一種考慮電動(dòng)汽車的機(jī)組組合與分時(shí)電價(jià)聯(lián)合優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種考慮電動(dòng)汽車的機(jī)組組合與分時(shí)電價(jià)聯(lián)合優(yōu)化方法。該方法包括以下步驟：(1)獲取為地區(qū)負(fù)荷供電機(jī)組參數(shù)及次日的檢修計(jì)劃；(2)獲取次日電動(dòng)汽車無(wú)序充電時(shí)的負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線；(3)建立考慮電動(dòng)汽車的機(jī)組組合與分時(shí)電價(jià)聯(lián)合優(yōu)化模型并求解；(4)下發(fā)機(jī)組組合結(jié)果與分時(shí)電價(jià)。本發(fā)明給出的考慮電動(dòng)汽車的機(jī)組組合與分時(shí)電價(jià)聯(lián)合優(yōu)化方法可以同時(shí)滿足系統(tǒng)運(yùn)行、發(fā)電機(jī)組運(yùn)行和電動(dòng)汽車運(yùn)行等約束，利用分時(shí)電價(jià)引導(dǎo)用戶形成最優(yōu)化的電動(dòng)汽車充電行為，有效降低電力供應(yīng)鏈的生命周期成本，提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性。
【專利說(shuō)明】
一種考慮電動(dòng)汽車的機(jī)組組合與分時(shí)電價(jià)聯(lián)合優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于需求響應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種考慮電動(dòng)汽車的機(jī)組組合與分時(shí)電 價(jià)聯(lián)合優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)的環(huán)境問(wèn)題，特別是霧霾問(wèn)題日益突出，而機(jī)動(dòng)車的尾氣是霧霾顆粒組成的 最主要的成分，電動(dòng)汽車作為新一代交通工具，其在節(jié)能減排、減少大氣污染方面有著巨大 的優(yōu)勢(shì)，我國(guó)政府高度關(guān)注電動(dòng)汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，然而電動(dòng)汽車充電在時(shí)間和空間上 有隨機(jī)性特點(diǎn)，使其成為電網(wǎng)的一類特殊負(fù)荷，規(guī)?；妱?dòng)汽車的無(wú)序充電將會(huì)加劇電網(wǎng) 峰谷差，導(dǎo)致配電網(wǎng)線路過(guò)載、電壓跌落、網(wǎng)損增加等一系列問(wèn)題。
[0003] 因此，亟待解決上述問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種考慮電動(dòng)汽車的機(jī)組組合 與分時(shí)電價(jià)聯(lián)合優(yōu)化方法，該優(yōu)化方法可以利用分時(shí)電價(jià)引導(dǎo)車主進(jìn)行有序充電，站在全 局角度同時(shí)考慮機(jī)組組合，起到降低電力供應(yīng)鏈的生命周期成本、提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 與安全性的目的。
[0005] 技術(shù)方案:本發(fā)明提供一種考慮電動(dòng)汽車的機(jī)組組合與分時(shí)電價(jià)聯(lián)合優(yōu)化方法， 包括以下步驟：
[0006] (1)獲取地區(qū)負(fù)荷供電機(jī)組參數(shù)及次日的檢修計(jì)劃，供電機(jī)組參數(shù)包含機(jī)組的運(yùn) 行成本系數(shù)、啟動(dòng)成本、機(jī)組出力限值、增/減負(fù)荷速率、最小允許運(yùn)行時(shí)間、最小允許停機(jī) 時(shí)間；
[0007] (2)獲取次日電動(dòng)汽車無(wú)序充電時(shí)的負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線，常規(guī)負(fù)荷的預(yù)測(cè)曲線與電動(dòng) 汽車無(wú)序充電曲線相加則可得次日電動(dòng)汽車無(wú)序充電時(shí)的負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線；
[0008] (3)建立考慮電動(dòng)汽車的機(jī)組組合與分時(shí)電價(jià)聯(lián)合優(yōu)化模型并在一定約束條件下 求解得到機(jī)組組合結(jié)果與分時(shí)電價(jià)，優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為最小化電力供應(yīng)鏈生命周期成 本，具體包括發(fā)電成本、機(jī)組啟停成本、V2G成本、網(wǎng)損成本、普通負(fù)荷購(gòu)電成本以及電動(dòng)汽 車購(gòu)電成本，具體表達(dá)式為：
[0009] minF(rvaJ；JJ；:,rp；.,) T N' MY1G N ( 1.) =min ^^[/(P；) +C,,,(1 - U； ')]1]；+ ￡ C； ：0/ -f P：nX?； + ft,, P："+ ?=1 /=! j=l i=]
