電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的技術(shù)-結(jié)合V2G技術(shù)的主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)度方法

［全］電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的技術(shù)?結(jié)合V2G技術(shù)的主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)度

方法

伴隨著環(huán)境污染和能源短缺形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，不依賴化石能源的

電動(dòng)汽車開始受到社會(huì)的廣泛關(guān)注。電動(dòng)汽車具有能效高、噪音

低和零尾氣排放等特點(diǎn)，較傳統(tǒng)的燃油汽車對(duì)環(huán)境更加友好，大

規(guī)模應(yīng)用電動(dòng)汽車能夠有效緩解能源短缺、環(huán)境污染等危機(jī)并有

助于低碳經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

電動(dòng)汽車目前可以分為公交車、出租車和私家車三大類。電動(dòng)公

交車和電動(dòng)私家車自身的電池容量難以滿足一天運(yùn)營的需要，因

此需要通過更換電池或快速充電的方式補(bǔ)充電能。私家車主要用

于車主上下班出行，其充電地點(diǎn)大都固定于單位停車場(chǎng)或者小區(qū)

車庫，由于其日行駛里程較少，因此大都采用慢速充電的方式。

電動(dòng)汽車規(guī)?；瘧?yīng)用會(huì)在一天中特定時(shí)段形成巨大充電負(fù)荷，對(duì)

電網(wǎng)造成沖擊，影響電網(wǎng)安全性。三類電動(dòng)汽車的充電時(shí)間由各

自的出行習(xí)慣決定，有很強(qiáng)的規(guī)律性，這意味著可以通過一定的

方式對(duì)電動(dòng)汽車的充電過程進(jìn)行有序控制，降低充電負(fù)荷，提高

電網(wǎng)的可靠性和安全性。

V2G技術(shù)是電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域的最新技術(shù)，其核心是利用電動(dòng)

汽車的蓄電池能夠充電放電的特點(diǎn)，將大量電動(dòng)汽車視作一個(gè)分

布式儲(chǔ)能系統(tǒng)并對(duì)其進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期放電、低

谷期充電，從而降低峰谷差率，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全性和經(jīng)濟(jì)性的提升。

此外，大量蓄電池也能夠作為可再生能源的緩沖，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏等

間歇式能源的消納。

主動(dòng)配電網(wǎng)具有潮流主動(dòng)控制能力和與負(fù)荷的互動(dòng)能力，是一種

可以優(yōu)化利用分布式能源的技術(shù)解決方案。主動(dòng)配電網(wǎng)能夠消除

分布式能源對(duì)電網(wǎng)的影響，實(shí)現(xiàn)能源的高效率利用。

儲(chǔ)能元件因其成本較高難以在配電網(wǎng)中大量運(yùn)用，這也導(dǎo)致了分

布式能源常常難以被充分利用。在主動(dòng)配電網(wǎng)中接入電動(dòng)汽車并

通過一定的算法對(duì)其進(jìn)行控制能夠有效提升分布式能源的利用

率和電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，充分發(fā)揮主動(dòng)配電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)。

問題拆分

該調(diào)度方法采用V2G技術(shù)控制電動(dòng)汽車的充放電，在將電動(dòng)汽

車視為儲(chǔ)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，考慮電動(dòng)汽車接入對(duì)線路出口有功功

率的影響對(duì)分布式能源和儲(chǔ)能進(jìn)行日前調(diào)度，再結(jié)合各類分布式

能源出力成本對(duì)已運(yùn)行分布式發(fā)電單元實(shí)時(shí)調(diào)度，以儲(chǔ)能出力波

動(dòng)成本最小對(duì)儲(chǔ)能進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)分布式能源的消納,

提高了可再生能源的利用率，通過V2G系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)汽車的充電

和放電進(jìn)行控制，在滿足電動(dòng)汽車用戶出行的前提上對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行

削峰填谷，降低了配電網(wǎng)的峰谷差，提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)

定性。

問題解決

針對(duì)上述背景技術(shù)的不足，提供了結(jié)合V2G技術(shù)的主動(dòng)配電網(wǎng)

