專利名稱：含風(fēng)光發(fā)電與電動(dòng)汽車換電站的孤立微電網(wǎng)容量優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含風(fēng)光發(fā)電與電動(dòng)汽車換電站的孤立微電網(wǎng)容量優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)是可再生能源供電系統(tǒng)的一種重要應(yīng)用形式，目前已經(jīng)得到了廣泛研究和示范應(yīng)用。雖然風(fēng)、光一次能源在時(shí)間和季節(jié)上有天然的互補(bǔ)性，但由于存在時(shí)變性、間歇性和難以預(yù)測等固有特點(diǎn)，仍需儲(chǔ)能系統(tǒng)配合才能保證供電的可靠性。另一方面，發(fā)展電動(dòng)汽車被世界各國普遍確立為保障能源安全和轉(zhuǎn)型低碳經(jīng)濟(jì)的重要途徑，然而根據(jù)目前的研究成果，如果對(duì)電動(dòng)汽車完全采用接入電網(wǎng)的充電模式，按我國電力系統(tǒng)當(dāng)前的一次能源結(jié)構(gòu)，電動(dòng)汽車的碳排放并不比燃油汽車更低。根據(jù)當(dāng)前的發(fā)展情況，要真正意義上改變電網(wǎng)的能源結(jié)構(gòu)是非常困難的，要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的零排放，通過微電網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車與可再生能源的集成應(yīng)用，是最直接的方式。在特定的應(yīng)用場景下(如海島供電)，如果能將電動(dòng)汽車的發(fā)展需求與風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)結(jié)合起來，可以彌補(bǔ)各自的不足。一方面，電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池可以作為儲(chǔ)能，提高風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的供電可靠性；另一方面，又能提高電動(dòng)汽車的清潔能源利用率，有效降低碳排放量。當(dāng)前國內(nèi)外的研究成果已基本從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面論證了該方法的可行性。但在考慮充電需求、負(fù)荷水平和風(fēng)、光發(fā)電能力的前提下，如何對(duì)該類系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃，確定合理的容量配比,是目前尚未解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)目前孤立微電網(wǎng)在考慮充電需求、負(fù)荷水平和風(fēng)、光發(fā)電能力等前提下沒有合理容量配比的問題，本發(fā)明提出了一種含風(fēng)光發(fā)電與電動(dòng)汽車換電站的孤立微電網(wǎng)容量優(yōu)化方法。一種含風(fēng)光發(fā)電與電動(dòng)汽車換電站的孤立微電網(wǎng)容量優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括步驟步驟1:米用風(fēng)光建模方法建立風(fēng)機(jī)和光伏電池的輸出模型；并根據(jù)風(fēng)機(jī)的輸出模型計(jì)算風(fēng)機(jī)發(fā)電量；根據(jù)光伏電池的輸出模型計(jì)算光伏電池的發(fā)電量；步驟2 :建立動(dòng)力電池電量交換模型和電動(dòng)汽車換電需求模型；根據(jù)動(dòng)力電池電量交換模型得到動(dòng)力電池組在t時(shí)刻存儲(chǔ)的電量；根據(jù)電動(dòng)汽車換電需求模型得到t時(shí)刻充電站換出動(dòng)力電池的總電量；步驟3 :根據(jù)步驟I和步驟2中得到的結(jié)果得到系統(tǒng)的可靠性模型，即系統(tǒng)電量不足期望值；并根據(jù)步驟系統(tǒng)電量不足期望值計(jì)算系統(tǒng)電量損失成本的年值；步驟4 :分別計(jì)算風(fēng)機(jī)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、動(dòng)力電池和充放電機(jī)成本的年值；并結(jié)合步驟3得到的系統(tǒng)電量損失成本的年值建立系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)；
步驟5:確定包含動(dòng)力電池的電量、各組件數(shù)量、可提供換電服務(wù)的動(dòng)力電池?cái)?shù)量、充放電機(jī)功率及光伏電池傾斜角度的約束條件；步驟6:聯(lián)立步驟4中的系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)和步驟5中的約束條件，得到容量優(yōu)化配置方程；選擇一種智能優(yōu)化算法，并確定求解的具體步驟；得到容量優(yōu)化配置的結(jié)果；步驟7:根據(jù)容量優(yōu)化配置的結(jié)果，進(jìn)行容量優(yōu)化配置。所述風(fēng)機(jī)的輸出模型和風(fēng)機(jī)發(fā)電量分別為:所述風(fēng)機(jī)的輸出模型的輸出特性方程Pw(V)用分段函數(shù)對(duì)其實(shí)際的輸出特性曲線進(jìn)行擬合，
權(quán)利要求
1.一種含風(fēng)光發(fā)電與電動(dòng)汽車換電站的孤立微電網(wǎng)容量優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括步驟: 步驟1:米用風(fēng)光建模方法建立風(fēng)機(jī)和光伏電池的輸出模型；并根據(jù)風(fēng)機(jī)的輸出模型計(jì)算風(fēng)機(jī)發(fā)電量；根據(jù)光伏電池的輸出模型計(jì)算光伏電池的發(fā)電量； 步驟2:建立動(dòng)力電池電量交換模型和電動(dòng)汽車換電需求模型；根據(jù)動(dòng)力電池電量交換模型得到動(dòng)力電池組在t時(shí)刻存儲(chǔ)的電量；根據(jù)電動(dòng)汽車換電需求模型得到t時(shí)刻充電站換出動(dòng)力電池的總電量； 步驟3:根據(jù)步驟I和步驟2中得到的結(jié)果得到系統(tǒng)的可靠性模型，即系統(tǒng)電量不足期望值；并根據(jù)步驟系統(tǒng)電量不足期望值計(jì)算系統(tǒng)電量損失成本的年值； 步驟4:分別計(jì)算風(fēng)機(jī)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、動(dòng)力電池和充放電機(jī)成本的年值；并結(jié)合步驟3得到的系統(tǒng)電量損失成本的年值建立系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)； 