一种基于风力-光伏-电动汽车并网的配电网系统协同优化调度方法

本发明涉及配电网综合能源优化调度，更具体地，涉及一种基于风力-光伏-电动汽车并网的配电网系统协同优化调度方法。

背景技术：

1、近年来，传统能源的使用和合理分配备受大众的关注，成为社会各界讨论交流的热点话题，如何提高能源的利用率，达到节能环保，实现能源的可持续发展也被广大学者广泛讨论。由于传统能源的使用存在一定的局限性，必然存在一定的污染，而且能源利用率低，因此新能源的开发利用成为目前主流趋势，风能和太阳能作为新能源中最常见和易被利用的组成部分，目前正在我国广泛采用并不断发展。化石能源由于储量、污染和价格昂贵等问题，使得我国的电动汽车被大量采用。针对环境污染，能源无法互补利用等问题，近些年来，多能源系统协同优化被国内外学者提出并得到重视。多能源系统为各种能源的并网利用和能源利用率的提升提供了协同优化场所，打破了单能源利用率低，面对自身的不稳定性无法做出调整等问题所带来的隐患，可以在提高能源利用效率、减少环境污染、加强能源安全、优化能源结构方面发挥积极作用。

2、尽管新能源存在诸多优点，但当外界环境改变，可再生能源出力随机性和波动性较大，如果没有储能设备进行干预，将会对电网形成一定的冲击，对电网的安全运行形成一定的影响。以电能作为运行能源的电动汽车，在不人为干预的情况下，可能会使得电网峰谷差加剧，使电网的网络损耗增加，电网的稳定性降低。

技术实现思路

1、1.发明要解决的技术问题

2、本发明提供了一种基于风力-光伏-电动汽车并网的配电网系统协同优化调度方法，该方法可实现含多种能源体系系统在多种随机场景下的调度与协调优化，使区域综合能源系统实现最优工作配合，能够提升系统的稳定性和安全性。

3、2.技术方案

4、为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

5、本发明的一种基于风力-光伏-电动汽车并网的配电网系统协同优化调度方法，其步骤为：

6、步骤1)建立新能源发电模型以及电动汽车负荷特性模型；

7、步骤2)基于能源出力预测模型，利用ieee-33节点模型实现各模型在各个节点进行运行，建立配电网综合能源系统运行优化模型；

8、步骤3)通过电动汽车负荷特性模型，建立充放电调度方案；

9、步骤4)结合步骤1)生成的新能源发电模型，设置多个调度策略场景情境，使步骤2)建立的配电网综合能源系统运行优化模型在多场景情况下运行。

10、更进一步地，步骤1)建立的新能源发电模型包括风力发电模型和光伏发电模型；其中，所述的风力发电模型为风电机组出力大小与风速的关系模型；所述的光伏发电模型为光伏板输出功率与光照强度的关系模型，光照强度拟合成beta分布函数。

11、更进一步地，步骤1)采用蒙特卡洛随机模拟得到每台电动汽车的负荷特性信息，将所有的电动汽车的负荷特性进行依次叠加，得到所有的电动汽车无序充电状态下的电动汽车总负荷特性。

12、更进一步地，步骤2)的具体过程为：

13、2-1)建立目标函数，包括电动汽车充放电功率目标函数、系统有功网损目标函数；

14、2-2)设置系统约束条件，包括新能源出力约束条件、系统功率平衡约束条件、系统安全约束条件、电动汽车充放电功率及容量约束条件、系统潮流约束条件；

15、2-3)建立综合能源调度ieee-33节点模型

16、分别选取部分节点接入风电场、光伏电站和电动汽车充电站；通过ieee-33节点系统设定各节点实际运行的参数数据，将步骤1)得到的数据带入节点系统，来实现模拟。

17、更进一步地，所述的电动汽车充放电功率目标函数通过二次规划，优化为一般形式：

18、

19、式中：x为在各个时间范围内总的需要优化的电动汽车充放电功率，g等于2倍的单位矩阵，r是一个常数矩阵。

20、更进一步地，步骤2)运用二阶锥规划优化系统有功网损目标函数，通过二阶锥松弛技术，优化得到目标函数：

21、

22、式中：n为系统总的支路数目；rl为某条支路l的电阻；il(t)为在某时段t上流过、支路l上的电流；δt为某一时段的总时长。

23、更进一步地，步骤2)为系统预留一部分发电容量：

24、r(t)≤px(t)

25、式中，px(t)为t时刻的停运容量，r(t)为t时刻的旋转备用容量。

26、更进一步地，步骤3)的具体过程为：

27、3-1)调度中心根据可再生能源电站出力情况来综合考虑得到次日的出力和负荷预测曲线，再将得到的曲线与本日负荷曲线进行对比，将明显大于本日负荷的定义为峰区间，小于本日负荷的定义为谷区间，根据实际情况，确定分时峰谷电价，并将信息通知各充放电站；