[0010] 式中：tG(l，T)表示時(shí)間，T = 24為時(shí)段數(shù)，N為總機(jī)組數(shù)，/(P/)為機(jī)組i在t時(shí)刻的 運(yùn)行費(fèi)用，/(P/) = a,(P丨)2 + /;>, P> c,，P/為機(jī)組i在t時(shí)刻的有功出力，其中ai，bi，Ci為成本計(jì)算 系數(shù)；
[0011] Ci,t為機(jī)組i在t時(shí)刻的啟動(dòng)費(fèi)用，代為機(jī)組i在t時(shí)刻的狀態(tài)，0為停機(jī)，1為開機(jī)； 為電力公司購(gòu)買j用戶t時(shí)刻的V2G成本，N V2AV2G用戶的個(gè)數(shù)；
[0012] 4表示網(wǎng)損成本系數(shù)，n表示網(wǎng)損率；表示電動(dòng)汽車外的常規(guī)負(fù)荷，表示常 規(guī)負(fù)荷電價(jià);pL?表不電動(dòng)汽車充電分時(shí)電價(jià);MpL.)表不電動(dòng)汽車充電負(fù)荷，用戶將根據(jù) 分時(shí)電價(jià)對(duì)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的影響原理而修改充電時(shí)間，進(jìn)而影響充電負(fù)荷；
[0013] (4)下發(fā)機(jī)組組合結(jié)果與分時(shí)電價(jià)，將機(jī)組啟停安排下發(fā)給各個(gè)機(jī)組并將分時(shí)電 價(jià)下發(fā)至電動(dòng)汽車用戶處。
[0014] 其中步驟(3)中分時(shí)電價(jià)對(duì)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的影響原理為：
[0015] 根據(jù)消費(fèi)者心理學(xué)的峰谷電價(jià)模型，負(fù)荷轉(zhuǎn)移率與電價(jià)的關(guān)系近似可以擬合成分 段線性函數(shù)。 0， 0 ^ PL - Plr ^ apv . Kp'.iPL- Plu,，aPv)， (2)
[0016] A 又;r,又：r ~
[0017] 式中Apv為峰時(shí)段到谷時(shí)段的轉(zhuǎn)移率，j.r為峰時(shí)段到谷時(shí)段的轉(zhuǎn)移率的極限值， '、為電動(dòng)汽車充電峰電價(jià)和谷電價(jià)，a pv為峰谷電價(jià)差分段參數(shù)，KPV為峰谷轉(zhuǎn)移率的計(jì) 算因子；
[0018] 峰時(shí)段到平時(shí)段以及平時(shí)段到谷時(shí)段的負(fù)荷轉(zhuǎn)移率具體表達(dá)式為： ^ ^ -Pear ~ Pea- , KpniPL- P'L-ap,X (3)
[0019] ' 又r，義；r，ww:.-心 〇， 〇 幺
[0_ ap:n)， ⑷ ^:r^:r^m-+a,n<p：ar-p：;ar
[0021]式中Apn為峰時(shí)段到平時(shí)段的轉(zhuǎn)移率，Anv為平時(shí)段到谷時(shí)段的轉(zhuǎn)移率，％r為峰時(shí) 段到平時(shí)段的轉(zhuǎn)移率的極限值，cr為平時(shí)段到谷時(shí)段的轉(zhuǎn)移率的極限值，/>l為電動(dòng)汽車 充電平電價(jià)，apn為峰平電價(jià)差分段參數(shù)，a nv為平谷電價(jià)差分段參數(shù)，Kpn為峰平轉(zhuǎn)移率的計(jì) 算因子，Knv為平谷轉(zhuǎn)移率的計(jì)算因子；
[0022]在t時(shí)刻開始充電的電動(dòng)汽車輛數(shù)Nt，其計(jì)算方法為： -' - (5)
[0023] Nt=\NtO + A0.Np-Ap,Nt, t<Etf -入Rlip,祕(mì)p
[0024] 式中，Apv、Apf、Afv分別為峰時(shí)段到谷時(shí)段、峰時(shí)段到平時(shí)段、平時(shí)段到谷時(shí)段的負(fù) 荷轉(zhuǎn)移率，T P、Tf、Tv分別為峰時(shí)段、平時(shí)段、谷時(shí)段，t為其中的任一時(shí)刻，Nto為無(wú)分時(shí)電價(jià)時(shí) 在t時(shí)刻起始充電的輛數(shù)，％為在實(shí)施T0U前峰時(shí)段峰時(shí)刻平均起始充電的電動(dòng)汽車輛數(shù)， 為在實(shí)施T0U前峰時(shí)段平時(shí)刻平均輛數(shù)。
[0025] 優(yōu)選的，步驟(3)中所述約束條件包括系統(tǒng)約束條件、機(jī)組約束條件和電動(dòng)汽車用 戶約束條件；
[0026] 其中，系統(tǒng)約束條件包括功率平衡約束和系統(tǒng)備用約束，
[0027] 功率平衡約束：
[0028] Zp/ + S + ⑷ j=i i=Y
[0029] 表示t時(shí)刻系統(tǒng)發(fā)電功率與V2G功率的總和等于系統(tǒng)所有負(fù)荷和網(wǎng)損的總和；
[0030] 系統(tǒng)備用約束：
[0031 ] (7) /二 1
[0032] 式中，Rt為t時(shí)刻負(fù)荷備用需求;Rdi為發(fā)電機(jī)組i的最大增負(fù)荷速率，其為正值；
[0033] 機(jī)組約束條件包括發(fā)電機(jī)爬坡速率約束、發(fā)電機(jī)出力上下限約束和最小啟停時(shí)間 約束，