調(diào)度方法，將電動(dòng)汽車視為主動(dòng)配電網(wǎng)的負(fù)荷，將V2G技術(shù)和

日前調(diào)度及實(shí)施調(diào)度相結(jié)合，降低大規(guī)模電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)帶來

的負(fù)面影響的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了分布式能源的有效利用，解決了現(xiàn)有主

動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)中儲(chǔ)能元件因成本高難以大量應(yīng)用進(jìn)而導(dǎo)致

分布式能源難以充分利用的技術(shù)問題。

開始

結(jié)束

圖2

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案:

結(jié)合V2G技術(shù)的主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)度方法，采用V2G技術(shù)控制電動(dòng)

汽車的充放電，考慮接入主動(dòng)配電網(wǎng)的電動(dòng)汽車的充電功率對(duì)線

路出口功率的影響建立主配電網(wǎng)的日前調(diào)度優(yōu)化模型，對(duì)分布式

能源出力和儲(chǔ)能出力的日前調(diào)度值進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化。

作為結(jié)合V2G技術(shù)的主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)度方法的進(jìn)一步優(yōu)化方案，

采用V2G技術(shù)控制電動(dòng)汽車的充放電的方法為：在峰谷負(fù)荷時(shí)

段對(duì)處于閑置狀態(tài)的電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，處于閑置狀態(tài)的電動(dòng)汽

車以滿足用戶使用需求為前提在峰谷負(fù)荷時(shí)段向主動(dòng)配電網(wǎng)放

電。

作為結(jié)合V2G技術(shù)的主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)度方法的進(jìn)一步優(yōu)化方案，

接入主動(dòng)配電網(wǎng)的電動(dòng)汽車的充電功率對(duì)線路出口功率的影響

通過建立的主動(dòng)配電網(wǎng)充放電功率模型確定，該主動(dòng)配電網(wǎng)功率

模型以在負(fù)荷節(jié)點(diǎn)進(jìn)行充電的電動(dòng)汽車的充電功率總和與該負(fù)

荷節(jié)點(diǎn)充電容量相等為目標(biāo)，在負(fù)荷節(jié)點(diǎn)充電容量約束、電動(dòng)汽

車充電功率約束、電動(dòng)汽車出行需求約束下確定該負(fù)荷節(jié)點(diǎn)為接

入的各電動(dòng)汽車提供的充電功率。

作為結(jié)合V2G技術(shù)的主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)度方法的進(jìn)一步優(yōu)化方案，

主動(dòng)配電網(wǎng)的日前調(diào)度優(yōu)化模型以包含分布式能源出力成本、儲(chǔ)

能設(shè)備充放電成本、電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)充放電成本的總成

本最低為優(yōu)化目標(biāo)，在系統(tǒng)平衡約束、主動(dòng)配電網(wǎng)輸出功率約束、

分布式發(fā)電單元輸出功率約束、儲(chǔ)能設(shè)備充放電約束下優(yōu)化分布

式發(fā)電單元出力以及儲(chǔ)能出力。

作為結(jié)合V2G技術(shù)的主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)度方法的進(jìn)一步優(yōu)化方案，

對(duì)分布式能源出力和儲(chǔ)能出力的日前調(diào)度值進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化的方

法為：考慮不同種類分布式單元出力的成本并以分布式能源運(yùn)行

總成本最小為目標(biāo)修正當(dāng)前階段已運(yùn)行的分布式發(fā)電單元的出

力，根據(jù)當(dāng)前階段儲(chǔ)能運(yùn)行成本并以儲(chǔ)能出力波動(dòng)成本最小為目

標(biāo)修正儲(chǔ)能出力。

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域內(nèi)饋線數(shù)為,cjt)為第。條線路在t時(shí)段的電價(jià),一(。為t時(shí)段第e條紈

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作為結(jié)合V2G技術(shù)的主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)度方法的再進(jìn)一步優(yōu)化方案，

主動(dòng)配電網(wǎng)的日前調(diào)度優(yōu)化模型的優(yōu)化目標(biāo)為：其中，f為全部

區(qū)域內(nèi)饋線數(shù)量，ce(t)為第e條線路在t時(shí)段的電價(jià)，為t時(shí)段

第e條線路出口的有功功率值，n為分布式發(fā)電單元數(shù)量，cj(t)

