一种考虑电动汽车的电网调度系统及方法与流程

1.本发明涉及电网调度技术领域，具体涉及一种考虑电动汽车的电网调度系统及方法。


背景技术：

2.在规模化电动汽车参与电网调控方面，一是电动汽车负荷特点具备调峰条件。电动汽车具备四大明显特性——用电时间有弹性、用电行为可引导性、用电规律可预测性、用电方式智能性，其有序、受控接入电网后，不但能够缓解或消除电动汽车对电网造成的冲击，还可以起到辅助调峰、调压的作用，有效抑制间歇性能源并网对系统带来的不良影响。因此利用电动汽车这一优质、灵活、可控的资源进行系统辅助服务已经成为保证电力系统稳定性的新思路。
3.二是电动汽车增量潜力巨大调控需求迫切。据统计，以京津唐和浙江电网为例目前北京、天津、冀北、浙江地区电动汽车约70万辆，如果能够发挥这些负荷侧资源的弹性用电性能，两地电网预计可增加调峰电力最大约300万千瓦。由中国汽车工程协会进一步预测可知，2035年电动汽车保有量将达到1.5亿辆，电动汽车年用电量将达1.07万亿千瓦时，约占2019年全社会年用电量7.2万亿千瓦时的14.8％。电动汽车规模化的快速增长将成为未来用电负荷和用电量增长的重要助推力。
4.三是合理的激励或控制模式激发电动汽车参与电网调峰积极性。如果负荷资源聚合商能引导公交、私家车、物流车等主力电动汽车负荷侧资源，利用充电立减、服务费打折等营销手段引导其聚合的部分资源，根据电网需求逐步改变用户原有充用电时间和习惯，在电网调峰困难时增加充用电功率，扩展新能源消纳空间，促进车网互动的协同发展。
5.针对上述问题，现有的车网互动方案是将规模化电动汽车通过负荷聚合系统聚合后参与电网调度响应。负荷聚合系统处于外网，调度系统处于内网，经过连接中心内外网隔离装置进行内外网穿透，通过mq的方式将业务数据推送至能力开放平台，再由能力开放平台通过web service与https的方式，对接调度、营销、现货交易等系统，最终完成数据贯通。
6.但是，在规模化电动汽车参与电网调度方面，一是灵活性维度考虑不足。当前电网调度主要将各类灵活性负荷视为固定位置接入，且主要基于实时断面开展安全控制技术研究，对电动汽车调度主要集中在有序用电、v2g等充电负荷时间可平移潜力的发掘，且偏重于10kv台变下的小范围小规模信息交互和能量互动，以满足台变不越限和用户充电需求，而未充分考虑电动汽车的“可移动”储能特性，对充电负荷的空间可移动特性的影响评估与潜力发掘不足。
7.二是控制模式无法适应电动汽车接入。当前城市电网调控模式主要为集中控制、直接控制，而海量电动汽车的充电行为模式取决于车主的感知与决策。因此，对电动汽车这一特殊负荷不宜采用直接的调度控制指令，亟需考虑海量社会主体决策呈现的多重不确定性与有限理性，通过路线或价格等信息的下发对车辆用户进行有效的激励或引导。
8.三是电网分区方法未充分考虑电动汽车。目前城市电网调度分区主要基于电网自
身信息，而未考虑到规模化电动汽车具有的多时空尺度聚类分区特性，亟需联合电动汽车群体聚合特性和电网分区特性，从而实现有效的动态源荷互动。


技术实现要素：

9.为了克服上述缺陷，本发明提出了一种考虑电动汽车的电网调度系统及方法。
10.第一方面，提供一种考虑电动汽车的电网调度系统，所述考虑电动汽车的电网调度系统包括：车桩路网信息采集交互模块、电动汽车优化调控模块和电网运行协同优化模块；
11.所述车桩路网信息采集交互模块，用于通过外网获取车桩路信息，通过内网获取电网信息，并将所述车桩路信息和电网信息发送至所述电网运行协同优化模块；
12.所述电网运行协同优化模块，用于基于所述电网信息进行仿真，获取台区可调容量，或者，获取电网调度机构下发的调度容量，并将所述台区可调容量/调度容量发送至所述电动汽车优化调控模块；
13.所述电动汽车优化调控模块，用于基于所述车桩路信息、电网信息和台区可调容量/调度容量制定各充电桩的充电负荷指导曲线。
14.优选的，所述车桩路信息包括下述中的至少一种：充电桩动态充电信息以及充电桩所属充电站的静态信息、车辆位置信息、车载电池soc信息、路况信息。