[0034] 發(fā)電機(jī)爬坡速率約束：
[0035] Rdj < P'； ' -^<：Rui (8)
[0036] 式中，Rdi為發(fā)電機(jī)組i的最大減負(fù)荷速率，其為負(fù)值;Rui為發(fā)電機(jī)組i的最大增負(fù) 荷速率，其為正值；
[0037]發(fā)電機(jī)出力上下限約束：
[0038] < P； <PU： (.9)
[0039] 式中，萬(wàn)、在分別為機(jī)組i出力的上下限；
[0040] 最小啟停時(shí)間約束：
[0041 ] | , (10)
[(mw.1 - (7;)之 0
[0042] 式中，Xf"為發(fā)電機(jī)組i在時(shí)刻t之前處于運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)間，為發(fā)電機(jī)組i在時(shí) 亥ijt之前處于停機(jī)狀態(tài)的時(shí)間，Tf"為發(fā)電機(jī)組i的最小允許運(yùn)行時(shí)間，Tf為發(fā)電機(jī)組i的最 小允許停機(jī)時(shí)間；
[0043]電動(dòng)汽車用戶約束條件包括用戶出行約束、V2G時(shí)間約束、V2G功率約束、充電電價(jià) 與充電負(fù)荷關(guān)系約束和平均電價(jià)不上升約束，
[0044] 用戶出行約束：
[0045] 〇<T' -Tu,<\2-T' ( 11 )
[0046] 式中，為第k輛車結(jié)束當(dāng)天行程時(shí)刻，r/、7：f分別為第k輛車實(shí)行分時(shí)電價(jià)之 后用的起始充電時(shí)刻和充電持續(xù)時(shí)間；
[0047] V2G時(shí)間約束：
[0048] T^l20<T^ - T^lti<\2 (12)
[0049] 式中，、7^2(?為第k輛車采用V2G技術(shù)的起始放電時(shí)刻和放電持續(xù)時(shí)間；
[0050] V2G功率約束：
(13)
[0052]式中，r/u為第k輛車無(wú)序充電時(shí)充電持續(xù)時(shí)間;nc為電動(dòng)汽車充放電的能量損失， 即放電效率；
[0053]充電電價(jià)與充電負(fù)荷關(guān)系約束：
[0054] nip：J = Pi：!N! 14
[0055]式中，Pcar為單輛電動(dòng)車充電功率，Nt由電動(dòng)汽車充電電價(jià)；
[0056] 分時(shí)電價(jià)上下限約束：
[0057] pL =pcM (15)
[0058] pL/p："<A (16)
[0059] 式中，A為峰電價(jià)與谷電價(jià)最大拉開比，P_為常規(guī)負(fù)荷電價(jià)。
[0060] 平均電價(jià)不上升約束： T .T
[0061 ] Z"'(pL,.)pL J 2^'(A.OT)兩調(diào) 07) f=l t=\
[0062]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：首先該優(yōu)化方法將機(jī)組組合 與分時(shí)電價(jià)的優(yōu)化相結(jié)合，綜合性的考慮兩者方法的優(yōu)化結(jié)果，將分時(shí)電價(jià)對(duì)電動(dòng)汽車充 電的影響引入到機(jī)組組合問(wèn)題中，可以利用分時(shí)電價(jià)引導(dǎo)用戶形成最優(yōu)化的電動(dòng)汽車充電 行為，促使電動(dòng)汽車有序充電，優(yōu)化機(jī)組組合，有效降低電力供應(yīng)鏈的生命周期成本，提高 電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性;再者本發(fā)明所提供的優(yōu)化方法可以為在電動(dòng)汽車負(fù)荷比例較 大時(shí)制定分時(shí)電價(jià)提供一種最優(yōu)的解決思路。
【附圖說(shuō)明】
[0063]圖1為本發(fā)明的總流程圖；
[0064]圖2為本發(fā)明電動(dòng)汽車有序/無(wú)序充電情況對(duì)比；
[0065]圖3為本發(fā)明系統(tǒng)總負(fù)荷對(duì)比；
[0066] 圖4為本發(fā)明發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)臺(tái)數(shù)對(duì)比。
【具體實(shí)施方式】
[0067] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0068] 首先說(shuō)明本發(fā)明中實(shí)施例的參數(shù)設(shè)置情況。選取某配電網(wǎng)某天的負(fù)荷數(shù)據(jù)作為負(fù) 荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，該地區(qū)的機(jī)動(dòng)車保有量約為20萬(wàn)輛，模擬滲透率為5%即1萬(wàn)輛電動(dòng)私家車求 解本模型。電動(dòng)汽車的充放電功率為10kW，電池容量為50kWh。電動(dòng)私家車主要在工作區(qū)和 居住區(qū)充電，到達(dá)工作區(qū)開始充電的時(shí)間近似服從正態(tài)分布N(9,0.52)，到達(dá)居住區(qū)開始充 電的時(shí)間分別近似服從正態(tài)分布N(19,1.52)。