為第j臺(tái)分布式發(fā)電單元在t時(shí)段的單位運(yùn)行成本，為第j臺(tái)分

布式發(fā)電單元在t時(shí)段的有功功率值，m為儲(chǔ)能設(shè)備數(shù)量，cc(t)

和cd(t)分別為儲(chǔ)能設(shè)備在t時(shí)段的充電成本和放電成本,cd(t)

的值在儲(chǔ)能設(shè)備處于充電狀態(tài)時(shí)為0,cc(t)的值儲(chǔ)能設(shè)備處于放

電狀態(tài)時(shí)為0,為第k臺(tái)儲(chǔ)能設(shè)備在t時(shí)段充電或放電的有功功

率值，為第e條線路在t時(shí)段的有功網(wǎng)及值，和分別表示電動(dòng)汽

車在t時(shí)段接入第e條線路充電和放電的成本，為t時(shí)段第e條

線路接入的電動(dòng)汽車的充放電預(yù)測(cè)功率。

作為結(jié)合V2G技術(shù)的主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)度方法的更進(jìn)一步優(yōu)化方案,

t時(shí)段第e條線路接入的電動(dòng)汽車的充放電預(yù)測(cè)功率采用如下方

法預(yù)測(cè)：根據(jù)電動(dòng)汽車出行時(shí)間概率分布及行駛里程概率分布對(duì)

電動(dòng)汽車充電時(shí)段以及充電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，采用恒功率放電近似

電動(dòng)汽車實(shí)際放電過程進(jìn)而預(yù)測(cè)電動(dòng)汽車放電功率。

作為結(jié)合V2G技術(shù)的主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)度方法的再進(jìn)一步優(yōu)化方案，

分布式能源運(yùn)行總成本最小的目標(biāo)函數(shù)為：

其中，P'DG,a(t)為排除光伏發(fā)電單元和風(fēng)機(jī)機(jī)組外的可控分布

式單元t時(shí)段出力的修正值，cDG(t)為排除光伏發(fā)電單元和風(fēng)機(jī)

機(jī)組外的可控分布式單元在t時(shí)段的單位運(yùn)行成本，P5B(t)為

光伏發(fā)電單元t時(shí)段出力的修正值，cS(t)為光伏發(fā)電單元在t時(shí)

段的單位運(yùn)行成本，P'W，Y⑴為風(fēng)機(jī)機(jī)組t時(shí)段出力的修正值，

cW(t)為風(fēng)機(jī)機(jī)組在t時(shí)段的單位運(yùn)行成本，r為排除光伏發(fā)電單

元和風(fēng)機(jī)機(jī)組外當(dāng)前階段已運(yùn)行的可控分布式單元的總數(shù)，p為

當(dāng)前階段已運(yùn)行的光伏發(fā)電單元的總數(shù)，q為當(dāng)前階段已運(yùn)行的

風(fēng)機(jī)機(jī)組的總數(shù)。

作為結(jié)合V2G技術(shù)的主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)度方法的再進(jìn)一步優(yōu)化方案，

儲(chǔ)能出力波動(dòng)成本最小的目標(biāo)函數(shù)為：其中,Pk(t)和P'k⑴分別

為修正前和修正后的儲(chǔ)能出力，cc⑴和c'c⑴分別為儲(chǔ)能設(shè)備在

日前階段和實(shí)時(shí)階段的充電成本，cd(t)和dd⑴分別為儲(chǔ)能設(shè)備

在日前階段和實(shí)時(shí)階段放電的成本，Nt為實(shí)時(shí)調(diào)度時(shí)刻。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：

⑴本發(fā)明結(jié)合了電動(dòng)汽車V2G技術(shù)，在將電動(dòng)汽車視為儲(chǔ)能系

統(tǒng)的基礎(chǔ)上，考慮電動(dòng)汽車接入對(duì)線路出口有功功率的影響對(duì)分

布式能源和儲(chǔ)能進(jìn)行日前調(diào)度，再