28、3-2)车主得到充电站发送的峰谷电价信息，根据需求，决定是否需要向充电站发送申请充放电信息；

29、3-3)各充电站通过得到的申请信息，进行划分归类，设定调度策略来优化各充电站的有功无功充放电量，并通知充电站；

30、3-4)各充电站按照峰谷电价区间的划分，将申请充放电时间段处于同一电价区间的电动汽车归为一类，并将整理后的信息上传到调度中心，充电站根据下放指令来对电动汽车实行充放电，车主按照指令来实现充放电；

31、3-5)充电站将实际充放电量情况再向调度中心进行反馈。

32、更进一步地，步骤3-3)设定方案为：

33、方案1：不考虑电动汽车接入配网；

34、方案2：考虑电动汽车并网但不计及电动汽车和可再生能源无功响应；

35、方案3：考虑电动汽车并网且计及电动汽车和可再生能源无功响应、有功和无功充放。

36、3.有益效果

37、采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

38、(1)本发明的一种基于风力-光伏-电动汽车并网的配电网系统协同优化调度方法，提出了可再生能源与电动汽车协同运行调度策略，综合考虑了可再生能源和电动汽车的优缺点，建立可再生能源和电动汽车的模型，有效的使得新能源和电动汽车负荷得到充分利用，保证配电网的稳定性和安全性达到进一步提升。

39、(2)本发明首先建立各新能源发电模型以及电动汽车实际运行模型，通过电动汽车日常负荷模型，建立充放电调度方案，设定风力和光伏发电模型参数，基于各能源出力预测模型，再利用改进ieee-33节点模型实现各模型在各个节点进行运行，建立综合能源系统运行优化模型，实现不同区域之间的协同优化，统一调度，设置多个调度策略场景情境，使建立的综合能源系统运行优化模型在多场景情况下运行。

40、(3)本发明的一种基于风力-光伏-电动汽车并网的配电网系统协同优化调度方法，提高了配电网系统的灵活性，使得配电网能够达到很好的削峰填谷效果，同时提高了配电网对新能源的消纳能力，改善配电网系统电压水平，降低了系统网络损耗。

技术特征：

1.一种基于风力-光伏-电动汽车并网的配电网系统协同优化调度方法，其特征在于，其步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种基于风力-光伏-电动汽车并网的配电网系统协同优化调度方法，其特征在于：步骤1)建立的新能源发电模型包括风力发电模型和光伏发电模型；其中，所述的风力发电模型为风电机组出力大小与风速的关系模型；所述的光伏发电模型为光伏板输出功率与光照强度的关系模型，光照强度拟合成beta分布函数。

3.根据权利要求2所述的一种基于风力-光伏-电动汽车并网的配电网系统协同优化调度方法，其特征在于：步骤1)采用蒙特卡洛随机模拟得到每台电动汽车的负荷特性信息，将所有的电动汽车的负荷特性进行依次叠加，得到所有的电动汽车无序充电状态下的电动汽车总负荷特性。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于风力-光伏-电动汽车并网的配电网系统协同优化调度方法，其特征在于，步骤2)的具体过程为：

5.根据权利要求4所述的一种基于风力-光伏-电动汽车并网的配电网系统协同优化调度方法，其特征在于：所述的电动汽车充放电功率目标函数通过二次规划，优化为一般形式：

6.根据权利要求5所述的一种基于风力-光伏-电动汽车并网的配电网系统协同优化调度方法，其特征在于：步骤2)运用二阶锥规划优化系统有功网损目标函数，通过二阶锥松弛技术，优化得到目标函数：

7.根据权利要求6所述的一种基于风力-光伏-电动汽车并网的配电网系统协同优化调度方法，其特征在于：步骤2)为系统预留一部分发电容量：

8.根据权利要求7所述的一种基于风力-光伏-电动汽车并网的配电网系统协同优化调度方法，其特征在于：步骤3)的具体过程为：

9.根据权利要求8所述的一种基于风力-光伏-电动汽车并网的配电网系统协同优化调度方法，其特征在于：步骤3-3)设定方案为：

技术总结
本发明公开了一种基于风力‑光伏‑电动汽车并网的配电网系统协同优化调度方法，属于配电网优化调度领域；本发明的步骤为：1)建立新能源发电模型以及电动汽车负荷特性模型；2)基于能源出力预测模型，利用IEEE‑33节点模型实现各模型在各个节点进行运行，建立配电网综合能源系统运行优化模型；3)通过电动汽车负荷特性模型，建立充放电调度方案；4)结合步骤1)生成的新能源发电模型，设置多个调度策略场景情境，使步骤2)建立的配电网综合能源系统运行优化模型在多场景情况下运行。本发明提高了系统的灵活性，使得配电网能够很好的削峰填谷，同时提高了配电网对新能源的消纳能力，改善配电网系统电压水平，降低了系统网络损耗。

技术研发人员：郑诗程,吴文龙,郭书辰,郎佳红,李金玉,吴红斌,华玉婷,张倩
受保护的技术使用者：安徽工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/17