[0069]在沒有實(shí)施分時(shí)電價(jià)的情況下，統(tǒng)一電價(jià)選用該地區(qū)的居民電價(jià)0.717元/(kWh)， 電價(jià)時(shí)段劃分參照該地區(qū)工業(yè)用戶峰谷分時(shí)電價(jià)方案，如表1所示。分時(shí)電價(jià)的平時(shí)段電價(jià) 選為該地區(qū)居民電價(jià)0.717元/(kWh) J2G放電電價(jià)選取1.5元/(kWh)，網(wǎng)損率選為5%，網(wǎng)損 成本系數(shù)也選用該地區(qū)居民電價(jià)0.717元/(kWh)。
[0070]表1分時(shí)電價(jià)時(shí)段劃分
[0072] 本發(fā)明一種考慮電動(dòng)汽車的機(jī)組組合與分時(shí)電價(jià)聯(lián)合優(yōu)化方法，包括以下步驟：
[0073] (1)獲取地區(qū)負(fù)荷供電機(jī)組參數(shù)及次日的檢修計(jì)劃;本地區(qū)供電機(jī)組共有6臺(tái)，供 電機(jī)組參數(shù)包含機(jī)組的運(yùn)行成本系數(shù)、啟動(dòng)成本、機(jī)組出力限值、增/減負(fù)荷速率、最小允許 運(yùn)行時(shí)間、最小允許停機(jī)時(shí)間;次日沒有檢修計(jì)劃；
[0074] (2)獲取次日電動(dòng)汽車無(wú)序充電時(shí)的負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線;假設(shè)電動(dòng)汽車主要在工作區(qū) 與居住區(qū)充電，到達(dá)工作區(qū)開始充電的時(shí)間與到達(dá)居住區(qū)開始充電的時(shí)間均服從正態(tài)分 布，每臺(tái)電動(dòng)汽車一旦開始充電則會(huì)一直充滿，當(dāng)所有電動(dòng)汽車按照這一規(guī)則充電，則認(rèn)定 為無(wú)序充電；常規(guī)負(fù)荷的預(yù)測(cè)曲線與電動(dòng)汽車無(wú)序充電曲線相加則可得次日電動(dòng)汽車無(wú)序 充電時(shí)的負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線；其中常規(guī)負(fù)荷的預(yù)測(cè)曲線是由電網(wǎng)調(diào)度部門通過(guò)成熟算法得到 的，本實(shí)施例使用某配電網(wǎng)某天的負(fù)荷數(shù)據(jù)作為負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；
[0075] (3)建立考慮電動(dòng)汽車的機(jī)組組合與分時(shí)電價(jià)聯(lián)合優(yōu)化模型并在一定約束條件下 求解得到機(jī)組組合結(jié)果與分時(shí)電價(jià);優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為最小化電力供應(yīng)鏈生命周期成 本，具體包括發(fā)電成本、機(jī)組啟停成本、V2G成本、網(wǎng)損成本、普通負(fù)荷購(gòu)電成本以及電動(dòng)汽 車購(gòu)電成本，具體表達(dá)式為：
[0076] T N Ny2B N ( 1.) = min X !X[/(FV) +C,f(l -U；-')]U；4 ￡ C； ：0/ + p；i?TP； + f>Ln〇n+ t-\ i-\ j=l
[0077] 式中：tG (1 ,T)表不時(shí)間，T = 24為時(shí)段數(shù)，按照一天24小時(shí)每一小時(shí)為一個(gè)時(shí)段， N為總機(jī)組數(shù)，/(巧):為機(jī)組i在t時(shí)刻的運(yùn)行費(fèi)用，/(P;) = a,(P:)2 +6, ，巧為機(jī)組i在t時(shí) 亥IJ的有功出力，其中anbnQ為成本計(jì)算系數(shù);F(x)是以x為未知數(shù)的函數(shù)，/(P/:)是以朽為 未知數(shù)的函數(shù)；
[0078] Ci,t為機(jī)組i在t時(shí)刻的啟動(dòng)費(fèi)用，為機(jī)組i在t時(shí)刻的狀態(tài)，0為停機(jī)，1為開機(jī)； 為電力公司購(gòu)買j用戶t時(shí)刻的V2G成本，NV2C為V2G用戶的個(gè)數(shù)；
[0079] g表示網(wǎng)損成本系數(shù)，n表示網(wǎng)損率；表示電動(dòng)汽車外的常規(guī)負(fù)荷，表示常 規(guī)負(fù)荷電價(jià);?表不電動(dòng)汽車充電分時(shí)電價(jià);表不電動(dòng)汽車充電負(fù)荷，用戶將根據(jù) 分時(shí)電價(jià)對(duì)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的影響原理而修改充電時(shí)間，進(jìn)而影響充電負(fù)荷；
[0080] 具體分時(shí)電價(jià)對(duì)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的影響原理為：
[0081] 根據(jù)消費(fèi)者心理學(xué)的峰谷電價(jià)模型，負(fù)荷轉(zhuǎn)移率與電價(jià)的關(guān)系近似可以擬合成分 段線性函數(shù)。 0， 〇 ^ PL- - P'car ~ aPv r n . K,,v(PL ^ P'car ^ ap^ (?)
