一种基于微电网电能质量状态的电动汽车功率分配方法

本发明涉及电力调度，尤其是一种基于微电网电能质量状态的电动汽车功率分配方法。

背景技术：

1、电动汽车作为串联电力系统低碳生产和交通系统低碳能源消耗的交通工具，已受到广泛关注。随着电动汽车数量的快速增长，大量的电动车接入电网也会给电网运行的稳定性和安全性带来挑战。因此，合理安排电动汽车的有序充电对维持电网运行的稳定性和安全性具有重要意义。

2、但是，由于电动汽车用户充电具有规律性、随机性特点，受交通、充电设施因素影响，在特定区域特定时间段的随机集中充电行为有可能对电网造成供需不平衡、电压越限等电能质量问题，对电网安全稳定运行造成威胁，同时给用户体验带来负面影响。

3、近年来分布式可再生能源并网和各级储能不断发展，虽然在用电经济型和用电可靠性上有明显改善，但是由于大量电力电子设备并网，降低了电网电能质量。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种基于微电网电能质量状态的电动汽车功率分配方法，本发明能够改善微电网内电动汽车充电功率、分布式可再生能源发电功率对微电网的不利影响。

2、本发明的技术方案为：一种基于微电网电能质量状态的电动汽车功率分配方法，包括：

3、s1)、当接收到电动汽车达到微电网之后，传递电动汽车实时信息，并分别从控制中心和微电网聚合商收集整体电网信息和微电网信息；

4、s2)、根据电动车充电信息对电动汽车充电方案进行优化；

5、s3)、判定微电网内，分布式可再生能源发电并网或者电动汽车充放电是否引起微电网电能质量变化；若电能质量发生变化，则对微电网内电动汽车、分布式可再生能源发电、储能电站在交、直流能量交换过程中有功、无功功率分配方案进行优化；若否，则根据步骤s2)中优化的电动汽车充电方案控制充电桩；

6、s4)、判定电动汽车相关信息是否发生变动，若是，则对电动汽车充电方案以及微电网内电动汽车、分布式可再生能源发电、储能电站在交、直流能量交换过程中功率分配方案进行重新优化；

7、若电动汽车相关信息未发生变动，则维持步骤s3)中优化的电动汽车充电方案直到预期时间或者预期电池荷电状态。

8、作为优选的，步骤s1)中，所述的电动汽车实时信息包括电动汽车数量、充电时间、充电功率、电池额定容量、初始电池荷电状态及期望电池荷电状态。

9、作为优选的，步骤s1)中，所述的整体电网信息包括实时电力价格、预测电力价格、电网当前电能质量及预测电能质量。

10、作为优选的，步骤s1)中，所述的微电网信息包括微电网内风力发电实时数据和预测数据、光伏发电实时数据和预测数据、储能额定容量、储能最大充放电功率、储能剩余容量、微电网电力负荷曲线、当前电能质量和预测电能质量。

11、作为优选的，步骤s2)中，判定用户是否在规定时间内输入电动汽车充电参数；

12、若用户在规定时间内输入电动汽车充电参数，则电动汽车聚合商根据收集到的聚合商信息以及用户输入参数、同时考虑电动汽车所在地域、时间、季节特点的影响优化电动汽车充电方案；其中，所述的聚合商信息包括电动汽车实时信息、大电网信息、微电网信息、电动汽车电池类型、电池损耗特性曲线、电池老化程度、天气温度、湿度等。

13、若用户未在规定时间内输入电动汽车充电参数，电动汽车聚合商先收集汽车用户历史数据，并根据汽车用户历史数据得出电动汽车充电参数；

14、同时考虑用户所在区域、时间、季节特点对电动汽车能耗影响，连同聚合商信息以及用户输入参数优化电动汽车充电方案。

15、作为优选的，步骤s2)中，所述的电动汽车充电参数包括期望电池荷电状态、电池最大充放电功率、是否以成本最低作为优化目标、预期结束充电时间。

16、作为优选的，步骤s2)中，所述的用户历史数据包括用户充电时长、期望电池荷电状态、是否以成本作为优化目标。

17、作为优选的，步骤s2)中，所述的电动汽车充电方案优化过程的计算公式为：

18、mincev；

19、

20、socadd＝(le+te+se)×(socobj，user-socini)；

21、

22、socobj＝socobj,user+socadd；

23、socmin≤socobj≤socmax；

24、soc(tend)≥socobj；

25、

26、pmin≤pev(t)≤pmax；

27、

28、式中，cev表示个体电动汽车充电总成本；t0和tend分别表示电动汽车充电初始时间和终止时间；qev表示电动汽车充电电量；aprice表示电动汽车充电电力价格；bgev表示电动汽车充电过程导致的电池损耗折算成本；socadd表示因考虑电动汽车所在位置地理、时间、季节因素影响而导致的汽车能耗；le、te、se分别表示地理因素、时间因素、季节因素能耗系数；socobj,user表示用户输入的或者聚合商根据用户历史数据得到的电动汽车电池期望荷电状态；f1、f2、f3分别表示地理因素、时间因素、季节因素的系数函数；分别表示电动汽车所在位置的经纬度、地形类型信息；ε1、ε2分别表示电动汽车充电具体时间、用户时间类型信息；s1、s2分别表示季节、月份信息；socobj表示电动汽车电池实际充电目标荷电状态；socmax和socmin分别表示电动汽车电池充电过程中的最大和最小荷电状态值；pev和aev分别表示电动汽车电池充电功率和电池额定容量；pmax和pmin分别表示电动汽车电池最大和最小充电功率；socini表示电动汽车电池初始荷电状态；qev表示电动汽车电池充电电量；δt表示电动汽车电池充电的时间间隔；soc(tend)表示充电结束时的电动汽车电池荷电状态。

