一种配电网双层协同调度方法、装置、终端及存储介质与流程

本申请涉及配电网技术领域，尤其涉及一种配电网双层协同调度方法、装置、终端及存储介质。

背景技术：

近年来，随着电动汽车的普及，电动汽车充电设备的数量也呈现出爆炸性的增长，当大规模电动汽车接入配电网时，过高的配电网运行负荷极容易产生线路和变压器过载运行、负荷峰谷差增大、网络损耗增加等负面影响，为了降低这些负面因素对配电网的影响，常规的处理方式通过配电网负荷调度的方式，在相应的时段为充电站调度相应的功率以避免实际功率超出设定负荷现象的发生。

但是现有技术采取的集中式优化调度方式，通常建立配电网和电动汽车统一调度模型，但电动汽车接入规模较大时，存在计算速度低、求解难度大的技术问题。

技术实现要素：

本申请提供了一种配电网双层协同调度方法、装置、终端及存储介质，用于解决现有技术采取的集中式优化调度方式，通常建立配电网和电动汽车统一调度模型，但电动汽车接入规模较大时，存在计算速度低、求解难度大的技术问题。

本申请第一方面提供了一种配电网双层协同调度方法，应用于配电网调度终端，包括：

接收充电总功率，所述充电总功率为根据时段电价和充电站充电记录，通过配置在充电站调度终端的下层调度模型的目标函数以及约束条件进行优化调度所得到的；

将所述充电总功率输入至上层调度模型，通过所述上层调度模型的目标函数以及约束条件进行优化调度，得到充电总功率调度结果以及所述配电网调度优化结果对应的充电总功率松弛差值；

当所述充电总功率松弛差值小于预置的精度阈值，则输出所述充电总功率调度结果。

优选地，所述上层调度模型的目标函数为：

式中：t为调度周期，rij为配电网中的节点i和节点j之间支路的电阻，hij,t为t时段节点i和节点j之间支部电流幅值的平方，δpl,t为第l个充电站的充电总功率松弛差值，m为所述充电总功率松弛差值的惩罚系数；

所述上层调度模型的约束条件包括：节点功率约束、节点电压幅值约束、线路功率约束、节点电压相角约束和发电机组出力约束。

本申请第二方面提供了一种配电网双层协同调度方法，应用于充电站调度终端，包括：

获取充电站充电记录；

根据时段电价和所述充电站充电记录，通过配置在充电站调度终端的下层调度模型的目标函数以及约束条件进行优化调度，得到车辆充电方案调度结果以及所述车辆充电方案调度结果对应的充电总功率；

将所述充电总功率发送至配电网调度终端，使得所述配电网调度终端根据所述充电总功率得到充电总功率调度结果。

优选地，所述下层调度模型的目标函数具体包括：

式中：fl为第l个充电站的充电费用，nl为第l个充电站接入电动汽车数量，ct为t时段充电电价，为表征第l个充电站第n辆电动汽车充电状态的0-1变量，第l个充电站第n辆电动汽车的充电功率，δt为优化时间间隔；

所述下层调度模型的约束条件包括：充电需求约束、充电时间约束和充电总功率约束。

本申请第三方面提供了一种配电网上层调度装置，配置于配电网调度终端，包括：

接收单元，用于接收充电总功率，所述充电总功率为根据时段电价和充电站充电记录，通过配置在充电站调度终端的下层调度模型的目标函数以及约束条件进行优化调度所得到的；

上层调度优化单元，用于将所述充电总功率输入至上层调度模型，通过所述上层调度模型的目标函数以及约束条件进行优化调度，得到充电总功率调度结果以及所述配电网调度优化结果对应的充电总功率松弛差值；

结果输出单元，用于当所述充电总功率松弛差值小于预置的精度阈值，则输出所述充电总功率调度结果。

本申请第四方面提供了一种配电网下层调度装置，配置于充电站调度终端，包括：

获取单元，用于获取充电站充电记录；

下层调度优化单元，用于根据时段电价和所述充电站充电记录，通过配置在充电站调度终端的下层调度模型的目标函数以及约束条件进行优化调度，得到车辆充电方案调度结果以及所述车辆充电方案调度结果对应的充电总功率；