15.优选的，所述车桩路网信息采集交互模块具体用于：每预设时段后调用api，以api的https方式向充电桩运营平台、车企、地图平台发起获取车桩路信息请求，并接收充电桩运营平台、车企、地图平台返回的车桩路信息。
16.优选的，所述电动汽车优化调控模块具体用于：
17.基于所述车桩路信息和电网信息进行仿真，预测次日充电桩限制的最大充电功率；
18.将所述充电桩限制的最大充电功率和台区可调容量/调度容量代入预先构建的充电桩的充电负荷计划模型并求解，得到各充电桩的充电负荷结果；
19.基于所述各充电桩的充电负荷结果，得到各充电桩的充电负荷指导曲线。
20.进一步的，所述预先构建的充电桩的充电负荷计划模型包括：为优化充电桩的充电负荷配置的目标函数及约束条件。
21.进一步的，所述目标函数的计算式为：
[0022][0023]
上式中，n
sub
为台区数量，n
stt
为第i个台区中的充电站数量，n
pile
为第j个充电站中的充电桩数量，p
ijk
为第i个台区中第j个充电站中第k个充电桩的充电功率，c
ijk
为第j个充电站中的充电桩数量，p
ijk
为第i个台区中第j个充电站中第k个充电桩的充电费用。
[0024]
进一步的，所述约束条件的数学模型为：
[0025]
p
ijk
≤min{p
max,pile,j
,p
max,car
}
[0026][0027]
上式中，p
max,pile,j
为充电桩限制的最大充电功率，p
max,car
为车辆侧所限制的最大充电功率，p
ik
为第i个台区中第j个充电站的充电功率，p
max
为台区可调容量/调度容量。
[0028]
优选的，所述电动汽车优化调控模块还用于：通过api使用https协议将所述各充电桩的充电负荷指导曲线推送至负荷聚合平台。
[0029]
第二方面，提供一种考虑电动汽车的电网调度方法，所述考虑电动汽车的电网调度方法包括：
[0030]
通过外网获取车桩路信息，通过内网获取电网信息；
[0031]
基于所述电网信息进行仿真，获取台区可调容量，或者，获取电网调度机构下发的调度容量；
[0032]
基于所述车桩路信息、电网信息和台区可调容量/调度容量制定各充电桩的充电负荷指导曲线。
[0033]
优选的，所述车桩路信息包括下述中的至少一种：充电桩动态充电信息以及充电桩所属充电站的静态信息、车辆位置信息、车载电池soc信息、路况信息。
[0034]
优选的，所述通过外网获取车桩路信息，包括：每预设时段后调用api，以api的https方式向充电桩运营平台、车企、地图平台发起获取车桩路信息请求，并接收充电桩运营平台、车企、地图平台返回的车桩路信息。
[0035]
优选的，所述基于所述车桩路信息、电网信息和台区可调容量/调度容量制定各充电桩的充电负荷指导曲线，包括：
[0036]
基于所述车桩路信息和电网信息进行仿真，预测次日充电桩限制的最大充电功率；
[0037]
将所述充电桩限制的最大充电功率和台区可调容量/调度容量代入预先构建的充电桩的充电负荷计划模型并求解，得到各充电桩的充电负荷结果；
[0038]
基于所述各充电桩的充电负荷结果，得到各充电桩的充电负荷指导曲线。
[0039]
进一步的，所述预先构建的充电桩的充电负荷计划模型包括：为优化充电桩的充电负荷配置的目标函数及约束条件。
[0040]
进一步的，所述目标函数的计算式为：
[0041][0042]
上式中，n
sub
为台区数量，n
stt
为第i个台区中的充电站数量，n
pile
为第j个充电站中的充电桩数量，p
ijk
为第i个台区中第j个充电站中第k个充电桩的充电功率，c
ijk
为第j个充电站中的充电桩数量，p
ijk
为第i个台区中第j个充电站中第k个充电桩的充电费用。
[0043]
进一步的，所述约束条件的数学模型为：
[0044]
p
ijk
≤min{p
max,pile,j
,p
max,car
}
[0045][0046]
上式中，p
max,pile,j
为充电桩限制的最大充电功率，p
max,car
为车辆侧所限制的最大充电功率，p
jk
为第i个台区中第j个充电站的充电功率，p