29、作为优选的，步骤s2)中，根据汽车用户历史数据得出电动汽车充电参数的计算公式为：

30、socobj,user＝g1(sochis)；

31、tend＝g2(tend,his)；

32、式中，g1和g2分别表示基于用户历史数据得出电动汽车电池目标荷电状态和充电终止时间函数；sochis表示电动汽车电池目标荷电状态历史数据，该数据与目前电动汽车所处时间、地理位置、季节、场所类型相似；tend,his表示电动汽车电池充电终止时间历史数据，该数据与目前电动汽车所处时间、地理位置、季节、场所类型相似。

33、作为优选的，步骤s3)中，当电动汽车或分布式可再生能源发电并入微电网后，当电能质量参数在电动汽车充电过程中变化浮动超过预设的第一设定值时，则重新优化电动汽车充电方案和电动汽车有功、无功功率分配方案；若否，则根据原有方案控制充电桩、分布式可再生能源发电整流、逆变设施。

34、作为优选的，步骤s3)中，当电动汽车或和分布式可再生能源发电并入微电网后，微电网电能质量变化浮动超过预设的第一设定值时，则对电动汽车充电方案、电动汽车有功、无功功率分配方案进行优化；若否，则以消纳微电网内布式可再生能源发电功率和电动汽车充放电功率为目标进行功率分配。

35、作为优选的，步骤s3)中，判断微电网电能质量是否超过预设的第一设定值的公式为：

36、

37、bth1＝bmax-bth1；

38、bth2＝bmin+bth2；

39、式中，b、bmax和bmin分别表示微电网电能质量的当前值、可行范围最大值和最小值；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8、δ1、δ2、δ3、δ4、δ5、δ6、δ7、δ8均表示微电网当前电能质量指标参数；β1、β2、β3、β4、β5、β6、β7、β8、ρ1、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5、ρ6、ρ7、ρ8均表示微电网最大电能质量指标参数；γ1、γ2、γ3、γ4、γ5、γ6、γ7、γ8、σ1、σ2、σ3、σ4、σ5、σ6、σ7、σ8均表示微电网最小电能质量指标参数；bth1和bth2均表示微电网电能质量第一设定值；bth1和bth2分别表示微电网最大和最小电能质量指标参数；h1、h2和h3分别表示微电网电压偏差当前值、允许范围内最大偏差值和最小偏差值；l1、l2和l3分别表示微电网变压器负载率当前值、允许范围内最大值和最小值；m1、m2和m3分别表示微电网线路负载率当前值、允许范围内最大值和最小值；n1、n2和n3分别表示微电网三相不平衡度当前值、允许范围内最大值和最小值；u1、u2和u3分别表示微电网谐波污染当前值、允许范围内最大值和最小值；w1、w2和w3分别表示微电网总电力负荷当前值、允许范围内最大值和最小值；v1、v2和v3分别表示微电网电力负荷不平衡度当前值、允许范围内最大值和最小值；z1、z2和z3分别表示微电网频率当前值、允许范围内最大值和最小值。

40、作为优选的，通过分配微电网内有功、无功功率支撑微电网正常运行，所述微电网内有功、无功功率匹配的公式为：

41、minaprice(t)；

42、

43、pev(t)＝pev-grid(t)+pev-ren(t)+pev-sto(t)

44、pev-grid(t)≤pev(t)

45、pev-ren(t)≤min(pev(t),pren(t))

46、pren(t)＝pwind(t)+psolar(t)

47、pev-sto(t)≤min(pev(t),psto(t))

48、pwind(t)+psolar(t)+psto(t)+pgrid(t)+pev(t)+pother(t)-pout(t)＝0

49、rwind(t)+rsolar(t)+rsto(t)+rgrid(t)+rev(t)+rother(t)＝0

50、

51、式中，aprice表示电动汽车充电电力价格；agrid表示电网电力价格；pev-grid、pev-ren和pev-sto分别表示电动汽车与电网、微电网内可再生能源发电和储能发电的匹配功率；aren和asto分别表示微电网内可再生发电电力价格和储能发电电力价格；pev为电动汽车电池充电功率；pwind、psolar、psto、pgrid和pother分别表示微电网内风力发电、光伏发电、储能、电网和其他电力负荷输出的有功功率；pout表示微电网内弃风、弃光总功率；rev、rwind、rsolar、rsto、rgrid和rother分别表示微电网内电动汽车、风力发电、光伏发电、储能、电网和其他电力负荷输出的无功功率；θ1、θ2、θ3、θ4、θ5和θ6分别表示分布式风力发电、光伏发电、储能发电、电网输电、电动汽车充电和其他电力负荷的有功功率与无功功率的可调系数。

52、作为优选的，步骤s4)中，当所述的电动汽车相关信息在电动汽车充电过程中变化浮动超过预设的第二设定值时，则重新优化电动汽车充电方案、有功、无功功率分配方案和分布式可再生能源功率分配方案；若否，则根据原有方案控制充电桩、分布式可再生能源发电整流、逆变设施。

53、作为优选的，步骤s4)中，所述的电动汽车相关信息指实际电动汽车信息、实际整体电网信息、实际微电网信息与优化过程中信息相差过大。

54、本发明的有益效果为：

55、1、本发明结合微电网内电动汽车充电、分布式可再生能源并网对电能质量的影响特点，根据电网、用户等实时信息变动，通过优化电动汽车充电方案和微电网内分布式可再生能源发电的有功、无功功率分配方案，在满足用户驾驶需求和分布式可再生能源就地消纳需求的同时维持微电网正常运行。