[0082] Apv=\
[0083] 式中Apv為峰時(shí)段到谷時(shí)段的轉(zhuǎn)移率，為峰時(shí)段到谷時(shí)段的轉(zhuǎn)移率的極限值， />L.、/C為電動(dòng)汽車充電峰電價(jià)和谷電價(jià)，a pv為峰谷電價(jià)差分段參數(shù)，KPV為峰谷轉(zhuǎn)移率的計(jì) 算因子；
[0084] 峰時(shí)段到平時(shí)段以及平時(shí)段到谷時(shí)段的負(fù)荷轉(zhuǎn)移率具體表達(dá)式為： 0, 0 < p^ar - < am
[0085] A (3) ，arm<pi：,r-p：r<^/Kpn+a im ^^^tKpn + apn<p：a-plr 0， 0 ^ P'car - PL ^ anr
[_6] A卜見-P，-~')， ⑷ am<P：ar-p：a,<^TIKm- + am. A；：\Ar/Km,+am<pl-p：,r
[0087]式中Apn為峰時(shí)段到平時(shí)段的轉(zhuǎn)移率，Anv為平時(shí)段到谷時(shí)段的轉(zhuǎn)移率，為峰時(shí) 段到平時(shí)段的轉(zhuǎn)移率的極限值，cr為平時(shí)段到谷時(shí)段的轉(zhuǎn)移率的極限值，為電動(dòng)汽車 充電平電價(jià)，apn為峰平電價(jià)差分段參數(shù)，a nv為平谷電價(jià)差分段參數(shù)，Kpn為峰平轉(zhuǎn)移率的計(jì) 算因子，Knv為平谷轉(zhuǎn)移率的計(jì)算因子，其余量為消費(fèi)者心理學(xué)參數(shù)；
[0088]在t時(shí)刻開始充電的電動(dòng)汽車輛數(shù)Nt，其計(jì)算方法為： Nt0 + \vNp + ^fv teTv -- - (5)
[0089] M., = \Nl0 + lplNp-lpN!, t^Tt
[0090] 式中，Apv、Apf、Afv分別為峰時(shí)段到谷時(shí)段、峰時(shí)段到平時(shí)段、平時(shí)段到谷時(shí)段的負(fù) 荷轉(zhuǎn)移率，T P、Tf、Tv分別為峰時(shí)段、平時(shí)段、谷時(shí)段，t為其中的任一時(shí)刻，Nto為無(wú)分時(shí)電價(jià)時(shí) 在t時(shí)刻起始充電的輛數(shù)，%為在實(shí)施T0U前峰時(shí)段峰時(shí)刻平均起始充電的電動(dòng)汽車輛數(shù)， 為在實(shí)施T0U前峰時(shí)段平時(shí)刻平均輛數(shù)。
[0091 ]本發(fā)明中約束條件包括系統(tǒng)約束條件、機(jī)組約束條件和電動(dòng)汽車用戶約束條件；
[0092]其中，系統(tǒng)約束條件包括功率平衡約束和系統(tǒng)備用約束，
[0093] 功率平衡約束：
[0094] Zp/ + Z pr2c, =C+ + C6) i = t /=1 7=1
[0095] 表示t時(shí)刻系統(tǒng)發(fā)電功率與V2G功率的總和等于系統(tǒng)所有負(fù)荷和網(wǎng)損的總和；
[0096]系統(tǒng)備用約束：
[0097] hhL::之 R, '(7.) 1=1
[0098] 式中，Rt為t時(shí)刻負(fù)荷備用需求;Rdi為發(fā)電機(jī)組i的最大增負(fù)荷速率，其為正值；
[0099] 機(jī)組約束條件包括發(fā)電機(jī)爬坡速率約束、發(fā)電機(jī)出力上下限約束和最小啟停時(shí)間 約束，
[0100] 發(fā)電機(jī)爬坡速率約束：
[0101] Rm < P/~] -PI < Rt:! f 8)
[0102] 式中，Rdi為發(fā)電機(jī)組i的最大減負(fù)荷速率，其為負(fù)值;Rui為發(fā)電機(jī)組i的最大增負(fù) 荷速率，其為正值；
[0103]發(fā)電機(jī)出力上下限約束：
[0104] /^/； <^ <7]U； (9)
[0105] 式中，耳、|分別為機(jī)組i出力的上下限；
[0106] 最小啟停時(shí)間約束： 「(X- -T,UK)(t/;-V+1)>0
[0107] \(X':〇t, - )([/；fl -1/；) > 0 C10)
[0108] 式中，Xf*為發(fā)電機(jī)組i在時(shí)亥Ijt之前處于運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)間，Xp為發(fā)電機(jī)組i在時(shí) 亥Ijt之前處于停機(jī)狀態(tài)的時(shí)間，T/"為發(fā)電機(jī)組i的最小允許運(yùn)行時(shí)間，為發(fā)電機(jī)組i的最 小允許停機(jī)時(shí)間；