发送单元，用于将所述充电总功率发送至配电网调度终端，使得所述配电网调度终端根据所述充电总功率得到充电总功率调度结果。

本申请第五方面提供了一种配电网调度终端，包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储与本申请第一方面所述的配电网双层协同调度方法相对应的程序代码；

所述处理器用于执行所述程序代码。

本申请第六方面提供了一种充电站调度终端，包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储与本申请第二方面所述的配电网双层协同调度方法相对应的程序代码；

所述处理器用于执行所述程序代码。

本申请第七方面提供了一种存储介质，所述存储介质中保存有与本申请第一方面所述的配电网双层协同调度方法相对应的程序代码。

本申请第八方面提供了一种存储介质，所述存储介质中保存有与本申请第二方面所述的配电网双层协同调度方法相对应的程序代码。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请提供了一种配电网双层协同调度方法，应用于配电网调度终端，包括：接收充电总功率，所述充电总功率为根据时段电价和充电站充电记录，通过配置在充电站调度终端的下层调度模型的目标函数以及约束条件进行优化调度所得到的；将所述充电总功率输入至上层调度模型，通过所述上层调度模型的目标函数以及约束条件进行优化调度，得到充电总功率调度结果以及所述配电网调度优化结果对应的充电总功率松弛差值；当所述充电总功率松弛差值小于预置的精度阈值，则输出所述充电总功率调度结果。

本申请基于充电站与调度中心的分布式协同调度架构，将车辆充电方案的调度任务配置在充电站，由下层调度模型进行车辆充电方案调度优化求解，再由配置在配电网调度终端的上层调度模型，基于下层调度模型得出的车辆充电方案调度结果进行调度优化求解，以得到该充电站的充电总功率调度结果，解决了现有技术采取的集中式优化调度方式，需要建立配电网和电动汽车统一调度模型，但电动汽车接入规模较大时，存在计算速度低、求解难度大的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请提供的应用在配电网调度终端的一种配电网双层协同调度方法的一个实施例的流程示意图；

图2为本申请提供的应用在充电站调度终端的一种配电网双层协同调度方法的一个实施例的流程示意图；

图3为本申请提供的一种配电网上层调度装置的一个实施例的结构示意图；

图4为本申请提供的一种配电网下层调度装置的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种配电网双层协同调度方法、装置、终端及存储介质，用于解决现有技术采取的集中式优化调度方式，通常建立配电网和电动汽车统一调度模型，但电动汽车接入规模较大时，存在计算速度低、求解难度大的技术问题。

为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，本申请第一个实施例提供了一种配电网双层协同调度方法，应用于配电网调度终端，包括：

步骤101、接收充电总功率，充电总功率为根据时段电价和充电站充电记录，通过配置在充电站调度终端的下层调度模型的目标函数以及约束条件进行优化调度所得到的；

步骤102、将充电总功率输入至上层调度模型，通过上层调度模型的目标函数以及约束条件进行优化调度，得到充电总功率调度结果以及配电网调度优化结果对应的充电总功率松弛差值；

可以理解的是，配电网对充电站的充电总功率调度属于典型的二阶锥规划问题，而mosek求解器在求解锥优化的综合性能方面优于绝大部分其他求解器，因此，本实施例基于配置的上层调度模型，结合mosek优化求解方式能够实现高效稳定地求解的效果。

步骤103、当充电总功率松弛差值小于预置的精度阈值，则输出充电总功率调度结果。

需要说明的是，首先，本实施例的分布式双层协同调度的完整过程包括：

1)对下层调度模型进行优化调度，通过下层调度模型输出的优化电动汽车充电方案，得到与该方案相应的充电总功率；

2)基于上一步得到的充电总功率，通过上层调度模型进行优化调度，并基于上层调度模型输出的充电总功率调度结果，得到与该方案相应的充电站总功率松弛差值；

3)判断是否满足精度要求，即|δpl,t|≤ε，若满足则退出求解，得到最优调度方案，若不满足则对下层调度模型增加以下约束，返回第一步继续对下层模型进行优化调度：

式中：为第g次迭代下层调度模型中t时段第l个充电站的充电总功率；为第g+1次迭代下层调度模型中t时段第l个充电站的充电总功率。

基于上述的完整流程，下面本实施例将对上述的上层调度模型具体为：上层调度模型的目标函数为配电网网损与充电站总功率松弛差值惩罚项之和最小化；

式中：t为调度周期，rij为配电网中的节点i和节点j之间支路的电阻，hij,t为t时段节点i和节点j之间支部电流幅值的平方，δpl,t为第l个充电站的充电总功率松弛差值，m为充电总功率松弛差值的惩罚系数。此惩罚系数通常为数值很大的常数，取为10⁵。