max
为台区可调容量/调度容量。
[0047]
优选的，所述基于所述车桩路信息、电网信息和台区可调容量/调度容量制定各充电桩的充电负荷指导曲线之后，包括：
[0048]
通过api使用https协议将所述各充电桩的充电负荷指导曲线推送至负荷聚合平台。
[0049]
第三方面，本发明还提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；
[0050]
所述处理器，用于存储一个或多个程序；
[0051]
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现所述的考虑电动汽车的电网调度方法。
[0052]
第四方面，本发明还一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现所述的考虑电动汽车的电网调度方法。
[0053]
本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
[0054]
本发明提供了一种考虑电动汽车的电网调度系统及方法，包括：车桩路网信息采集交互模块、电动汽车优化调控模块和电网运行协同优化模块；所述车桩路网信息采集交互模块，用于通过外网获取车桩路信息，通过内网获取电网信息，并将所述车桩路信息和电网信息发送至所述电网运行协同优化模块；所述电网运行协同优化模块，用于基于所述电网信息进行仿真，获取台区可调容量，或者，获取电网调度机构下发的调度容量，并将所述台区可调容量/调度容量发送至所述电动汽车优化调控模块；所述电动汽车优化调控模块，用于基于所述车桩路信息、电网信息和台区可调容量/调度容量制定各充电桩的充电负荷指导曲线。本发明提供的技术方案通过部署车-桩-路-网信息交互系统，电动汽车移动特性分析系统，协同调度系统，实现城市电网调度系统对聚合化电动汽车充电资源的高效精准的调度。
附图说明
[0055]
图1是本发明实施例的考虑电动汽车的电网调度系统的主要结构框图。
具体实施方式
[0056]
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
[0057]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0058]
实施例1
[0059]
参阅附图1，图1是本发明的一个实施例的考虑电动汽车的电网调度系统的主要结构框图。如图1所示，本发明实施例中的考虑电动汽车的电网调度系统主要包括：车桩路网
信息采集交互模块、电动汽车优化调控模块和电网运行协同优化模块；
[0060]
所述车桩路网信息采集交互模块，用于通过外网获取车桩路信息，通过内网获取电网信息，并将所述车桩路信息和电网信息发送至所述电网运行协同优化模块；
[0061]
所述电网运行协同优化模块，用于基于所述电网信息进行仿真，获取台区可调容量，或者，获取电网调度机构下发的调度容量，并将所述台区可调容量/调度容量发送至所述电动汽车优化调控模块；
[0062]
所述电动汽车优化调控模块，用于基于所述车桩路信息、电网信息和台区可调容量/调度容量制定各充电桩的充电负荷指导曲线。
[0063]
其中，所述车桩路信息包括下述中的至少一种：充电桩动态充电信息以及充电桩所属充电站的静态信息、车辆位置信息、车载电池soc信息、路况信息。
[0064]
具体的，所述车桩路网信息采集交互模块具体用于：每预设时段后调用api，以api的https方式向充电桩运营平台、车企、地图平台发起获取车桩路信息请求，并接收充电桩运营平台、车企、地图平台返回的车桩路信息。
[0065]
本实施例中，所述电动汽车优化调控模块具体用于：
[0066]
基于所述车桩路信息和电网信息进行仿真，预测次日充电桩限制的最大充电功率；
[0067]
将所述充电桩限制的最大充电功率和台区可调容量/调度容量代入预先构建的充电桩的充电负荷计划模型并求解，得到各充电桩的充电负荷结果；
[0068]
基于所述各充电桩的充电负荷结果，得到各充电桩的充电负荷指导曲线。