[0109] 電動(dòng)汽車用戶約束條件包括用戶出行約束、V2G時(shí)間約束、V2G功率約束、充電電價(jià) 與充電負(fù)荷關(guān)系約束和平均電價(jià)不上升約束，
[0110] 用戶出行約束：
[0111] 0<T； -T；'1 <\2~r ( 11 )
[0112] 式中，為第k輛車結(jié)束當(dāng)天行程時(shí)刻，g、r/分別為第k輛車實(shí)行分時(shí)電價(jià)之后 用的起始充電時(shí)刻和充電持續(xù)時(shí)間；
[0113] V2G時(shí)間約束：
[0114] T^2G<T^-T^V2G<12 (12)
[0115]式中，、：r^2(J為第k輛車采用V2G技術(shù)的起始放電時(shí)刻和放電持續(xù)時(shí)間；
[0116] V2G功率約束：
(13)
[0118]式中，為第k輛車無(wú)序充電時(shí)充電持續(xù)時(shí)間;n。為電動(dòng)汽車充放電的能量損失， 即放電效率；
[0119] 充電電價(jià)與充電負(fù)荷關(guān)系約束：
[0120] Vifimr) = ^ear^t (14).
[0121] 式中，Pcar為單輛電動(dòng)車充電功率，Nt由電動(dòng)汽車充電電價(jià)；
[0122] 分時(shí)電價(jià)上下限約束：
[0123] pL=P哪 05,)
[0124] pir/p：lir<A (16)
[0125] 式中，A為峰電價(jià)與谷電價(jià)最大拉開比，P_為常規(guī)負(fù)荷電價(jià)。
[0126] 平均電價(jià)不上升約束： T T
[0127] J^MpL )pL (17) M f-I
[0128] 本發(fā)明使用電動(dòng)汽車無(wú)序充電、無(wú)分時(shí)電價(jià)的機(jī)組組合結(jié)果與考慮電動(dòng)汽車的機(jī) 組組合與分時(shí)電價(jià)聯(lián)合優(yōu)化結(jié)果對(duì)比說(shuō)明本發(fā)明所提供方法的有效性。
[0129] 最優(yōu)分時(shí)電價(jià)方案見表2 [0130]表2最優(yōu)分時(shí)電價(jià)方案
[0132] 圖2為電動(dòng)汽車有序/無(wú)序充電情況對(duì)比；圖3為系統(tǒng)總負(fù)荷對(duì)比；圖4為發(fā)電機(jī)組 啟動(dòng)臺(tái)數(shù)對(duì)比；從圖2和圖3可以看出，相比于無(wú)序充電情況，增加分時(shí)電價(jià)之后，電動(dòng)汽車 日間較多地利用平時(shí)段進(jìn)行充電，可以有效地降低系統(tǒng)峰負(fù)荷，達(dá)到"移峰"的目的；同時(shí)轉(zhuǎn) 移到夜間谷時(shí)段進(jìn)行大量充電，起到"填谷"的作用。系統(tǒng)負(fù)荷的峰谷差和峰負(fù)荷均有降低， 負(fù)荷曲線更為平穩(wěn)，減少了發(fā)電機(jī)的頻繁啟停，將有利于電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性;表3 為兩種方法優(yōu)化結(jié)果的成本比較，考慮電動(dòng)汽車的機(jī)組組合與分時(shí)電價(jià)聯(lián)合優(yōu)化方法相對(duì) 于電動(dòng)汽車無(wú)序充電、無(wú)分時(shí)電價(jià)的機(jī)組組合方法整條供應(yīng)鏈的成本和發(fā)電機(jī)組啟停成本 均有下降，原因是電動(dòng)汽車有序充電與分時(shí)電價(jià)的引入可以減少發(fā)電機(jī)因備用或調(diào)峰而開 啟，如圖4所示，使負(fù)荷更為平穩(wěn)，減少了機(jī)組的啟停和調(diào)峰，從而降低了發(fā)電機(jī)組的啟停費(fèi) 用、降低整條電力供應(yīng)鏈的成本。
[0133] 表3兩種方法優(yōu)化結(jié)果的成本比較