步驟5:確定包含動(dòng)力電池的電量、各組件數(shù)量、可提供換電服務(wù)的動(dòng)力電池?cái)?shù)量、充放電機(jī)功率及光伏電池傾斜角度的約束條件； 步驟6:聯(lián)立步驟4中的系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)和步驟5中的約束條件，得到容量優(yōu)化配置方程；選擇一種智能優(yōu)化算法，并確定求解的具體步驟；得到容量優(yōu)化配置的結(jié)果； 步驟7:根據(jù)容量優(yōu)化配置的結(jié)果，進(jìn)行容量優(yōu)化配置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含風(fēng)光發(fā)電與電動(dòng)汽車換電站的孤立微電網(wǎng)容量優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟I中風(fēng)機(jī)的輸出模型、風(fēng)機(jī)發(fā)電量、光伏電池的輸出模型和光伏電池的發(fā)電量的計(jì)算公式為: 風(fēng)機(jī)輸出模型為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含風(fēng)光發(fā)電與電動(dòng)汽車換電站的孤立微電網(wǎng)容量優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟2中動(dòng)力電池電量交換模型為:t時(shí)刻動(dòng)力電池組在充電的電量為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含風(fēng)光發(fā)電與電動(dòng)汽車換電站的孤立微電網(wǎng)容量優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟2中電動(dòng)汽車換電需求模型為: 電動(dòng)汽車包括家用電動(dòng)車和電動(dòng)公交車: 家用電動(dòng)車換電需求概率分布與充電需求概率分布相似，并服從正態(tài)分布N(13,6)；家用電動(dòng)車每天的電量需求為Eph⑴=0.15NpriE (X);其中，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含風(fēng)光發(fā)電與電動(dòng)汽車換電站的孤立微電網(wǎng)容量優(yōu)化方法，其特征在于，t時(shí)刻充電站換出動(dòng)力電池的總電量為:Eq (t) =Epub (t) +Epri (t); 其中，Eq(t)為t時(shí)刻換電站換出動(dòng)力電池的總電量；Epub(t)為電動(dòng)公交車t時(shí)刻的電量需求；EpH(t)為家用車t時(shí)刻的電量需求，根據(jù)家用車每天的電量需求和換電需求概率分布得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含風(fēng)光發(fā)電與電動(dòng)汽車換電站的孤立微電網(wǎng)容量優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟3中系統(tǒng)的可靠性模型為:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含風(fēng)光發(fā)電與電動(dòng)汽車換電站的孤立微電網(wǎng)容量優(yōu)化方法，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、動(dòng)力電池和充放電機(jī)成本的年值，計(jì)算方法分別為: 風(fēng)機(jī)成本的年值為:
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含風(fēng)光發(fā)電與電動(dòng)汽車換電站的孤立微電網(wǎng)容量優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟4中系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)為:min Ct=min (Cw+Cpv+Cb+Cc+Cr) 其中，Ct為系統(tǒng)總成本；Cw、Cpv、Cb、(；、(；分別表示風(fēng)機(jī)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、動(dòng)力電池、充放電機(jī)和系統(tǒng)電量損失成本的年值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含風(fēng)光發(fā)電與電動(dòng)汽車換電站的孤立微電網(wǎng)容量優(yōu)化方法，其特征在于，所述動(dòng)力電池的電量、各組件數(shù)量、可提供換電服務(wù)的動(dòng)力電池?cái)?shù)量、充放電機(jī)功率及光伏電池傾斜角度的約束條件分別為: 動(dòng)力電池的電量約束條件為:
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含風(fēng)光發(fā)電與電動(dòng)汽車換電站的孤立微電網(wǎng)容量優(yōu)化方法，其特征在于 ，所述智能優(yōu)化算法包括微分進(jìn)化算法、遺傳算法或粒子群算法。
全文摘要
本發(fā)明公開了電力系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域的一種含風(fēng)光發(fā)電與電動(dòng)汽車換電站的孤立微電網(wǎng)容量優(yōu)化方法。其技術(shù)方案是，首先選定一個(gè)合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，建立集成系統(tǒng)中各部分模型，然后以總成本最小為目標(biāo)建立目標(biāo)函數(shù)，并確定相應(yīng)的約束條件，最后用智能優(yōu)化算法進(jìn)行求解，得到系統(tǒng)的最優(yōu)容量配置。本發(fā)明提出的容量優(yōu)化計(jì)算方法，考慮了電動(dòng)汽車用電需求及換電模式所具備的儲(chǔ)能能力，并加入了充放電機(jī)和動(dòng)力電池的約束條件，用智能優(yōu)化算法迭代求解，思路清晰嚴(yán)謹(jǐn)，方法合理可靠，可以有效解決含風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電與電動(dòng)汽車換電站的孤立微電網(wǎng)的容量優(yōu)化配置問題。
文檔編號(hào)G06Q10/04GK103077429SQ201310009989
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者劉念, 張穎達(dá), 張建華 申請人:華北電力大學(xué)