[0069]
在一个实施方式中，所述预先构建的充电桩的充电负荷计划模型包括：为优化充电桩的充电负荷配置的目标函数及约束条件。
[0070]
在一个实施方式中，所述目标函数的计算式为：
[0071][0072]
上式中，n
sub
为台区数量，n
stt
为第i个台区中的充电站数量，n
pile
为第j个充电站中的充电桩数量，p
ijk
为第i个台区中第j个充电站中第k个充电桩的充电功率，c
ijk
为第j个充电站中的充电桩数量，p
ijk
为第i个台区中第j个充电站中第k个充电桩的充电费用。
[0073]
在一个实施方式中，所述约束条件的数学模型为：
[0074]
p
ijk
≤min{p
max,pile,j
,p
max,car
}
[0075][0076]
上式中，p
max,pile,j
为充电桩限制的最大充电功率，p
max,car
为车辆侧所限制的最大充电功率，p
jk
为第i个台区中第j个充电站的充电功率，p
max
为台区可调容量/调度容量。
[0077]
本实施例中，所述电动汽车优化调控模块还用于：通过api使用https协议将所述各充电桩的充电负荷指导曲线推送至负荷聚合平台。
[0078]
本实施例中，
[0079]
所述电网运行协同优化模块作为与电网调度机构的交互接口，实时监控电网运行
状态，接收市调信号以及负载率信息。基于以变压器为节点的负荷可调范围，将所需调节的功率传给所述电动汽车优化调控模块。系统进一步依据网格化的电动汽车负荷，将台区调度信号分解至以场站为单位的调节功率，推送至外部负荷聚合平台。
[0080]
在一个最优的实施方式中，所述车桩路网信息采集交互模块作为与外部平台的交互接口，接收外部车辆、充电桩、道路、电网的静态信息以及动态信息，负责数据初步的处理、搜集与展示。同时作为数据中转站，将初步解析后的数据发送至所述电网运行协同优化模块和所述电动汽车优化调控模块。
[0081]
所述电动汽车优化调控模块从所述车桩路网信息采集交互模块接收车桩路网信息，对电动汽车充电特性进行网格化分析，同时接受所述电网运行协同优化模块传递的变压器节点充电负荷实时调整信号，最终作为充电指令出口，将充电桩的充电计划输出到充电负荷聚合平台。所述电网运行协同优化模块作为与电网调度的交互接口，接收所述车桩路网信息采集交互模块的电网架构信息、所述电动汽车优化调控模块的调控潜力以及调度机构推送的调度信号以及负载率信息。基于上述信息，以保证电网平稳安全运行活响应调度指令为优化目标，以台区为单位，下发充电集群的调控功率到所述电动汽车优化调控模块，所述电动汽车优化调控模块最后将集群功率分解到以桩为单位的功率指令输出给充电负荷聚合平台。
[0082]
在上述所描述的通信过程中，所述车桩路网信息采集交互模块通过api方式将车桩路网数据推送给所述电动汽车优化调控模块以及所述电网运行协同优化模块，同时所述电网运行协同优化模块接收电网的调度信息以及节点负载率信息，将需要调度的台区负荷信息传递至所述电动汽车优化调控模块，最后由部署在外网的所述电动汽车优化调控模块将电动汽车的充电功率信号通过api使用https协议推送至负荷聚合平台。
[0083]
针对车桩路网信息采集交互模块，部署在外网的部分通过https方式从充电桩负荷聚合系统、车企、百度地图获取运营信息，数据传输频率为每10分钟一次。信息具体包括从充电桩负荷聚合系统中获取某城市实时充电桩动态充电信息以及充电桩所属充电站的静态信息，对站点、站桩、充电量进行统计展示。从车企获得车辆位置信息、车载电池soc信息,对车辆总数、车企数量等信息进行统计展示。从百度地图获得路况信息，并对站点分布图以及用电量热力图进行展示。在内网部分，接收电网调度机构传输的电网架构信息，在外网，结合电网节点信息以及充电场站位置信息，将车桩路网融合体系展示在地图界面上。
[0084]
实施例2
[0085]
基于上述系统，本发明还提供一种考虑电动汽车的电网调度方法，所述考虑电动汽车的电网调度方法包括：
[0086]
通过外网获取车桩路信息，通过内网获取电网信息；
[0087]