[0135] (4)下發(fā)機(jī)組組合結(jié)果與分時(shí)電價(jià);將機(jī)組啟停安排下發(fā)給各個(gè)機(jī)組并將分時(shí)電 價(jià)下發(fā)至電動(dòng)汽車用戶處。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種考慮電動(dòng)汽車的機(jī)組組合與分時(shí)電價(jià)聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于:包括以下步 驟： (1) 獲取地區(qū)負(fù)荷供電機(jī)組參數(shù)及次日的檢修計(jì)劃;供電機(jī)組參數(shù)包含機(jī)組的運(yùn)行成 本系數(shù)、啟動(dòng)成本、機(jī)組出力限值、增/減負(fù)荷速率、最小允許運(yùn)行時(shí)間、最小允許停機(jī)時(shí)間； (2) 獲取次日電動(dòng)汽車無(wú)序充電時(shí)的負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線；常規(guī)負(fù)荷的預(yù)測(cè)曲線與電動(dòng)汽車 無(wú)序充電曲線相加則可得次日電動(dòng)汽車無(wú)序充電時(shí)的負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線； (3) 建立考慮電動(dòng)汽車的機(jī)組組合與分時(shí)電價(jià)聯(lián)合優(yōu)化模型并在一定約束條件下求解 得到機(jī)組組合結(jié)果與分時(shí)電價(jià);優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為最小化電力供應(yīng)鏈生命周期成本， 具體包括發(fā)電成本、機(jī)組啟停成本、V2G成本、網(wǎng)損成本、普通負(fù)荷購(gòu)電成本以及電動(dòng)汽車購(gòu) 電成本，具體表達(dá)式為：式中：te(l，T)表示時(shí)間，T = 24為時(shí)段數(shù)，N為總機(jī)組數(shù)，/(K)為機(jī)組i在t時(shí)刻的運(yùn)行 費(fèi)用，/(P/) = a,(P丨)2 +Ζ>,Ρ>?，P/為機(jī)組i在t時(shí)刻的有功出力，其中ai，bi，Ci為成本計(jì)算系 數(shù)； C1>t為機(jī)組i在t時(shí)刻的啟動(dòng)費(fèi)用，R為機(jī)組i在t時(shí)刻的狀態(tài)，0為停機(jī)，1為開機(jī);62(；/為 電力公司購(gòu)買j用戶t時(shí)刻的V2G成本，NV2CSV2G用戶的個(gè)數(shù)； #表示網(wǎng)損成本系數(shù)，η表示網(wǎng)損率；匕"表示電動(dòng)汽車外的常規(guī)負(fù)荷，/4,表示常規(guī)負(fù) 荷電價(jià);表不電動(dòng)汽車充電分時(shí)電價(jià);>r( pL.)表不電動(dòng)汽車充電負(fù)荷，用戶將根據(jù)分時(shí) 電價(jià)對(duì)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的影響原理而修改充電時(shí)間，進(jìn)而影響充電負(fù)荷； (4) 下發(fā)機(jī)組組合結(jié)果與分時(shí)電價(jià);將機(jī)組啟停安排下發(fā)給各個(gè)機(jī)組并將分時(shí)電價(jià)下 發(fā)至電動(dòng)汽車用戶處。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮電動(dòng)汽車的機(jī)組組合與分時(shí)電價(jià)聯(lián)合優(yōu)化方法，其 特征在于，步驟(3)中分時(shí)電價(jià)對(duì)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的影響原理為： 根據(jù)消費(fèi)者心理學(xué)的峰谷電價(jià)模型，負(fù)荷轉(zhuǎn)移率與電價(jià)的關(guān)系近似可以擬合成分段線 性函數(shù)。式中λρν為峰時(shí)段到谷時(shí)段的轉(zhuǎn)移率為峰時(shí)段到谷時(shí)段的轉(zhuǎn)移率的極限值，/C、/C: 為電動(dòng)汽車充電峰電價(jià)和谷電價(jià)，apv為峰谷電價(jià)差分段參數(shù)，KPV為峰谷轉(zhuǎn)移率的計(jì)算因 子； 峰時(shí)段到平時(shí)段以及平時(shí)段到谷時(shí)段的負(fù)荷轉(zhuǎn)移率具體表達(dá)式為：式中v為峰時(shí)段到平時(shí)段的轉(zhuǎn)移率，λην為平時(shí)段到谷時(shí)段的轉(zhuǎn)移率，2；r為峰時(shí)段到平 時(shí)段的轉(zhuǎn)移率的極限值，cr為平時(shí)段到谷時(shí)段的轉(zhuǎn)移率的極限值，/>二為電動(dòng)汽車充電平 電價(jià)，apn為峰平電價(jià)差分段參數(shù)，a nv為平谷電價(jià)差分段參數(shù)，κρη為峰平轉(zhuǎn)移率的計(jì)算因子， Κην為平谷轉(zhuǎn)移率的計(jì)算因子； 在t時(shí)刻開始充電的電動(dòng)汽車輛數(shù)Nt，其計(jì)算方法為：(5) ： 式中，λρν、λρ?