電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度的技術-結合V2G技術的主動配電網(wǎng)調(diào)度方法

［全］電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度的技術?結合V2G技術的主動配電網(wǎng)調(diào)度

方法

伴隨著環(huán)境污染和能源短缺形勢的日益嚴峻，不依賴化石能源的

電動汽車開始受到社會的廣泛關注。電動汽車具有能效高、噪音

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

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

助于低碳經(jīng)濟目標的實現(xiàn)。

電動汽車目前可以分為公交車、出租車和私家車三大類。電動公

交車和電動私家車自身的電池容量難以滿足一天運營的需要，因

此需要通過更換電池或快速充電的方式補充電能。私家車主要用

于車主上下班出行，其充電地點大都固定于單位停車場或者小區(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。

電動汽車規(guī)?；瘧脮谝惶熘刑囟〞r段形成巨大充電負荷，對

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

自的出行習慣決定，有很強的規(guī)律性，這意味著可以通過一定的

方式對電動汽車的充電過程進行有序控制，降低充電負荷，提高

電網(wǎng)的可靠性和安全性。

V2G技術是電動汽車技術領域的最新技術，其核心是利用電動

汽車的蓄電池能夠充電放電的特點，將大量電動汽車視作一個分

布式儲能系統(tǒng)并對其進行管理，實現(xiàn)在電網(wǎng)負荷高峰期放電、低

谷期充電，從而降低峰谷差率，實現(xiàn)電網(wǎng)安全性和經(jīng)濟性的提升。

此外，大量蓄電池也能夠作為可再生能源的緩沖，實現(xiàn)對光伏等

間歇式能源的消納。

主動配電網(wǎng)具有潮流主動控制能力和與負荷的互動能力，是一種

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

分布式能源對電網(wǎng)的影響，實現(xiàn)能源的高效率利用。

儲能元件因其成本較高難以在配電網(wǎng)中大量運用，這也導致了分

布式能源常常難以被充分利用。在主動配電網(wǎng)中接入電動汽車并

通過一定的算法對其進行控制能夠有效提升分布式能源的利用

率和電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性，充分發(fā)揮主動配電網(wǎng)的優(yōu)勢。

問題拆分

該調(diào)度方法采用V2G技術控制電動汽車的充放電，在將電動汽

車視為儲能系統(tǒng)的基礎上，考慮電動汽車接入對線路出口有功功

率的影響對分布式能源和儲能進行日前調(diào)度，再結合各類分布式

能源出力成本對已運行分布式發(fā)電單元實時調(diào)度，以儲能出力波

動成本最小對儲能進行實時調(diào)度，實現(xiàn)了對分布式能源的消納,

提高了可再生能源的利用率，通過V2G系統(tǒng)對電動汽車的充電

和放電進行控制，在滿足電動汽車用戶出行的前提上對電網(wǎng)進行

削峰填谷，降低了配電網(wǎng)的峰谷差，提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和穩(wěn)

定性。

問題解決

針對上述背景技術的不足，提供了結合V2G技術的主動配電網(wǎng)

調(diào)度方法，將電動汽車視為主動配電網(wǎng)的負荷，將V2G技術和

日前調(diào)度及實施調(diào)度相結合，降低大規(guī)模電動汽車接入電網(wǎng)帶來

的負面影響的同時實現(xiàn)了分布式能源的有效利用，解決了現(xiàn)有主

動配電網(wǎng)調(diào)度技術中儲能元件因成本高難以大量應用進而導致

分布式能源難以充分利用的技術問題。

開始

結束

圖2

本發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術方案:

