一种考虑电动汽车集群的主动配电网负荷恢复方法与流程

本发明涉及电力系统负荷恢复，特别涉及一种考虑电动汽车集群的主动配电网负荷恢复方法。

背景技术：

1、近年来，台风、暴雨、冰灾等极端自然灾害频发，给电网带来了巨大的经济损失，配电网作为供电的最后环节，多数停电事件源于配电系统，配电网快速恢复是提高配电网恢复力的关键。随着新型电力系统的建设，大量分布式电源接入配电网，配电网向主动配电网转变，丰富的分布式电源为主动配电网故障恢复提供了更多的可能。

2、我国在低碳转型过程中，电动汽车行业发展迅速，基于电动汽车的源、荷双重特性，大量电动汽车(electric vehicles,ev)的接入为配电网提供了丰富的灵活性资源。通过引导电动汽车有序充放电，可以降低负荷恢复初期的负荷冲击，加快负荷恢复进程。合理利用配电网分布式资源，提高配电网的恢复能力，是保障用户用电的重要手段。

3、然而ev规模庞大，配电网调度中心难以对其进行逐一管控，现有的恢复方案中少有将ev作为整体考虑，大量碎片化的ev会给调度带来一定难度，并且忽略了ev用户作为自主个体的需求差异对恢复过程的影响。

4、鉴于此，需要一种考虑电动汽车集群的主动配电网负荷恢复方法。

技术实现思路

1、针对现有技术中恢复方案中少有将ev作为整体考虑，大量碎片化的ev会给调度带来一定难度，并且忽略了ev用户作为自主个体的需求差异对恢复过程的影响，本发明提供了一种考虑电动汽车集群的主动配电网负荷恢复方法，能够考虑ev用户的需求差异，将ev并网方式分为可调节充电类ev和灵活充放电类ev两类。对于可调节充电类ev，其灵活性体现在充电功率及充电时间可以灵活调节，在恢复初期，可以先不对其充电，待系统恢复稳定后再将其充电，从而降低负荷恢复初期的负荷冲击；对于灵活充放电类ev，在系统恢复初期可以适当向配电网放电，加快重要负荷恢复进程。同时，该方法能够将碎片化的ev用户通过聚合参与配电网负荷恢复，降低电网调度难度。具体技术方案如下：

2、一种考虑电动汽车集群的主动配电网负荷恢复方法，包括以下步骤：

3、s1.根据用户的需求差异，将ev并网方式分为可调节充电类ev和灵活充放电类ev两类，构建可调节充电ev并网模型和灵活充放电ev并网模型，设置可调节充电类ev参数集和灵活充放电类ev参数集；

4、s2.根据可调节充电类ev参数集和灵活充放电类ev参数集，进行随机抽样，模拟每辆ev的充电需求和充电行为，从而刻画每辆ev的能量边界和功率边界；

5、s3.根据所述每辆ev的能量边界和功率边界，构建电动汽车群体面向配电网调度中心的evc聚合模型；

6、s4.建立考虑evc参与的主动配电网负荷恢复模型，以最大加权负荷恢复量为目标函数，约束包括配电网distflow约束、配电网辐射状拓扑约束、分布式电源出力约束、电动汽车集群出力约束、负荷削减约束和支路恢复约束；

7、s5.求解所述考虑evc参与的主动配电网负荷恢复模型，得到最优调度结果。

8、优选的，所述可调节充电ev并网模型具体如下：

9、

10、

11、

12、

13、其中，el,t为t时段第l辆ev的电池容量，单位为kw·h；和el,t分别为t时段第l辆ev的容量上边界和容量下边界；plc和pld分别为第l辆ev的额定充电功率和额定放电功率；和分别为第l辆ev的充电效率和放电效率；和pl,t分别为t时段第l辆ev的功率上边界和功率下边界，为第l辆ev的最大电池容量；δt表示；

14、所述灵活充放电ev并网模型具体如下：

15、

16、

17、

18、

19、其中，em,t为t时段第m辆ev的电池容量，单位为kw·h；和em,t分别为t时段第l辆ev的容量上边界和容量下边界；和分别为第m辆ev的额定充电功率和额定放电功率；和分别为第m辆ev的充电效率和放电效率；和pm,t分别为t时段第m辆ev的功率上边界和功率下边界，和分别为第m辆ev的最大电池容量和最小电池容量。

20、优选的，所述可调节充电类ev参数集和灵活充放电类ev参数集均至少包括该类车辆所占百分比、初始容量分布、期望容量分布、到达时间分布和离开时间分布五个内容。

21、优选的，所述刻画每辆ev的能量边界和功率边界具体为：根据每俩电动汽车的电池容量上限值，电池容量下限值，充放电功率上限值，充放电功率下限值，刻画其容量边界和功率边界。