、λ?ν分別為峰時(shí)段到谷時(shí)段、峰時(shí)段到平時(shí)段、平時(shí)段到谷時(shí)段的負(fù)荷轉(zhuǎn) 移率，TP、Tf、Tv分別為峰時(shí)段、平時(shí)段、谷時(shí)段，t為其中的任一時(shí)刻，Nt〇為無(wú)分時(shí)電價(jià)時(shí)在t 時(shí)刻起始充電的輛數(shù)/?為在實(shí)施T0U前峰時(shí)段峰時(shí)刻平均起始充電的電動(dòng)汽車輛數(shù)，& 為在實(shí)施T0U前峰時(shí)段平時(shí)刻平均輛數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮電動(dòng)汽車的機(jī)組組合與分時(shí)電價(jià)聯(lián)合優(yōu)化方法，其 特征在于，步驟(3)中所述約束條件包括系統(tǒng)約束條件、機(jī)組約束條件和電動(dòng)汽車用戶約束 條件； 其中，系統(tǒng)約束條件包括功率平衡約束和系統(tǒng)備用約束， 功率平衡約束：(6) 表示t時(shí)刻系統(tǒng)發(fā)電功率與V2G功率的總和等于系統(tǒng)所有負(fù)荷和網(wǎng)損的總和； 系統(tǒng)備用約束：(7) 式中，Rt為t時(shí)刻負(fù)荷備用需求;Rdl為發(fā)電機(jī)組i的最大增負(fù)荷速率，其為正值； 機(jī)組約束條件包括發(fā)電機(jī)爬坡速率約束、發(fā)電機(jī)出力上下限約束和最小啟停時(shí)間約 束， 發(fā)電機(jī)爬坡速率約束：(8.) 式中，Rdi為發(fā)電機(jī)組i的最大減負(fù)荷速率，其為負(fù)值;Rui為發(fā)電機(jī)組i的最大增負(fù)荷速 率，其為正值； 發(fā)電機(jī)出力上下限約束：(9) 式中，耳、色分別為機(jī)組i出力的上下限； 最小啟停時(shí)間約束：U0) 式中，x)'°"為發(fā)電機(jī)組i在時(shí)亥Ijt之前處于運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)間，X嚴(yán)為發(fā)電機(jī)組i在時(shí)亥ijt之 前處于停機(jī)狀態(tài)的時(shí)間，?Γ為發(fā)電機(jī)組i的最小允許運(yùn)行時(shí)間，T#為發(fā)電機(jī)組i的最小允 許停機(jī)時(shí)間； 電動(dòng)汽車用戶約束條件包括用戶出行約束、V2G時(shí)間約束、V2G功率約束、充電電價(jià)與充 電負(fù)荷關(guān)系約束和平均電價(jià)不上升約束， 用戶出行約束：(11) 式中，為第k輛車結(jié)束當(dāng)天行程時(shí)刻，Tf、g分別為第k輛車實(shí)行分時(shí)電價(jià)之后用的 起始充電時(shí)刻和充電持續(xù)時(shí)間； V2G時(shí)間約束：(12) 式中為第k輛車采用V2G技術(shù)的起始放電時(shí)刻和放電持續(xù)時(shí)間； V2G功率約束：(13): 式中，If為第k輛車無(wú)序充電時(shí)充電持續(xù)時(shí)間;η。為電動(dòng)汽車充放電的能量損失，即放 電效率； 充電電價(jià)與充電負(fù)荷關(guān)系約束：(14) 式中，pcar為單輛電動(dòng)車充電功率，Nt由電動(dòng)汽車充電電價(jià)；分時(shí)電價(jià)上下限約束：式中，Λ為峰電價(jià)與谷電價(jià)最大拉開比，p_為常規(guī)負(fù)荷電價(jià)。平均電價(jià)不上升約束： (15) (16)(17)〇
【文檔編號(hào)】H02J3/14GK105958498SQ201610272031
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】李揚(yáng), 周磊, 高賜威, 焦系澤, 陳晉, 王喆, 王琛, 沈運(yùn)帷
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)