基于所述电网信息进行仿真，获取台区可调容量，或者，获取电网调度机构下发的调度容量；
[0088]
基于所述车桩路信息、电网信息和台区可调容量/调度容量制定各充电桩的充电负荷指导曲线。
[0089]
优选的，所述车桩路信息包括下述中的至少一种：充电桩动态充电信息以及充电桩所属充电站的静态信息、车辆位置信息、车载电池soc信息、路况信息。
[0090]
优选的，所述通过外网获取车桩路信息，包括：每预设时段后调用api，以api的
https方式向充电桩运营平台、车企、地图平台发起获取车桩路信息请求，并接收充电桩运营平台、车企、地图平台返回的车桩路信息。
[0091]
优选的，所述基于所述车桩路信息、电网信息和台区可调容量/调度容量制定各充电桩的充电负荷指导曲线，包括：
[0092]
基于所述车桩路信息和电网信息进行仿真，预测次日充电桩限制的最大充电功率；
[0093]
将所述充电桩限制的最大充电功率和台区可调容量/调度容量代入预先构建的充电桩的充电负荷计划模型并求解，得到各充电桩的充电负荷结果；
[0094]
基于所述各充电桩的充电负荷结果，得到各充电桩的充电负荷指导曲线。
[0095]
进一步的，所述预先构建的充电桩的充电负荷计划模型包括：为优化充电桩的充电负荷配置的目标函数及约束条件。
[0096]
进一步的，所述目标函数的计算式为：
[0097][0098]
上式中，n
sub
为台区数量，n
stt
为第i个台区中的充电站数量，n
pile
为第j个充电站中的充电桩数量，p
ijk
为第i个台区中第j个充电站中第k个充电桩的充电功率，c
ijk
为第j个充电站中的充电桩数量，p
ijk
为第i个台区中第j个充电站中第k个充电桩的充电费用。
[0099]
进一步的，所述约束条件的数学模型为：
[0100]
p
ijk
≤min{p
max,pile,j
,p
max,car
}
[0101][0102]
上式中，p
max,pile,j
为充电桩限制的最大充电功率，p
max,car
为车辆侧所限制的最大充电功率，p
jk
为第i个台区中第j个充电站的充电功率，p
max
为台区可调容量/调度容量。
[0103]
优选的，所述基于所述车桩路信息、电网信息和台区可调容量/调度容量制定各充电桩的充电负荷指导曲线之后，包括：
[0104]
通过api使用https协议将所述各充电桩的充电负荷指导曲线推送至负荷聚合平台。
[0105]
实施例3
[0106]
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor、dsp)、专用集成电路(application specificintegrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能，以实现上述实施例中一种考虑电动汽车的电网调度方法的步
骤。
[0107]
实施例4
[0108]
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(memory)，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速ram存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中一种考虑电动汽车的电网调度方法的步骤。
[0109]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0110]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0111]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0112]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0113]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。