22、优选的，所述电动汽车群体面向配电网调度中心的evc聚合模型具体为基于每辆电动汽车的容量边界和功率边界，构建电动汽车集群的聚合容量边界和聚合功率边界，具体公式如下：

23、

24、

25、其中，和分别为t时段第i个evc的聚合容量上边界和聚合容量下边界；和分别为t时段第i个evc的聚合功率上边界和聚合功率下边界；和分别表示t时段可调节充电类和灵活充放电类电动汽车的数量。

26、优选的，所述考虑evc参与的主动配电网负荷恢复模型的目标函数具体如下：

27、

28、其中ωi是节点i的负荷的权重，是节点i的负荷在t时段的负荷削减功率，t和n分别为时段，配电网节点的集合；

29、所述配电网distflow约束具体如下：

30、

31、

32、

33、

34、

35、

36、

37、其中，ωn为节点构成的集合；ωl为支路构成的集合；和分别为t时段节点i处分布式电源的有功功率和无功功率；和分别为t时段节点i的有功负荷和无功负荷；pij,t和qij,t分别为t时段连接节点i,j的支路(i,j)∈ωl流过的有功功率和无功功率，和分别为t时段节点i流出的有功功率之和与无功功率之和；pki,t和qki,t分别为t时段连接节点k,i的支路(k,i)∈ωl流过的有功功率和无功功率，和分别为t时段节点i流入的有功功率之和与无功功率之和；rij和xij分别为连接节点i,j的支路(i,j)∈ωl的电阻和电抗rki和xki分别为连接节点k,i的支路(k,i)∈ωl的电阻和电抗；lij,t为t时段连接节点i,j的支路(i,j)∈ωl电流幅值的平方，lki,t为t时段连接节点k,i的支路(k,i)∈ωl电流幅值的平方；vi,t为t时段节点i的电压幅值的平方，vj,t为t时段节点j的电压幅值的平方；vi,max和vi,min分别表示节点i电压幅值平方的上限和下限；lij,max＝42为支路(i,j)∈ωl电流幅值平方的上限；

38、所述配电网辐射状拓扑约束具体如下：

39、

40、

41、

42、其中，αij,t为t时段支路(i,j)∈ωl的连接状态；fij,t为t时段支路(i,j)∈ωl的虚拟潮流的大小，表示t时段节点i流出的虚拟潮流之和；fki,t为t时段支路(k,i)∈ωl的虚拟潮流的大小，表示t时段节点i流入的虚拟潮流之和；ωr为根节点构成的集合；m为足够大的正实数；

43、所述分布式电源出力约束具体如下：

44、

45、

46、

47、其中，和分别为分布式电源i的最小有功出力和最大有功出力；和分别为分布式电源i的最小无功出力和最大无功出力；ri表示分布式电源i的爬坡率；

48、所述电动汽车集群出力约束具体如下：

49、

50、

51、

52、

53、

54、其中，和分别为t时段第i个电动汽车集群的聚合充电功率和聚合放电功率；为t时段第i个电动汽车集群的聚合容量；和分别表示充放电状态的变量，表示t时段第i个电动汽车集群处于充电状态；

55、所述负荷削减约束具体如下：

56、

57、

58、其中，和分别为节点i处有功负荷和无功负荷的最大值；和分别表示节点i处有功负荷和无功负荷的削减量；

59、所述支路恢复约束具体如下：

60、αij,t≥αij,t-1

61、

62、其中，γ表示最大线路恢复线路，即每个时段停运线路的最大恢复数量。

63、优选的，所述步骤s5具体为：根据给出的主动配电网负荷恢复的目标函数和约束条件，使用yamip工具箱在matlab中构建考虑evc参与的主动配电网负荷恢复模型，利用gurobi求解器求解得到最优调度结果。

64、优选的，所述随机抽样具体为利用蒙特卡洛法进行随机抽样。

65、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上所述的考虑电动汽车集群的主动配电网负荷恢复方法。

66、一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行如上所述的考虑电动汽车集群的主动配电网负荷恢复方法。

67、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

68、本发明考虑ev用户的需求差异，将ev并网方式分为可调节充电类ev和灵活充放电类ev两类。对于可调节充电类ev，其灵活性体现在充电功率及充电时间可以灵活调节，在恢复初期，可以先不对其充电，待系统恢复稳定后再将其充电，从而降低负荷恢复初期的负荷冲击；对于灵活充放电类ev，在系统恢复初期可以适当向配电网放电，加快重要负荷恢复进程。同时，本发明能够将碎片化的ev用户通过聚合参与配电网负荷恢复，降低电网调度难度。