更具体地，本实施例的充电总功率松弛差值具体为：

其中：δpl,t为充电总功率松弛差值。

配电网优化调度上层调度模型的约束条件包括节点功率约束、节点电压幅值约束、线路功率约束、节点电压相角约束、发电机组出力约束；

节点功率约束为：

式中：和分别为节点j的发电机组有功出力和无功出力；pjk,t和qjk,t分别为t时段从节点j流向节点k的有功功率和无功功率；pij,t和qij,t分别为t时段从节点i流向节点j的有功功率和无功功率；aj为以节点j为首端节点的支路的末端节点集合，节点k属于aj；bj为以节点j为末端节点的支路的首端节点集合，节点i属于bj；gj和bj分别为节点j的对地电导和电纳；xij分别为节点i和节点j之间支路的电抗；和分别为t时段节点j的有功负荷和无功负荷；vj,t为t时段节点j的电压幅值；为t时段节点j接入光伏的发电出力；的节点电压幅值约束为：

式中：vi,t为t时段节点j的电压幅值；

的线路功率约束为：

的节点电压幅值相角约束为：

式中：θi,t和θj,t分别为t时段节点i和节点j的电压相角；和分别为节点i和节点j电压幅值的典型值，取为标幺值1.0；

的发电机组出力约束为：

式中：和分别为节点j发电机组有功功率的上下限；和分别为节点j发电机组无功功率的上下限。

通过求解上层调度模型和下层调度模型均能得到充电站充电总功率，但是两个并不相等，物理实际上两者应该是相等的，所以采用了这种迭代求解方法。而在求解过程中，先求解下层调度模型得到然后传递给上层，上层调度模型利用关系对δpl,t进行优化，等效于是对进行优化，通过判断δpl,t是否满足精度要求判断是否达到迭代终止。

以上为本申请提供的应用在配电网调度终端的一种配电网双层协同调度方法的一个实施例的详细说明，下面为本申请提供的应用在充电站调度终端的一种配电网双层协同调度方法。

请参阅图2，本申请第二个实施例提供了一种配电网双层协同调度方法，应用于充电站调度终端，包括：

步骤201、获取充电站充电记录；

需要说明的是，本实施例充电站充电记录获取方式可以参照一下方式：

1)采用蒙特卡洛法随机抽取每一辆电动汽车充电数据，包括充电起始时间、充电结束时间和充电起始soc；

具体的，的电动汽车充电起始时间满足正态分布函数：

式中：ts为电动汽车充电起始时间；和分别为电动汽车充电起始时间正态分布函数的均值和标准差，其中

的电动汽车充电结束时间满足对数正态分布函数：

式中：te为电动汽车充电结束时间；和分别为电动汽车充电结束时间正态分布函数的均值和标准差，其中μs＝2.23，σs＝0.30；

的电动汽车充电起始soc满足正态分布函数：

式中：s为电动汽车充电起始soc；μs和σs分别为电动汽车充电起始soc正态分布函数的均值和标准差，其中μs＝0.3，σs＝0.1。

2)判断抽取的电动汽车充电数据是否满足充电结束时间的期望soc需求，若满足则进入下一步，若不满足则重新抽取电动汽车充电数据；

3)判断是否抽样次数是否达到电动汽车台数，若是则结束抽样，得到执行下层调度优化所需的充电站充电记录，若否则返回第一步，继续进行电动汽车充电数据抽样。

步骤202、根据时段电价和充电站充电记录，通过配置在充电站调度终端的下层调度模型的目标函数以及约束条件进行优化调度，得到车辆充电方案调度结果以及车辆充电方案调度结果对应的充电总功率；

可以理解的是，充电站对充电车辆的充电方案调度属于典型的混合整数线性规划问题，而cplex求解器在求解锥优化的综合性能方面优于绝大部分其他求解器，因此，本实施例基于配置的下层调度模型，结合cplex优化求解方式能够实现高效稳定地求解的效果。