結合V2G技術的主動配電網(wǎng)調(diào)度方法，采用V2G技術控制電動

汽車的充放電，考慮接入主動配電網(wǎng)的電動汽車的充電功率對線

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，對分布式

能源出力和儲能出力的日前調(diào)度值進行實時優(yōu)化。

作為結合V2G技術的主動配電網(wǎng)調(diào)度方法的進一步優(yōu)化方案，

采用V2G技術控制電動汽車的充放電的方法為：在峰谷負荷時

段對處于閑置狀態(tài)的電動汽車進行充電，處于閑置狀態(tài)的電動汽

車以滿足用戶使用需求為前提在峰谷負荷時段向主動配電網(wǎng)放

電。

作為結合V2G技術的主動配電網(wǎng)調(diào)度方法的進一步優(yōu)化方案，

接入主動配電網(wǎng)的電動汽車的充電功率對線路出口功率的影響

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

模型以在負荷節(jié)點進行充電的電動汽車的充電功率總和與該負

荷節(jié)點充電容量相等為目標，在負荷節(jié)點充電容量約束、電動汽

車充電功率約束、電動汽車出行需求約束下確定該負荷節(jié)點為接

入的各電動汽車提供的充電功率。

作為結合V2G技術的主動配電網(wǎng)調(diào)度方法的進一步優(yōu)化方案，

主動配電網(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

能設備充放電成本、電動汽車接入主動配電網(wǎng)充放電成本的總成

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

分布式發(fā)電單元輸出功率約束、儲能設備充放電約束下優(yōu)化分布

式發(fā)電單元出力以及儲能出力。

作為結合V2G技術的主動配電網(wǎng)調(diào)度方法的進一步優(yōu)化方案，

對分布式能源出力和儲能出力的日前調(diào)度值進行實時優(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行

總成本最小為目標修正當前階段已運行的分布式發(fā)電單元的出

力，根據(jù)當前階段儲能運行成本并以儲能出力波動成本最小為目

標修正儲能出力。

加nZC?

ziLi>-1

i￡(q(。”)依(即￡。津咚⑺+￡槍⑺m))2(g

?iLe<*iJiLz

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

。??*????**?0?，?■????0??■????*???0????

作為結合V2G技術的主動配電網(wǎng)調(diào)度方法的再進一步優(yōu)化方案，

主動配電網(wǎng)的日前調(diào)度優(yōu)化模型的優(yōu)化目標為：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時段的電價，為t時段

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臺分布式發(fā)電單元在t時段的單位運行成本，為第j臺分

布式發(fā)電單元在t時段的有功功率值，m為儲能設備數(shù)量，cc(t)

和cd(t)分別為儲能設備在t時段的充電成本和放電成本,cd(t)

的值在儲能設備處于充電狀態(tài)時為0,cc(t)的值儲能設備處于放

電狀態(tài)時為0,為第k臺儲能設備在t時段充電或放電的有功功

率值，為第e條線路在t時段的有功網(wǎng)及值，和分別表示電動汽

車在t時段接入第e條線路充電和放電的成本，為t時段第e條

線路接入的電動汽車的充放電預測功率。

作為結合V2G技術的主動配電網(wǎng)調(diào)度方法的更進一步優(yōu)化方案,

t時段第e條線路接入的電動汽車的充放電預測功率采用如下方

法預測：根據(jù)電動汽車出行時間概率分布及行駛里程概率分布對

電動汽車充電時段以及充電功率進行預測，采用恒功率放電近似

電動汽車實際放電過程進而預測電動汽車放電功率。

作為結合V2G技術的主動配電網(wǎng)調(diào)度方法的再進一步優(yōu)化方案，

分布式能源運行總成本最小的目標函數(shù)為：

其中，P'DG,a(t)為排除光伏發(fā)電單元和風機機組外的可控分布

式單元t時段出力的修正值，cDG(t)為排除光伏發(fā)電單元和風機

機組外的可控分布式單元在t時段的單位運行成本，P5B(t)為

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

段的單位運行成本，P'W，Y⑴為風機機組t時段出力的修正值，

cW(t)為風機機組在t時段的單位運行成本，r為排除光伏發(fā)電單

元和風機機組外當前階段已運行的可控分布式單元的總數(shù)，p為

當前階段已運行的光伏發(fā)電單元的總數(shù)，q為當前階段已運行的

風機機組的總數(shù)。

作為結合V2G技術的主動配電網(wǎng)調(diào)度方法的再進一步優(yōu)化方案，

儲能出力波動成本最小的目標函數(shù)為：其中,Pk(t)和P'k⑴分別

為修正前和修正后的儲能出力，cc⑴和c'c⑴分別為儲能設備在

日前階段和實時階段的充電成本，cd(t)和dd⑴分別為儲能設備

在日前階段和實時階段放電的成本，Nt為實時調(diào)度時刻。

本發(fā)明采用上述技術方案，具有以下有益效果：

⑴本發(fā)明結合了電動汽車V2G技術，在將電動汽車視為儲能系

統(tǒng)的基礎上，考慮電動汽車接入對線路出口有功功率的影響對分

布式能源和儲能進行日前調(diào)度，再