一种基于新能源汽车的分布式能源系统控制方法及相关设备与流程

本发明属于能源系统优化控制，具体涉及一种基于新能源汽车的分布式能源系统控制方法及相关设备。

背景技术：

1、新能源汽车能源供给消纳的统一管理，可以有效缓解大规模新能源汽车使用对电网所带来的负面影响，尤其是接入新能源微电网，既可以就地消纳可再生能源，又可以实现真正意义上的低碳。因此，为满足新能源汽车用户的能源需求，保障新能源微电网的安全、稳定运行，建立一个良好的基于新能源汽车的分布式能源系统，科学有序地进行新能源汽车充放能和新能源微电网运行调度，对平衡电网的峰谷负荷、节能减排具有重大意义。

2、目前，国内外学者已经对电动汽车接入新能源微电网后的调度问题进行了大量研究，考虑了电动汽车有序充放电调度来提高新能源微电网的利益，但并没有考虑其他新能源汽车，如氢能、液态天然气(lng)汽车等的有序充放能量调度来提高新能源微电网的利益，为此，有必要将更大范围的新能源汽车纳入新能源微电网调度，构建合理的分布式能源系统，在考虑到新能源微电网的利益的同时，也不忽视新能源汽车用户的利益。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于新能源汽车的分布式能源系统控制方法及相关设备，综合考虑分机组出力、基础负荷、新能源汽车的时空动态特性等，结合不同类型新能源汽车受纳的时域变化特点，实时得出当前时刻最佳的能源出售与购买价格，及系统的最佳电量分配，实现新能源汽车充放能的有序性和高效性，可以为决策者提供新能源微电网调度中各指标之间关系的有用信息，有助于寻到一组兼顾电动汽车车主利益和新能源微电网的利益的折中方案，为今后的其他考虑了新能源汽车的分布式能源系统提供可借鉴的范例。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明第一方面，提供了一种基于新能源汽车的分布式能源系统控制方法，包括：

4、确定基于新能源汽车的分布式能源系统；

5、获取基础数据，包括实时电力价格数据、实时电量信息，以及电桩售收电价与电动汽车用户充放电两的关系数据；

6、基于所述分布式能源系统和基础数据，以分布式能源系统的总电力盈利最大为目标，构建第一目标函数以及第一目标函数的约束条件；其中，所述第一目标函数的优化变量为实时电桩电量购买价格、实时电桩电量出售价格、火电机组向微电网的输入电量、微电网向配电网的购买电量、微电网向配电网的出售电量；求解所述第一目标函数，得到第一目标函数优化变量的最优解；

7、基于所述分布式能源系统、基础数据以及火电机组向微电网的输入电量，以分布式能源系统的总燃料盈利最大为目标，构建第二目标函数以及第二目标函数的约束条件；其中，所述第二目标函数的优化变量为实时液氢桩液氢购买价格、实时液氢桩液氢出售价格、实时lng桩lng购买价格、实时lng桩lng出售价格、火电机组向水电解制氢系统输送的电量、火电机组向电制天然气系统输送的电量；求解所述第二目标函数，得到第二目标函数优化变量的最优解；

8、确定所述第一目标函数优化变量的最优解和第二目标函数优化变量的最优解作为最优控制方案。

9、进一步的，所述基础数据具体包括：

10、每一时刻电桩电量出售价格与同一时刻纯电动汽车充电量的关系数据；每一时刻电桩电量收购价格与同一时刻纯电动汽车放电量的关系数据；每一时刻氢桩液氢出售价格与同一时刻氢燃料汽车充氢量的关系数据；每一时刻氢桩液氢出收购价格与同一时刻氢燃料汽车放氢量的关系数据；每一时刻lng桩lng出售价格与同一时刻lng燃料汽车充lng量的关系数据；每一时刻lng桩lng收购价格与同一时刻lng燃料汽车放lng量的关系数据；

11、微电网向配电网的购电价格微电网向配电网的售电价格微电网向园区用户的售电价格其他市场对液氢的收购价格其他市场对lng的收购价格风电机组出力光伏机组出力和园区用户负荷需求系统运行耗电量液氢储罐中液氢的储量mh2，store，lng储罐中lng的储量mlng，store。

12、进一步的，基于所述分布式能源系统和基础数据，以分布式能源系统的总电力盈利最大为目标，构建第一目标函数以及第一目标函数的约束条件，其中，第一目标函数如下所示：

13、

14、

15、式中，felec为分布式能源系统的总电力盈利，表示分布式能源系统的电网盈利，表示分布式能源系统的纯电动汽车交易盈利；表示实时微电网向配电网的售电价格，表示t时刻微电网向配电网的出售电量；表示实时微电网向配电网的购电价格，表示t时刻微电网向配电网的购买电量；表示实时电桩电量出售价格，表示t时刻纯电动汽车的充电量；表示实时电桩电量购买价格，表示t时刻纯电动汽车的放电量；表示实时微电网向园区用户的售电价格，表示t时刻园区用户负荷需求量。

