充电站动态定价方法流程图；图2是利用历史负荷数据概率分布拟合图；图3是电动汽车与充电站在区域中的分布图；图4只受到达充电站距离成本影响下电动汽车选择站点图；图5是优化价格下电动汽车选择站点图；图6是价格相同与最优价格配电网各节点电压偏移对比图。具体实施方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。如图1所示，本发明提供的一种用于调控电能质量的电动汽车充电站动态定价方法，包括以下步骤：步骤1、根据充电站历史运营数据，利用分布拟合、svr或神经网络等方法获得具有充电需求的电动汽车在区域中的概率分布，如图2所示，随机生成符合该特定概率分布的电动汽车充电功率；充电站历史运营数据包括电动汽车充电电量需求、充电站点、充电时间、充电站收取费用；拟合的概率分布应为在定义域上的分布；图3为电动汽车与充电站在区域中的分布图。步骤2、根据电动汽车距离充电站距离、待充电量以及充电站的服务费定价构成电动汽车用户对于充电站选择的综合成本；综合成本由该电动汽车到达充电站距离成本以及支付服务费构成：wij＝α*dij+socneedi*pricej其中，wij表示电动汽车i到充电站j充电的综合成本，dij表示电动汽车i到充电站j的距离，socneedi表示电动汽车i待充电量，pricej表示充电站j每度电收取的服务费价格，α为距离的权重系数，其取值使得α*dij与socneedi*pricej在同一个量级。步骤3、根据步骤2中电动汽车用户对于充电站的综合成本，选择该电动汽车用户的最优充电站；电动汽车将去到综合成本最小的充电站充电，即综合成本最小的充电站为其对应的最优充电站：其中，n表示电动汽车集合，m表示充电站集合，si表示电动汽车i选择的充电站编号，sij为由si转化而来的二进制矩阵形式，ti表示电动汽车去到充电站si充电时的综合成本；对于任意电动汽车i，都选择最小综合成本时的充电站j进行充电。步骤4、根据步骤3中获得的每个电动汽车用户对应的最优充电站，确定各个充电站的电动汽车负载，即配电网中接入的电动汽车负载；根据配电网潮流模型，得到配电网此时的网损以及各节点电压偏移。具体为：根据各个充电站服务的电动汽车的待充电电量，可确定充电站的电动汽车负载；由于电动汽车接入电网的实际功率与电动汽车电池容量、待充电电量以及充电桩类型(交流、直流等)相关，此处将待充电电量近似为该电动汽车功率；根据配电网潮流模型，得到此时配电网的网损ploss以及各节点电压偏移vd：其中，nd表示配电网节点集合，psub表示配电网注入功率，pdk、qdk表示配电网节点k基础有功和无功负载，pi、qi表示电动汽车i充电有功和无功功率，vk表示配电网节点k的电压，v0表示配电网节点k的标准电压，gkh和bkh表示配电网节点k与节点h之间的电导和电纳，θkh表示配电网节点k与节点h之间的电压相角偏差。步骤5、以各节点功率负载上限、配电网潮流平衡、电动汽车用户需求响应规律(即用户针对步骤1-3得到最优充电站的策略)、服务费设定价格区间为约束条件，以各充电站服务费价格为优化变量，配电网网损和电压平均偏移为目标函数，搭建最小化电能质量影响模型，根据实际情况选择参数，进行区域内各个充电站的服务费最优定价；其中最小化电能质量影响优化模型为：minimizeploss+αvd其中，α为多目标优化中的权重系数，表示充电站j在单位时间段内能够服务的电动汽车上限，表示配电网节点k在单位时间段内能够承受的有功功率上限，pricej为服务费价格的上下界；此处目标函数意义为最小化配电网网损以及电压偏移，其中的优化变量为price，优化模型还需满足步骤2、3、4中的相关计算约束。该实施例中，各站的最优服务费定价如下表所示：各站的定价相同时，电动汽车用户对于各个充电站的选择如图4所示；在最优定价下，电动汽车选择站点图如图5所示。在最优定价下，各个节点的电压偏移减小，如图6所示。与各站服务费价格相等即未优化情境比较配电网网损与评价电压偏移如下表：电网网损(mw)平均电压偏移(p.u.)优化价格0.00420.9138相同价格0.00430.9133以上所述仅是本发明的优选实施方式，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。当前第1页12