步骤203、将充电总功率发送至配电网调度终端，使得配电网调度终端根据充电总功率得到充电总功率调度结果。

可以理解的是，配电网调度终端根据充电总功率得到充电总功率调度结果可以参照第一个实施例所提及的内容，在此不再赘述。

更具体地，充电站电动汽车优化调度下层调度模型包括目标函数和约束条件；的目标函数为充电费用最小化：

式中：fl为第l个充电站的充电费用，nl为第l个充电站接入电动汽车数量，ct为t时段充电电价，为表征第l个充电站第n辆电动汽车充电状态的0-1变量，当处于充电状态时，ua,i,t＝1，第l个充电站第n辆电动汽车的充电功率，δt为优化时间间隔。

的约束条件包括充电需求约束、充电时间约束和充电总功率约束；

的充电需求约束为：

式中：和分别为第l个充电站第n辆电动汽车的充电起始soc和充电结束期望soc；el,n和ηl,n分别为第l个充电站第n辆电动汽车的电池容量和充电效率；

的充电时间约束为：

式中：和分别为第l个充电站第n辆电动汽车的充电起始时间和充电结束时间；

的充电总功率约束为：

pl,min≤pl,t≤pl,max

式中：pl,max和pl,min分别为第l个充电站充电总功率的上下限。

本申请实施例基于充电站与调度中心的分布式协同调度架构，将车辆充电方案的调度任务配置在充电站，由下层调度模型进行车辆充电方案调度优化求解，再由配置在配电网调度终端的上层调度模型，基于下层调度模型得出的车辆充电方案调度结果进行调度优化求解，以得到该充电站的充电总功率调度结果，解决了现有技术采取的集中式优化调度方式，需要建立配电网和电动汽车统一调度模型，但电动汽车接入规模较大时，存在计算速度低、求解难度大的技术问题。

以上为本申请提供的应用在充电站调度终端的一种配电网双层协同调度方法的一个实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种配电网上层调度装置的一个实施例的详细说明。

请参阅图3，本申请第三个实施例提供了一种配电网上层调度装置，包括：

接收单元301，用于接收充电总功率，充电总功率为根据时段电价和充电站充电记录，通过配置在充电站调度终端的下层调度模型的目标函数以及约束条件进行优化调度所得到的；

上层调度优化单元302，用于将充电总功率输入至上层调度模型，通过上层调度模型的目标函数以及约束条件进行优化调度，得到充电总功率调度结果以及配电网调度优化结果对应的充电总功率松弛差值；

结果输出单元303，用于当充电总功率松弛差值小于预置的精度阈值，则输出充电总功率调度结果。

以上为本申请提供的一种配电网负荷上层调度的一个实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种配电网负荷下层调度的一个实施例的详细说明。

请参阅图4，本申请第四个实施例提供了一种配电网下层调度装置，包括：

获取单元401，用于获取充电站充电记录；

下层调度优化单元402，用于根据时段电价和充电站充电记录，通过配置在充电站调度终端的下层调度模型的目标函数以及约束条件进行优化调度，得到车辆充电方案调度结果以及车辆充电方案调度结果对应的充电总功率；

发送单元403，用于将充电总功率发送至配电网调度终端，使得配电网调度终端根据充电总功率得到充电总功率调度结果。

以上为本申请提供的一种配电网下层调度装置的一个实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种配电网调度终端、充电站调度终端及相关存储介质的实施例的详细说明。

本申请第五个实施例提供了一种配电网调度终端，包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储与本申请第一方面所述的配电网双层协同调度方法相对应的程序代码；

所述处理器用于执行所述程序代码。

本申请第六个实施例提供了一种充电站调度终端，包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储与本申请第二方面所述的配电网双层协同调度方法相对应的程序代码；

所述处理器用于执行所述程序代码。

本申请第七个实施例提供了一种存储介质，所述存储介质中保存有与本申请第一方面所述的配电网双层协同调度方法相对应的程序代码。

本申请第八个实施例提供了一种存储介质，所述存储介质中保存有与本申请第二方面所述的配电网双层协同调度方法相对应的程序代码。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。