16、进一步的，对新能源微电网控制中心构建电量守恒方程：

17、

18、式中，表示t时刻风电机组出力，表示t时刻光伏机组出力，表示t时刻火电机组向微电网的输入电量，表示t时刻系统设备运行耗电量；

19、当时：

20、

21、当时：

22、

23、不等式中，表示最佳运行工况下的出力；

24、当时：

25、

26、进一步的，基于所述分布式能源系统、基础数据以及火电机组向微电网的输入电量，以分布式能源系统的总燃料盈利最大为目标，构建第二目标函数以及第二目标函数的约束条件，其中，第二目标函数如下所示：

27、

28、

29、式中，ffeed为分布式能源系统的总燃料盈利，表示分布式能源系统的氢燃料盈利，表示分布式能源系统的lng燃料盈利；表示实时其他市场对液氢的收购价格，表示t时刻系统向其他市场出售液氢的质量；表示实时液氢桩液氢出售价格，表示t时刻氢燃料汽车的充氢量；表示实时液氢桩液氢购买价格，表示t时刻氢燃料汽车的放氢量；表示实时其他市场对lng的收购价格，表示t时刻系统向其他市场出售lng的质量；表示实时lng桩lng出售价格，表示t时刻lng燃料汽车的充lng量；表示实时lng桩lng购买价格，表示t时刻lng燃料汽车的放lng量。

30、进一步的，对火电机组构建电量守恒方程：

31、

32、式中，表示t时刻火电机组向水电解制氢系统输送的电量，表示t时火电机组向电制天然气系统输送的电量；

33、水电解制氢系统和电制天然气系统的燃料产量计算如下：

34、

35、式中，表示t时刻水电解制氢系统生产的氢气量，kh2表示水电解制氢系统每生产1单位的氢气量所消耗的电量；表示t时刻电制天然气系统生产的天然气量，klng表示电制天然气系统每生产1单位的天然气量所消耗的电量；

36、当时：

37、

38、等式中，k1表示电量分配系数；不等式中，mh2，store表示液氢储罐中液氢的储量，表示液氢储罐中液氢的最佳储量；mlng，store表示lng储罐中lng的储量，表示lng储罐中lng的最佳储量；

39、当时：

40、

41、当时：

42、

43、当时：

44、

45、进一步的，所述基于新能源汽车的分布式能源系统具体包括：风电机组、光伏机组、火电机组、配电网、新能源微电网控制中心、电桩、液氢桩、lng桩、水电解制氢系统、电制天然气系统及若干泵与储罐设备。

46、本发明第二方面，提供了一种基于新能源汽车的分布式能源系统控制装置，包括：

47、目标确定模块，用于确定基于新能源汽车的分布式能源系统；

48、数据获取模块，用于获取基础数据，包括实时电力价格数据、实时电量信息，以及电桩售收电价与电动汽车用户充放电两的关系数据；

49、第一优化求解模块，用于基于所述分布式能源系统和基础数据，以分布式能源系统的总电力盈利最大为目标，构建第一目标函数以及第一目标函数的约束条件；其中，所述第一目标函数的优化变量为实时电桩电量购买价格、实时电桩电量出售价格、火电机组向微电网的输入电量、微电网向配电网的购买电量、微电网向配电网的出售电量；求解所述第一目标函数，得到第一目标函数优化变量的最优解；

50、第二优化求解模块，用于基于所述分布式能源系统、基础数据以及火电机组向微电网的输入电量，以分布式能源系统的总燃料盈利最大为目标，构建第二目标函数以及第二目标函数的约束条件；其中，所述第二目标函数的优化变量为实时液氢桩液氢购买价格、实时液氢桩液氢出售价格、实时lng桩lng购买价格、实时lng桩lng出售价格、火电机组向水电解制氢系统输送的电量、火电机组向电制天然气系统输送的电量；求解所述第二目标函数，得到第二目标函数优化变量的最优解；

51、控制方案确定模块，用于确定所述第一目标函数优化变量的最优解和第二目标函数优化变量的最优解作为最优控制方案。

52、本发明第三方面，提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现如上述的基于新能源汽车的分布式能源系统控制方法。

53、本发明第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现如上述的基于新能源汽车的分布式能源系统控制方法。

54、与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：

55、与现有的新能源汽车的分布式能源系统相比，本发明所提供的分布式能源系统控制方法，系统火电机组不再作为调峰机组使用，一直在最佳工况运行，降低煤耗成本，提高发电效率，达到节能减排的目的；在融合电动车充换电系统的基础上创新性的引入燃料汽车充换燃料系统，完善新能源汽车配套充储设施，推动新能源汽车发展；利用新能源汽车用户的能源共享，进行削峰填谷，参与电网调峰，降低国家电网峰时用电负荷，同时将电价较高时段的电力需求转移至电价较低的时段实现，从而在不改变用电行为的前提下，帮助降低整体用电成本；在单一纯电动汽车获利的基础上，引入氢燃料汽车获利与lng燃料汽车获利，开放扩展新能源汽车用户“谷充峰放”的获利模式。本发明提供的一种分布式能源系统控制装置、电子设备和计算机可读存储介质同样解决了背景技术部分提出的问题。